Vol MH370 : une quête inachevée (1/5 : les données Inmarsat)

On présente ici comment des données techniques enregistrées par le système Inmarsat ont permis d'avoir quelques indices sur le trajet de l'avion une fois qu'il s'est trouvé hors de portée des radars de surveillance.

Les Burst Time Offsets (BTO) sont des données techniques internes au système Inmarsat qui permettent d’en optimiser les performances : en tenant compte du décalage entre le début nominal d’un créneau d’émission de données par l’avion et le moment où l’émission est détectée, on peut recaler les débuts des créneaux d’émission et ainsi augmenter légèrement la capacité des canaux de transmission. Comme les BTO dépendent du délai de transmission du signal entre l’avion et le satellite, ils permettent de déduire à quelle distance du satellite l’avion se trouve au moment de la transmission.

Lex experts d’Inmarsat ont ainsi pu déterminer sept arcs sur le globe terrestre qui représentent les lieux successifs d’équidistance du satellite et de l’avion. Ces sept arcs correspondent à des émissions périodiques de maintien de la connexion entre l’avion et le système de communication satellitaire. Comme le satellite géostationnaire n’est pas réellement fixe dans un repère terrestre mais qu’il oscille légèrement sur son axe est-ouest et surtout sur son axe nord-sud, les arcs en question ne sont pas parfaitement concentriques. La position exacte de chaque arc peut aussi varier de quelques kilomètres du fait que l’on ne connaît pas l’altitude de vol exacte de l’avion au moment de la transmission.

Le calcul des arcs dépend aussi de la forme de la terre, qui n’est pas une sphère mais, en première approximation, un ellipsoïde de révolution légèrement aplati aux pôles dont le modèle universellement utilisé aujourd’hui est le WGS-84 (World Geodetic System publié en 1984). Utiliser un géoïde plus complexe ne présenterait pas d’intérêt ici : compte tenu des autres facteurs d’incertitude, les quelques décamètres de différence entre les coordonnées WGS et un patatoïde plus précis sont sans intérêt.

Voici donc les positions de ces arcs dérivés des BTOs :

arcs-inmarsat

Source : Ashton & al. The Search for MH370 – The Journal of Navigation (2014)

Le septième et dernier arc de 00:19 UTC reflète une tentative de reconnexion qui s’est brutalement interrompue, et comme cette occurrence coïncide avec l’estimation du temps de vol maximal de l’avion, l’épave de l’avion (ou au moins les plus gros morceaux comme les moteurs ou l’ossature de la carlingue) doit se trouver au fond de l’océan à proximité de ce septième arc.

En effet, il a été possible de déterminer que c’est dans l’hémisphère sud que l’avion a navigué, car un autre jeu de données techniques est disponible lors de ces transmissions entre l’avion et le système satellitaire, il s’agit des Burst Frequency Offsets (BFOs). Ici, il s’agit d’évaluer le décalage en fréquence qui provient de l’effet Doppler-Fizeau créé par les mouvements relatifs du satellite et de l’avion le long de l’axe qui les relie.

La connaissance des BFOs permet de tenir compte de l’effet Doppler pour recaler les fréquences de transmission et d’ainsi optimiser la qualité de réception du signal (comme lorsque vous tournez le bouton de réglage d’un vieux poste de radio analogique).

Pour la localisation de l’avion, un apport essentiel des BFOs est de montrer que la partie de l’arc à retenir pour chercher l’avion est la moitié se trouvant dans l’hémisphère sud.

En effet, dans les dernières heures pendant lesquelles l’avion a volé, le mouvement du satellite autour de sa position moyenne était orienté vers le sud, ce qui veut dire que la contribution Doppler du satellite tendait à le rapprocher de l’avion et venait donc compenser en partie le mouvement d’éloignement de l’avion :

mvt-satellite

Source : Ashton & al. The Search for MH370 – The Journal of Navigation (2014)
NB : l’échelle n’est pas la même en longitude et en latitude ; l’oscillation se fait surtout selon l’axe nord-sud.

Si l’avion avait volé dans l’hémisphère nord, le satellite se déplaçant vers le sud aurait au contraire ajouté sa propre contribution à l’effet de l’éloignement de l’avion.
L’effet Doppler est en partie compensé par la partie embarquée du système, appelée la Satellite Data Unit (SDU), mais en partie seulement (la composante verticale de la vitesse de l’avion, en particulier, n’est pas prise en compte), et les valeurs résiduelles des BFOs (ces valeurs sont de l’ordre de quelques hertz) mesurées et transmises au sol sont suffisantes pour distinguer le nord du sud et nous indiquer que la dernière partie du vol s’est déroulée dans l’hémisphère sud.

Pour les lecteurs qui s’intéresseraient aux détails techniques de cette analyse le mieux est de se reporter à l’article publié en 2014 par les experts d’Inmarsat dans The Journal of Navigation, article auquel j’ai emprunté les deux illustrations qui précèdent).

Certains auteurs à mentalité complotiste comme F. de Changy (mais elle n’est pas la seule) ont mis en cause l’intégrité des données présentées par Inmarsat en supposant qu’une vaste conspiration internationale impliquant pêle-mêle les USA, le Royaume-Uni, Inmarsat, la Chine, la Malaisie etc. avait construit de fausses données Inmarsat pour égarer les recherches et empêcher la découverte de ce qu’ils croient être la vérité gardée secrète sur la disparition de cet avion, mais sans apporter le moindre élément de preuve à l’appui de leurs élucubrations.

Pour avoir eu l’occasion de participer à plusieurs échanges avec un des co-auteurs de l’article d’Inmarsat, dont une présentation faite à Eurocontrol par le groupe CAPTIO devant un aréopage d’experts aéronautiques de toute l’Europe, je peux témoigner de la rigueur intellectuelle des ingénieurs d’Inmarsat et de leur souci de contribuer du mieux possible aux efforts déployés pour retrouver le MH370.
Rappelons qu’il s’agit simplement de paramètres techniques de bas niveau concernant le fonctionnement des liaisons hertziennes entre l’avion et le satellite, données qui étaient recueillies de manière routinière au niveau des stations sol Inmarsat pour servir à optimiser le fonctionnement des liaisons satellitaires avec les avions.
Ces données n’ont pas été conçues pour localiser les avions mais après l’accident du Rio-Paris de 2009, les exploitants du système Inmarsat s’étaient rendus compte que ces données pouvaient, malgré leurs limitations intrinsèques, aider les services de secours à limiter un tant soit peu les zones de recherche et ils avaient pris la décision de les archiver systématiquement.

Il n’y a donc rien de suspect ni de mystérieux dans l’existence de ces données, même si leur interprétation nécessite un gros travail d’analyse technique a posteriori.

Quant à la localisation par Inmarsat de la phase finale du vol dans l’Océan Indien, elle est corroborée par la découverte d’un morceau d’aile du MH370 (le flaperon droit, qui a pu être authentifié formellement par la DGA française) sur une plage de la Réunion et par quelques autres débris ayant pu également être authentifiés et retrouvés au Mozambique, à Maurice, en Afrique du Sud ou à Madagascar.
Pourtant, cela n’a pas découragé les adeptes de la théorie du grand complot international dont certains ont suggéré que les débris en question avaient été prélevés ailleurs et déposés secrètement sur les plages où on les a trouvés.

Arrivé à ce niveau de délire conspirationniste, on est face à des croyances du même type que celles des sectes religieuses les plus obscurantistes, ou celle de certains anti-vaccins convaincus que sous couvert de vaccination contre le Covid-19 les autorités veulent leur injecter des puces de téléphonie 5G, et il ne sert à rien d’essayer de les convaincre qu’ils font erreur.

Du fait de l’inadaptation des données Inmarsat à localiser précisément l’avion (mais rappelons qu’elles n’étaient pas conçues pour cela) on peut évidemment se demander pourquoi les longs courriers ne sont toujours pas équipés d’un mécanisme ininterruptible de localisation qui éviterait que des avions disparaissent sans que l’on sache précisément où ils se trouvaient.
La perte du MH370 a enfin décidé l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI) à imposer fin 2018 le transfert des informations de position de l’avion vers la compagnie d’exploitation au maximum toutes les 15 minutes lorsque l’avion n’est plus sous couverture radar. C’est un petit progrès, mais s’agissant de liaisons de données dont le fonctionnement est contrôlé depuis le cockpit, rien n’empêcherait des gens malintentionnés prenant le contrôle d’un avion de ligne de le désactiver : toutes les leçons de la disparition du MH370 n’ont donc malheureusement pas été tirées.
La seule solution efficace serait que ces émissions soient gérées indépendamment du poste de pilotage par un boîtier installé à proximité de l’antenne satellite, alimenté en données de position par son propre récepteur GNSS (GPS+Galileo+Glonass) et muni d’une batterie-tampon capable d’assurer plusieurs heures de fonctionnement en cas de coupure de l’alimentation électrique. Mais on peut parier que face à ce genre de proposition les compagnies aériennes renâcleraient devant le coût du rétrofit et préféreraient continuer de risquer une disparition d’avion de temps à autre...

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