Qu'est-ce qu'un gradiomètre?
Un gradiomètre mesure le taux de changement qui se produit dans une quantité connue, pouvant aller de la température à la pression en passant par un champ magnétique ou gravimétrique. Les gradiomètres ont de nombreuses applications scientifiques répandues. Ils sont utilisés dans tous les domaines, de l'archéologie à la cartographie de la surface et du climat de la Terre.
Un gradiomètre à gravité peut être utilisé pour mesurer la densité de couches de terre sous la surface pour l'exploration minière et pétrolière. Des versions miniaturisées de celles-ci sont en cours de développement pour détecter les océans sous la surface, tels que ceux que la lune de Saturne pourrait avoir pour Encelade. Des gradiomètres ont été installés sur des véhicules aériens sans pilote (UAV) utilisés par l'armée américaine pour détecter les câbles conducteurs d'engins explosifs improvisés (IED) sous les routes en Irak. Ils sont également utilisés pour détecter les tunnels souterrains traversant le Mexique vers les États-Unis. frontière que les trafiquants de drogue utilisent. Un gradiomètre étant également un type d'inclinomètre, ils peuvent également être utilisés pour mesurer des angles par rapport à l'horizon pour des équipements de construction et d'arpentage, des trajectoires de vol d'aéronefs et des cyclistes de sport de fond.
La gradiométrie gravimétrique présente différents niveaux de sophistication pour mesurer différents axes d'accélération, ce qui dépend du nombre d'unités de gradiomètre ou d'accéléromètre indépendantes intégrées à un appareil. Tous les gradiomètres, cependant, prennent les données produites et les comparent à une quantité standard pour déterminer le taux de changement ou la pente de la pente qui existe. La technologie du gradiomètre à gravité est déjà utilisée dans l'espace dans l'explorateur de circulation océanique (GOCE) à champ stable et à l'équilibre, lancé par l'Agence spatiale européenne (ESA) en orbite terrestre basse en 2009.
Le groupe GOCE orbite dans l'atmosphère à 260 km (162 km) pour augmenter la résolution des gradiomètres à bord, où il étudie le comportement des courants océaniques et l'activité volcanique. À partir de 2009, des chercheurs de l'Université de Twente aux Pays-Bas conçoivent une version miniature du gradiomètre basée sur des principes similaires, pesant seulement 35 onces (un kilogramme) et pouvant être ajoutée aux sondes spatiales envoyées pour explorer le système solaire. Deux masses à ressort suspendues par des ressorts permettraient de mesurer des variations comparables de l’attraction gravitationnelle par rapport à l’échelle du picomètre, soit un trillion de mètre. Ces gradiomètres pourraient résoudre les traits de la lune sous la surface dont le diamètre est inférieur ou égal à 200 km.
Les gradiomètres à ondes radio, utilisés à l’origine dans l’industrie minière en tant qu’appareils portables, ont été adaptés en 2004 pour voler à bord de drones à environ 61 mètres du sol. Ils émettent une onde radio et détectent les réflexions du retour d’onde altérées par la présence de conducteurs métalliques sous la surface ou de structures creuses. L'onde radio d'origine est filtrée comme une sorte de bruit par les détecteurs, ce qui permet de voir les variations beaucoup plus faibles de l'onde dues aux différences de gradient souterraines. Le gouvernement des États-Unis a continué de parrainer l'utilisation et le développement de tels systèmes de radio gradiomètre avec des essais sur le terrain en cours en 2007 et 2008.
Un autre type de gradiomètre est le gradiomètre magnétique utilisé en archéologie et dans des domaines connexes. Il démontre une capacité à ne pas être affecté par les fluctuations du champ magnétique terrestre causées par des orages magnétiques, et est utilisé pour localiser de très petites anomalies près de la surface qui pourraient indiquer des fossiles ou d'autres dépôts de civilisations anciennes. Le gradiomètre à fluxgate et les capteurs de vapeur de césium servent ensemble à mesurer le champ magnétique que la Terre transmet aux murs enterrés, aux restes d'objets, etc. au fil du temps. Ces lectures sont ensuite comparées au champ magnétique de fond de la Terre afin de localiser les caractéristiques archéologiques à faible profondeur.