Dans une grotte, une radio portable peut cesser d’être utile après quelques virages alors que la personne à joindre se trouve à quelques dizaines de mètres.
Ce comportement n’a rien d’étonnant si on retire un instant le mot « radio » de l’objet. Les VHF et UHF ordinaires aiment les trajets relativement dégagés. Une galerie tourne, descend, se resserre, traverse des éboulis, puis s’enfonce sous des dizaines ou centaines de mètres de roche. Le trajet géométrique qui semblait évident en surface n’existe plus.
Les radios de spéléologie ont donc appris à jouer à un autre jeu.
Plutôt que chercher uniquement à faire voyager une onde comme dans l’air libre, elles utilisent des fréquences beaucoup plus basses, de grandes boucles ou des électrodes espacées dans le sol, et des modes de couplage où la roche elle-même intervient dans ce que reçoit l’antenne.12
Le résultat ressemble moins à « parler très fort à travers un mur » qu’à redessiner le circuit jusqu’à ce que le terrain fasse partie du système électromagnétique.
Cette discipline existe depuis des décennies. Elle reste pourtant active : le groupe Cave Radio & Electronics de la British Cave Research Association continue à publier sur ces questions, et une nouvelle génération de radio de secours Nicola 4 apparaît encore dans ses travaux récents.24
Encore mieux, certains modèles mentaux historiques sont toujours discutés. En 2026, un séminaire BCRA de David Gibson pose explicitement une question provocatrice : y a-t-il réellement du « courant dans la terre » dans une antenne dite earth-current ? Sa réponse annoncée est que l’explication populaire est trompeuse.3
Même le nom de l’antenne doit donc être manipulé avec précaution.
Le premier ennemi est la géométrie de la grotte
Une radio VHF ou UHF portable fonctionne très bien dehors parce qu’une part importante de son énergie peut atteindre le récepteur suivant un trajet direct ou après quelques réflexions utiles.
Une cavité transforme ce problème.
Les parois sont proches. Les passages tournent. Les sections changent. L’eau et les minéraux modifient les propriétés électriques du milieu. Une liaison peut traverser une salle puis s’effondrer derrière un coude.
On peut contourner ce problème sans essayer de traverser directement la roche.
Les systèmes de leaky feeder, par exemple, utilisent un câble posé le long du trajet qui guide et rayonne le signal. Make rappelle aussi les anciens systèmes à un seul fil où la terre sert de second conducteur, ainsi que des expérimentations plus récentes où des relais LoRa sont déposés progressivement dans la cavité.1
Ces solutions suivent la galerie.
Elles sont très utiles quand on peut installer une infrastructure sur le chemin entre les équipes. Elles ne répondent pas au cas plus étrange : une équipe est sous une montagne et veut joindre quelqu’un situé presque verticalement au-dessus.
Pour cette liaison, suivre plusieurs kilomètres de galerie parce que les deux personnes ne sont séparées que par 200 mètres de roche serait une drôle de définition de l’efficacité.
La radio through-the-earth, TTE, tente ce raccourci.
Descendre en fréquence change le problème, sans supprimer la roche
Les systèmes TTE de spéléologie utilisent historiquement des fréquences dans les bandes VLF/LF, très en dessous des talkies-walkies ordinaires. Make prend l’exemple fréquent d’environ 87 kHz.1
À 87 kHz, la longueur d’onde dans le vide approche 3,5 kilomètres.
Ce nombre crée immédiatement un problème d’antenne. Une antenne rayonnante classique efficace devient gigantesque. On ne déroule évidemment pas une demi-longueur d’onde de plus d’un kilomètre dans une galerie boueuse.
La solution consiste à accepter de travailler avec des antennes électriquement très petites par rapport à la longueur d’onde.
Elles ne se comportent plus comme l’image mentale familière d’une antenne qui envoie proprement une onde loin d’elle. Une part importante du fonctionnement se situe dans le champ proche autour de l’antenne.
Avec une boucle, on exploite principalement le couplage magnétique à basse fréquence. Le champ décroît très vite avec la distance, beaucoup plus vite qu’une onde lointaine idéale.1
C’est mauvais pour joindre un autre continent.
C’est acceptable si le but est de traverser quelques centaines de mètres entre une cavité et la surface.
Le compromis apparaît ici dans toute sa beauté grinçante : on choisit une fréquence assez basse pour mieux traverser le milieu, puis on découvre que cette fréquence rend une antenne classique absurdement grande.
Toute l’histoire du cave radio consiste ensuite à rendre cette contradiction exploitable.
Pourquoi ne pas descendre encore plus bas en fréquence ?
C’est précisément ce qu’ont fait les premiers systèmes TTE. Make rappelle que certaines radios transmettaient directement dans la bande audio, autour de 300 Hz à 3 kHz, bien avant que les dizaines de kilohertz deviennent courantes.1
En théorie, la fréquence très basse semble séduisante. En pratique, la boucle devient énorme à rendre utile. Ces anciennes antennes devaient être accordées en résonance et pouvaient atteindre environ 1 000 spires sur un diamètre de 10 mètres.1 Transporter, dérouler puis récupérer pareil objet au fond d’une cavité remet assez vite les pieds sur terre.
C’est un peu toute la discipline en miniature : améliorer un terme de l’équation en fait grossir un autre. Descendre la fréquence peut aider sur certaines pertes du milieu, mais augmente la difficulté de fabriquer une antenne efficace. Monter la puissance peut améliorer le niveau reçu, mais alourdit la batterie. Réduire le débit rend un message plus robuste, mais ralentit la conversation.
Les earth arrays ont notamment rendu possibles des installations à très basse fréquence sans demander ces gigantesques boucles résonantes.1 Là encore, il ne faut pas confondre simplicité apparente et compréhension parfaite du mécanisme, puisque le modèle physique de ces antennes reste justement discuté.3
Mais en réalité, cette absence de solution parfaite est ce qui rend le cave radio intéressant. La fréquence n’est jamais un bouton magique. Elle choisit simplement la famille de problèmes que l’équipe accepte de gérer sur le terrain.
La roche n’est pas un simple mur plus épais
Dire qu’un signal « traverse la roche » peut donner l’impression d’un matériau homogène qui atténuerait toujours la radio de la même manière.
Une montagne réelle est beaucoup moins polie.
Calcaire sec, argile, eau, fractures, minerais conducteurs et couches géologiques différentes ne présentent pas les mêmes propriétés électriques. La conductivité du terrain influence les pertes. La fréquence modifie la manière dont ces pertes s’accumulent.
Deux cavités de même profondeur ne garantissent donc pas la même liaison.
Même la profondeur est une mesure imparfaite. L’orientation de l’antenne, la géométrie locale et la distribution des matériaux entre les stations interviennent.
Cette dépendance explique pourquoi la géologie devient presque un composant du montage.
Sur l’établi, l’ingénieur choisit résistances, condensateurs et inductances. Sur le terrain, il hérite aussi d’un volume de roche qu’il ne peut ni commander ni remplacer.
La calibration commence alors à ressembler à une mesure de site.
Un appareil qui fonctionne parfaitement dans un champ peut perdre beaucoup de marge dans une cavité plus conductrice. Une installation doit donc être pensée avec du bruit, de l’atténuation et une géométrie qu’aucun schéma électronique ne contrôle entièrement.
Le matériel ne fabrique pas le canal. Il négocie avec lui.
La boucle magnétique est simple à comprendre, pénible à rendre efficace
Une grande boucle de fil est l’une des antennes historiques les plus intuitives pour une radio TTE.
Le courant alternatif dans la boucle produit un champ magnétique variable. Une seconde boucle placée dans ce champ peut détecter la variation et récupérer le signal.
À basse fréquence et à distance limitée, cette description suffit pour comprendre pourquoi le système peut fonctionner à travers le terrain sans ligne de vue.
Le problème reste la taille.
Pour produire davantage de moment magnétique, on veut de la surface de boucle, du courant ou davantage de spires. En sous-sol, chacun de ces paramètres coûte quelque chose : fil à transporter, temps d’installation, résistance électrique, batterie.
La boucle possède aussi une orientation. Le couplage varie selon la géométrie relative des antennes.
Ce défaut devient un outil pour la radio-location.
En surface, on peut chercher les directions où le signal reçu s’annule ou atteint un comportement caractéristique, puis utiliser ces mesures pour déduire la position de l’émetteur souterrain. La même directivité qui gêne une conversation devient information géométrique.12
Une antenne n’est donc pas seulement un moyen de transmettre.
Elle peut devenir un capteur de position à l’échelle d’une montagne.
L’earth array ressemble à deux fils ridiculement longs
Une autre famille d’antennes est devenue importante pour les radios de secours : l’earth array.
Dans l’installation décrite par Make, deux fils partent de la station dans des directions opposées sur plusieurs dizaines de mètres et se terminent par des électrodes en contact avec le terrain.1
Sur le papier, on pourrait expliquer que l’émetteur injecte un courant dans le sol entre les électrodes, puis que le récepteur détecte ce courant ailleurs.
C’est justement le modèle que David Gibson attaque dans son séminaire BCRA 2026.3
La page du séminaire indique que cette représentation d’un courant qui circule simplement dans la terre est fallacieuse et que comprendre le vrai comportement compte pour optimiser l’antenne.3
Ce désaccord est plus intéressant qu’une explication trop sûre d’elle.
Il rappelle qu’un nom d’ingénierie peut survivre plus longtemps que le modèle qui l’a fait naître. Les utilisateurs savent qu’une géométrie d’antenne fonctionne, mesurent ses performances, l’améliorent, tandis que la meilleure description physique continue à être discutée.
Pour un maker, c’est une leçon assez rude : reproduire le schéma ne signifie pas forcément comprendre le mécanisme.
Et quand on change la longueur des fils, leur orientation ou leur terminaison en pensant optimiser un modèle faux, l’amélioration peut partir dans la mauvaise direction.
Le bruit électrique de la surface voyage lui aussi
Une radio souterraine n’écoute pas seulement son correspondant.
À basse fréquence, les réseaux électriques deviennent des voisins particulièrement bruyants. Le 50 Hz européen ou le 60 Hz nord-américain et leurs harmoniques peuvent remonter dans la bande utile de réception.1
La faible fréquence qui aide la liaison TTE ouvre donc aussi la porte à une famille de parasites très terrestres : distribution électrique, installations industrielles et bruit électromagnétique local.
Le récepteur doit filtrer.
Cette contrainte influence l’endroit où une station de surface est installée. Se placer exactement au-dessus de la cavité n’est pas toujours le meilleur choix si cette position se trouve à côté d’une infrastructure bruyante.
Les systèmes plus récents peuvent également exploiter le traitement numérique pour filtrer, détecter et extraire des signaux faibles.
L’arrivée du SDR, software-defined radio, change beaucoup l’électronique sans changer le canal physique.
Une partie des filtres, démodulateurs ou modes de communication qui auraient demandé des circuits dédiés peut être déplacée dans le logiciel. La BCRA continue d’explorer cette évolution dans ses publications, jusqu’aux générations récentes de radios Nicola.24
La roche, elle, reste analogique avec un entêtement remarquable.
La voix est chère ; quelques bits peuvent voyager plus loin
Pour un secours, transmettre une conversation naturelle est idéal. Mais une voix demande davantage de bande passante et un rapport signal/bruit suffisant pour rester intelligible.
Si le canal devient très mauvais, réduire le débit change le problème.
Une courte donnée numérique peut être répétée, codée, vérifiée et accumulée pendant un temps beaucoup plus long qu’une syllabe. Le récepteur peut chercher un motif connu dans le bruit au lieu de devoir reconstruire immédiatement une voix humaine.
C’est pour cette raison que les communications souterraines ne se limitent pas à « quelle radio porte le plus loin ? ».
Le contenu lui-même possède un coût physique.
« Équipe 2 OK » n’a pas les mêmes exigences que dix minutes de conversation. Une mesure de capteur peut tolérer plusieurs secondes. Un message de secours critique peut être court mais exiger un accusé de réception très robuste.
Cette logique rapproche le cave radio de nombreuses communications extrêmes : spatial, sous-marin, capteurs enterrés, réseaux très basse consommation.
Quand le canal se dégrade, on travaille autant sur l’information que sur l’antenne.
Le test de terrain fait partie de la conception
Un cave radio ne se valide pas uniquement avec une charge fictive et un analyseur sur l’établi. Le milieu réel ajoute trop de variables : type de roche, humidité, bruit électrique, place disponible pour l’antenne, orientation et distance réelle entre les stations.
C’est pour ça que les publications du CREG mélangent depuis longtemps électronique, campagnes de mesure, retours de secours et radio-location.2 Le même appareil peut être évalué sur sa sensibilité en laboratoire, puis révéler sur le terrain qu’une installation d’antenne prend trop de temps ou qu’un emplacement de surface est inutilisable à cause du bruit.
On retrouve ici une idée familière aux makers, mais à une échelle beaucoup moins indulgente : le prototype n’est pas terminé quand le circuit fonctionne. Il est terminé quand la procédure entière fonctionne dans l’environnement prévu.
En cave, cette procédure inclut le transport, le déroulage des fils, la recherche d’un endroit correct, l’accord éventuel, la vérification de la liaison puis le rangement. Une amélioration de 3 dB qui double le temps d’installation n’est donc pas automatiquement une amélioration opérationnelle.
C’est un peu la différence entre mesurer un composant et mesurer un système. Le premier tient sur le banc. Le second inclut la montagne et les personnes qui doivent travailler dedans.
Le sauvetage impose une autre optimisation que le radioamateurisme
Un prototype peut être merveilleux sur une table et inutile au fond d’une cavité.
Une radio de secours doit supporter l’humidité, la boue, le froid, les chocs, des opérateurs fatigués et parfois plusieurs heures de transport avant même d’être allumée.
L’antenne doit être installable dans un espace qui n’a jamais été conçu pour elle. Les connecteurs doivent survivre. Les batteries doivent être gérables. L’interface doit rester compréhensible avec des gants et dans le noir.
Les radios Nicola ont précisément été développées dans cette culture de secours spéléologique. Le CREG Journal de la BCRA retrace une succession allant des anciens Molefone aux générations Nicola, et ses publications 2026 signalent encore la nouvelle Nicola 4.24
La modernisation ne consiste donc pas seulement à remplacer les transistors anciens par un DSP plus puissant.
Elle doit conserver un système que des équipes savent déployer en situation réelle.
C’est la raison pour laquelle un design théoriquement plus performant peut perdre face à un appareil plus prévisible, documenté et déjà intégré aux procédures de secours.
Dans ce domaine, la maintenabilité et la formation font partie des performances radio.
Le terrain décide aussi où placer la surface
Une liaison TTE possède un avantage étrange : la station de surface n’a pas besoin de suivre l’entrée de la grotte.
Si une équipe se trouve profondément sous une zone éloignée du réseau de galeries accessible, le correspondant peut chercher sur la surface une position qui rapproche les deux stations en distance directe.1
Cela change la logistique du secours.
Le point optimal peut être un champ, un versant, une route ou un plateau. Il peut être plus facile d’y amener une batterie et une équipe. Il peut aussi être inaccessible par mauvais temps, loin de tout ou rempli de bruit électrique.
La carte topographique devient alors presque un schéma d’implantation RF.
On cherche la verticale de la cavité, mais aussi le terrain où les électrodes peuvent être installées, l’environnement électromagnétique et l’accès humain.
L’antenne s’étend dans le paysage.
C’est probablement l’exemple le plus littéral de la géologie qui devient une partie du circuit : la conception continue après avoir quitté le boîtier de la radio.
Une radio-location transforme le champ en géométrie
La radio-location mérite d’être séparée de la conversation.
Une équipe souterraine installe un émetteur. En surface, on mesure le signal avec une antenne orientable en plusieurs points ou orientations. Les variations de niveau et les minima directionnels permettent d’estimer où se trouve l’émetteur sous le terrain.12
Le but n’est plus de transmettre beaucoup d’information.
Le champ est lui-même l’information.
Cette technique sert à la topographie, à relier le plan souterrain à la surface ou à retrouver l’aplomb d’un endroit précis de la cavité.
Elle révèle aussi quelque chose de plus général : un système de communication peut fournir une mesure de son propre canal.
Le signal n’est pas seulement porteur d’un message. Sa variation avec l’espace renseigne sur la géométrie de la liaison.
Dans une grotte, où GPS et repères extérieurs ont disparu, cette double fonction devient particulièrement précieuse.
Pourquoi ne pas utiliser simplement plus de puissance ?
Parce que la physique facture très vite.
Dans le régime de champ proche d’une petite boucle, augmenter la distance coûte énormément en niveau de signal. Make rappelle l’ordre de grandeur classique d’une décroissance très rapide avec la distance dans cette région.1
Ajouter de la puissance aide, mais les batteries deviennent plus lourdes, les composants chauffent et l’antenne doit accepter le courant supplémentaire.
Surtout, la puissance ne corrige pas un mauvais modèle du canal.
Si l’antenne est mal orientée, si le terrain atténue fortement, si le bruit masque la bande utile ou si la géométrie d’électrodes est mauvaise, multiplier les watts n’est pas toujours l’optimisation la plus intelligente.
On peut gagner davantage avec une fréquence mieux choisie, une antenne mieux installée, un filtre plus étroit ou un mode numérique plus lent.
C’est un domaine où le logiciel moderne aide précisément parce qu’il permet de déplacer l’optimisation ailleurs que vers l’amplificateur de puissance.
Le cave radio est un exercice de modestie pour l’électronique
Sur un banc de labo, un circuit possède des entrées et des sorties bien définies.
En cave radio, le schéma continue dans cinquante mètres de fil, deux électrodes, une couche de calcaire humide, un relief de surface, une ligne électrique au loin et l’orientation d’une seconde équipe qui installe son antenne dans le noir.
Impossible de dessiner une frontière propre autour du PCB.
C’est ce qui rend ce domaine si intéressant pour la fabrication et l’ingénierie.
Le produit n’est pas seulement le boîtier. Il est le boîtier plus sa procédure d’installation plus le terrain plus le modèle physique utilisé pour interpréter ce terrain.
Et même ce dernier morceau continue à bouger. En 2026, la BCRA discute encore du modèle physique le plus juste pour les earth-current antennas.3
Une technologie peut donc être opérationnelle depuis longtemps tout en conservant une question scientifique ouverte sur la meilleure explication de son fonctionnement.
C’est assez loin de l’image habituelle où l’ingénieur commence par comprendre parfaitement la physique puis dessine le produit.
Dans la réalité, on mesure, on construit, on corrige, on utilise, puis on revient parfois vingt ans plus tard expliquer pourquoi le modèle qui semblait évident n’était probablement pas le bon.
Sous une montagne, l’électronique ne contrôle jamais toute l’expérience.
Elle apprend à négocier avec la roche.