UNE MISSION SOUS L’AUTORITÉ DECONÇUE ET COORDONNÉE PAR

À PROPOS DE«SCANPYRAMIDS»
www.scanpyramids.org

VERSION FRANÇAISE

Introduction2

Ce n’est pas parce qu’un mystère est vieux de4500 ans qu’il ne faut pas tenter de le résoudre ! »Telle pourrait être la devise de l’exceptionnelle
mission scientifique lancée ce 25 octobre 2015,
sous l’égide du ministère égyptien des Antiquités
nationales, initiée, conçue et coordonnée par laFaculté des Ingénieurs de l’Université du Caire et l’Institut français HIP (Heritage,
Innovation, Preservation). Radiographie par muons – des particules cosmiques –thermographie infrarouge, photogrammétrie, scanner et reconstruction 3D : lestechnologies les plus innovantes vont être utilisées par des chercheurs de réputationinternationale et trois grandes universités, celles du Caire, de Québec et de Nagoya
au Japon, pour sonder, sans y percer le moindre orifice, le coeur des plus grandes
pyramides d’Egypte.
Car des millénaires après leur édification, ces géantes antiques sont loin d’avoir
livré leurs secrets. Sur leur construction, tout d’abord. Ainsi Kheops, la dernière des7 merveilles du monde antique encore existante : il est toujours impossible de décrire
avec certitude comment a été érigé ce monument de pierre, le plus grand jamais

3construit par l’Homme. Une base de plus de 5 hectares, une hauteur, à l’origine, deprès de 150 mètres, une masse de 5 millions de tonnes, le tout élevé en vingt–cinq
années! Autre mystère : la structure interne des pyramides. Les plans des unes etdes autres montrent d’inexplicables anomalies. Dernière demeure des pharaons del’Ancien Empire (2575 - 2134), elles se devaient d’être inviolables. Les constructeurs
ont donc multiplié astuces et obstacles pour protéger les dépouilles de leurssouverains. Les différentes explorations menées dans le passé, avec des moyens
moins perfectionnés que ceux mis en oeuvre aujourd’hui, ont capté d’étranges
images qui pourraient correspondre à des chambres cachées.
La mission scientifique « Scan Pyramids» qui commencera début novembre estd’une ampleur jamais atteinte. Elle portera sur quatre chefs d’oeuvre de la IVe dynastie(2575 - 2465). La pyramide Sud, dite rhomboïdale, et la pyramide Nord, dite pyramide
rouge, bâties par Snefrou (2575 - 2551) sur le site de Dahchour, à une quinzaine dekilomètres au sud de Saqqarah; ainsi que les pyramides de Kheops et Khephren, filset petit–fils de Snefrou, élevées sur le plateau de Gizeh à une vingtaine de kilomètres
du Caire (voir plan de situation).
Des techniques de pointe, non destructives, seront mises en oeuvre. Deux missions
de thermographie infrarouge, l’une de courte durée menée par le spécialiste
Jean–Claude Barré de LedLiquid l’autre qui s’étendra sur une année au moins,conduite par l’université Laval de Québec, permettront d’établir une carte thermiquedes monuments et d’y révéler des vides sous la surface visible de la pyramide. Deux
missions de radiographie par muons, développées au Japon par les équipes du KEK(High Energy Accelerator research Organization) et l’université de Nagoya, ont quantà elles pour objectif de vérifier et visualiser avec précision la présence de structuresinconnues au sein des pyramides. «De nombreuses théories ont été proposées, àla fois pour leur construction et leurs anomalies de structure, mais nous sommes
des physiciens et des ingénieurs, pas des archéologues», insiste le professeur Hany
Helal, professeur et ancien ministre de la recherche et de l’éducation supérieure, qui
dirige la mission pour la Faculté des Ingénieurs du Caire. «Notre objectif est d’utiliser
des techniques pour obtenir des résultats concrets. Aux égyptologues ensuite deles interpréter.»
Parallèlement aux missions d’exploration, la société Iconem réalisera, à l’aide dedrones, une campagne de photogrammétrie qui permettra de reconstituer en 3D,
avec une précision centimétrique jamais atteinte, le plateau de Gizeh et le site deDahchour, ainsi que tous les monuments qui y sont érigés. Ces modélisations seront

4mises à disposition des chercheurs et du public, en open data, par l’institut HIP, une
structure d’intérêt général à but non lucratif.
Car cette campagne, soutenue par les autorités égyptiennes, est toute entière
dédiée à l’avancée des connaissances. Partage et transfert en sont les maîtres mots.
« Notre volonté, explique Mehdi Tayoubi, président de l’institut HIP et co-directeurde la mission, est de former un corps d’experts international et de confronter leursapproches théoriques et technologiques à la réalité du terrain archéologique. »Le laboratoire de l’équipe japonaise, consacré au développement et à l’analyse
des images captées par les muons, a d’ores et déjà été installé au Caire. « A plus
long terme, vu la richesse archéologique de l’Egypte, nous imaginons utiliser ces
techniques pour d’autres monuments, conclut Hany Helal. Soit pour les restaurer,soit pour les découvrir. Si elles montrent leur efficacité, elles pourront même êtremises en oeuvre dans d’autres pays. »La mission devrait durer au moins jusqu’à fin 2016. Le mystère millénaire qui intrigue
archéologues et amateurs d’égyptologie se verra–t–il alors résolu ?
« L’essentiel est d’avancer en mettant en oeuvre de nouvelles approches, conclut
Mehdi Tayoubi. Beaucoup de missions précédentes ont tenté de percer lesmystères des pyramides et si elles n’y sont pas parvenus, elles ont chacune fait
progresser la connaissance comme ce fut le cas, par exemple, il y a tout juste trente
ans quand la mission de la fondation EDF a décelé une anomalie de sous-densité
en forme spiralée dans Kheops. Notre objectif est d’apporter notre pierre à l’édifice
et de préparer, en toute humilité, le chemin pour les futures missions de recherche
scientifiques. »5

Géantes
Antiques
6

Pyramidede Kheops

Pyramidede Khephren

0 km

100

200

300

400 kmGizeh

LE CAIRE
Saqqarah

0400 m

Le Caire

GIZA

YP
TE

DahshurGE

0Dahchour0

800 m

Pyramide
Nord

Pyramide
Sud

200 Km7

Pyramide Sud, dite La Rhomboïdale, DahchourConstruite par Snefrou, fondateur de la IVe dynastie, c’est la première véritablepyramide lisse après des générations de pyramides à degrés. Sa forme particulière,
avec une double pente, résulterait, selon certains, d’un changement de plan intervenu
en cours de construction. Confrontés à des problèmes de structure, les bâtisseursauraient dû modifier son inclinaison, la réduisant d’un peu plus de 54° à environ 43°.
Autre particularité de cette pyramide : elle présente deux entrées l’une sur la face
nord, l’autre sur la face ouest. Ces entrées ouvrent sur deux couloirs menant à deuxchambres funéraires, situées l’une au–dessus de l’autre dans le corps de l’édifice.
Côtés à la base : 188 m
Hauteur : 105 m
Angle : de 54° 27’ 44’’ en bas, puis de 43° 22’.

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Pyramide Nord, dite La Rouge, Dahchour
C’est la seconde pyramide construite par Snefrou à Dahchour. Elle se trouve à environ
un kilomètre au nord de la rhomboïdale, qui aurait été abandonnée en raison de son
instabilité. Conservant la pente de 43° expérimentée sur cette dernière, les bâtisseurs
ont obtenu cette fois une figure géométrique parfaite. Son entrée est située sur laface nord à quelque vingt-huit mètres de hauteur. Un couloir descendant permetd’accéder à deux antichambres. La seconde, localisée exactement sous le centre
de la pyramide, donne sur un passage long de sept mètres qui mène à une chambre
funéraire unique.
Côtés à la base : 220 m
Hauteur : 105 mètres
Angle : 43°22’

9Pyramide de Kheops, Plateau de Gizeh
Bâtie par le fils de Snefrou, c’est la plus haute de toutes les pyramides. Avant d’avoir
été dépouillée de son revêtement extérieur lisse par des carriers du Moyen Age et dupyramidion qui la couronnait, elle devait s’élever à plus de 146 mètres de haut. Elle est
la seule à posséder trois chambres étagées dans son massif de pierre : une chambre
souterraine creusée à 30 mètres de profondeur sous son socle, abandonnée ;une chambre dite de la Reine, dont la fonction reste discutée ; une chambre dite duRoi où se trouve un sarcophage vide, la seule ouverte aujourd’hui aux visiteurs. La
pyramide de Kheops a été pillée dès l’Antiquité. L’accès actuel, situé à une dizaine demètres au-dessous de l’entrée d’origine, se fait d’ailleurs par une ouverture creuséepar des profanateurs antiques. Cette ouverture est traditionnellement appelée« galerie d’Al–Mamoun », du nom d’un calife qui mena une exploration de la
pyramide en l’an 820 de notre ère.
Côtés à la base : 230 m
Hauteur : 146,59 m
Angle : 51° 50’ 40’’10

Pyramide de Khephren, Plateau de Gizeh
Bâtie par le fils de Kheops, c’est la 2e pyramide d’Egypte par sa taille. Elle s’élevait àl’origine à 143,5 mètres. Elle comporte deux entrées, côté nord, l’une au niveau de labase, l’autre 11 mètres environ au–dessus. La première entrée ouvre sur un couloir
qui donne sur une chambre subsidiaire dont la fonction reste méconnue. Ce couloir
fait ensuite un angle pour rejoindre celui de l’entrée supérieure, une anomalie qui
pourrait suggérer un changement de plan en cours de construction. La chambre
funéraire, unique, n’a pas été aménagée dans les hauteurs de l’édifice, contrairement
à celles des trois pyramides précédentes, mais excavée dans la roche à sa base. Ellea livré un sarcophage de pierre semblable à celui de Kheops mais de meilleure
facture.
Côtés à la base : 215,16 m
Hauteur : 143,5 m
Angle : 53° 10’

11Techniques
Innovantes
12Thermographie infrarouge(Mission courte)Caméra thermiqueinfrarouge

Imagerie

La thermographie infrarouge, mise en oeuvre par Jean–Claude Barré est l’une desméthodes les plus prometteuses pour tenter de comprendre, depuis la surface
d’un monument, ce qui se passe sous les faces. Le principe en est simple, maissa mise en oeuvre demande des instruments sophistiqués, et des opérateurs très
expérimentés.
Elle repose sur une loi physique : tous les matériaux rayonnent de l’énergie enfonction de leur température. Ils émettent des ondes infrarouges que mesurent descaméras équipées de capteurs. Grâce à un modèle numérique, celles–ci génèrent
des images dont chaque couleur correspond à une température donnée. Intérêt decette technique largement utilisée pour révéler la déperdition de chaleur dans les
habitations mal isolées : elle permet de localiser, grâce aux anomalies de l’image
thermique obtenue, la présence de défauts dans le bâtiment. Ainsi, un courantd’air froid à l’intérieur se signalera par une zone bleue, une source de chaleur par13

une zone rouge. Ces caméras sont aussi capables de quantifier l’émissivité desmatériaux. Tous, en effet, n’absorbent pas, ne transmettent pas, et ne réfléchissent
pas les rayonnements de la même manière. « Sous le même soleil, l’habitacle d’une
voiture blanche sera moins chaud que celui d’une voiture noire, illustre Jean–Claude
Barré. De la même façon, sous un soleil identique, granit et calcaire ne renverront
pas la même température. »Application dans les pyramides : les différences d’émissivité peuvent permettre devérifier si les pierres de surface, qui ont toutes aujourd’hui la même couleur en raison
des intempéries, du sable et de la pollution, sont de même nature. « Mais ce qui
nous intéresse surtout, ce sont d’éventuelles zones froides qui pourraient révéler
des courants d’air, donc des cavités, des chambres ou des couloirs, à l’intérieur desmonuments », poursuit Jean–Claude Barré.
C’est une véritable carte thermique des géantes de Dahchour et Gizeh, qu’il se
propose de réaliser. Une carte dynamique. Car les pyramides, comme tout bâtiment,
absorbent dans la journée la chaleur du soleil, et en restituent une part la nuit. Le
programme de l’opérateur est donc le suivant : réaliser des images sur les quatre
faces une demi-heure avant le lever du soleil, lorsque le monument, ayant évacué
un maximum d’énergie pendant la nuit, sera le plus froid. Et à partir de ce point 0,
qui servira d’étalon, renouveler l’opération à midi et le soir. En quelques jours,
Jean–Claude Barré enregistrera ainsi des centaines de milliers d’images qui seront
comparées entre elles par un programme informatique. Les pyramides dévoileront
peut–être alors certains de leur secrets, en bleu ou en rouge !

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Thermographie modulée(Mission longue)
Caméra thermiqueinfrarouge équipéed’un microbolomètre

Imagerie

La thermographie infrarouge est couramment utilisée en industrie aérospatiale pourle contrôle non destructif des matériaux. Le principe de la mesure est le suivant :la matière, l’objet ou la structure à l’essai est d’abord légèrement chauffée. Si undéfaut interne, donc une anomalie non visible est présente, la signature thermiquecorrespondante révélera sa présence par de légères différences de températureen surface. Cette signature n’est pas instantanément mesurable, elle n’apparaît
qu’après un temps donné qui est fonction de la profondeur de l’anomalie et de ses
caractéristiques propres. Les mesures thermiques sont réalisées par une caméra
infrarouge. Celle-ci enregistre l’évolution de la température en surface sous la formed’images thermiques en fonction du temps. Un certain nombre de techniques sontdisponibles pour améliorer ensuite les images thermiques obtenues, détecter etcaractériser les défauts. De même, différentes techniques de chauffage existent pourstimuler l’objet ou la structure à l’essai. L’une de ces techniques consiste à moduler
la source de chauffage de manière répétée suivant un motif donné (par exemple unsinus) et enregistrer la réponse thermique obtenue avec la caméra infrarouge.

15Les images enregistrées sont ensuite traitées et réduites à une seule image qui
condense toutes les informations reliées aux anomalies internes de l’objet. Dans lecas de grands objets tel un immeuble, le rayonnement solaire constitue une sourcede chauffage modulée intéressante, offrant des variations périodiques naturelles sur
une grande surface (par exemple le cycle quotidien jour / nuit). Fait intéressant, plus
la variation périodique du chauffage est lente, plus l’onde thermique engendrée
pourra pénétrer profondément dans le matériau. Ainsi, une onde thermique produite
par un cycle jour / nuit est capable de sonder plusieurs centimètres dans un mur enbéton, tandis que les variations thermiques causées par le cycle annuel des saisons(température chaude l’été et froide l’hiver) engendrent des ondes thermiques
pouvant pénétrer plus profondément encore. Les variations thermiques saisonnières
annuelles sont donc l’approche privilégiée pour l’étude de la pyramide en quête depossibles cavités internes proches de sa surface.

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MuonsMuons

Capteurde muons

Imagerie

Les muons, qui tombent sur le sol presque à la vitesse de la lumière avec un débit
permanent d’environ 10 000 par m2 par minute, proviennent des hautes couches
de l’atmosphère terrestre, où ils ont été créés lors de collisions entre des rayons
cosmiques issus de notre environnement galactique et les noyaux des atomes del’atmosphère. A l’instar des rayons X qui traversent notre corps et permettent devisualiser notre squelette, ces particules élémentaires, sorte d’électrons lourds,
peuvent traverser très facilement même des roches de grande épaisseur, telles lesmontagnes. Des détecteurs, placés aux endroits judicieux (par exemple à l’intérieurde la pyramide, sous une possible chambre encore non détectée), permettent, paraccumulation dans le temps des muons, de discerner les zones de vide (que lesmuons ont traversé sans problème) et les zones plus denses où certains d’entre

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eux ont pu être absorbés ou déviés. Tout l’art de la mesure consiste à réaliser desdétecteurs extrêmement sensibles - soit des gels de type émulsions argentiques,soit des scintillateurs. Puis à accumuler assez de données (pendant plusieurs jours
ou mois) pour accentuer les contrastes. La radiographie par muons est aujourd’hui
fréquemment utilisée dans l’observation des volcans, notamment par les équipes
de recherche de l’université de Nagoya. Plus récemment le KEK a développé
une approche de détection à base de scintillateurs électroniques résistants,
contrairement aux émulsions chimiques, aux radiation nucléaires, afin de scannerl’intérieur des réacteurs de la centrale de Fukushima.

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Photogrammétrie + Laser

Drone

Drone

Scanner

Imagerie

Les plateaux de Dahchour et de Gizeh reconstitués en 3D, avec tous leurs monuments–pyramides, temples, le Sphinx… C’est la mission fixée à Yves Ubelmann de la société
Iconem. Pour cela, il va combiner deux technologies : la photogrammétrie et lesdrones !
A la base de la photogrammétrie, il y a des algorithmes informatiques. Ils permettent,
à partir d’une grande quantité d’images prises de points de vue différents, dereconstruire un objet 3D. Les algorithmes qu’utilise Iconem ont été mis au point

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par l’Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique). La
grande nouveauté – déjà développée par la société Iconem à Pompéi, en Syrieet en Afghanistan, pour reconstituer des sites menacés – est que les appareils
photographiques seront embarqués à bord d’engins volants téléguidés.
Pour cette mission, Iconem utilisera deux types de drones. « Tout d’abord, desdrones type ailes volantes, avions, détaille Yves Ubelmann. Grâce à leur autonomie,
ils nous permettront d’obtenir des données sur de grandes surfaces et de modéliser
l’environnement des pyramides à 5 centimètres près. » De quoi positionner très
précisément tous les monuments, de repérer les niveaux et pentes, et éventuellement
les traces d’anciennes rampes par lesquelles les matériaux ont été acheminés aumoment de la construction. « Les détails de la micro–topographie nous donneront
aussi des indices sur la position ou la forme de bâtiments non encore fouillés et qui
sont visibles uniquement à travers la forme du terrain ».
Les drones du deuxième type ressemblent d’avantage à des hélicoptères. Ils
ont moins d’autonomie mais peuvent réaliser des vols stationnaires, prendre desimages à quelques mètres des monuments, du plus haut au plus bas, suivre leurspentes. Le détail sera, cette fois, de l’ordre du centimètre. Une définition qui donnera
des informations géométriques, notamment sur l’alignement et l’assemblage desblocs. Mais aussi de texture, avec éventuellement des traces d’outils, de gestes deconstruction.
« La photogrammétrie permet de travailler et combiner différentes échelles, de lescroiser dans le même modèle numérique, et de proposer une interprétation globale
des sites », conclut Yves Ubelmann. Et pour parfaire cette vision inédite, son équiperéalisera à l’intérieur des monuments, dans ces endroits confinés et sombres où laphotogrammétrie est peu opérante, des relevés au scanner laser.

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UNE MISSION SOUS L’AUTORITÉ DECONÇUE ET COORDONNÉE PAR

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