Atelier à l’écoute de l’espace

Nous allons voir que l’observation de l’espace peu aussi être réalisé par d’autres moyens que par des moyens conventionnels que nous avons l’habitude d’utiliser au club.

Pour le moment, nous avons essentiellement abordé l’observation visuelle au travers des lunettes ou télescopes. C’est à dire que nous nous limitons à ce que peut voir l’œil humain dans le spectre visible de 400 à 800 nm. Nos capteurs de lumière électroniques (caméras, appareils photo numériques) peuvent étendre légèrement ce spectre mais sans plus.

La lumière est une partie seulement du spectre électromagnétique qui s’étend des rayons gamma jusqu’aux ondes radio. [url=http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectre_%C3%A9lectromagn%C3%A9tique]Wikipedia sur le Spectre électromagnétique[/url]

Comme la nature est bien faite, les rayons gamma, rayons X, nocives pour l’organisme et à haute énergie, sont arrêtés par l’atmosphère de La Terre. Les ondes radios ont plus de liberté pour traverser ces couches avec plus ou moins d’absorption selon leur fréquence.

Les ondes radio se décomposent en plusieurs gammes de fréquence (nous les retrouvons sur les récepteurs radio). Parmi elles, nous avons les grandes ondes, les ondes moyennes, la FM de votre radio favorite. Nous utilisons cela tous les jours, parfois sans le savoir, sur nos appareils communicants (téléphone, ordinateur, GPS, télécommande, télévision…). Nous avons de plus en plus d’appareils sans fil et nous en auront encore plus à l’avenir. Le spectre électromagnétique est une ressource, non extensible, qu’il faut utiliser avec parcimonie, qu’il faut savoir protéger au même titre que le Ciel Nocturne.

Les premières expérimentations dans le domaine radio appliquées à l’astronomie ont eu lieu avant la seconde guerre mondiale mais ont réellement pris leur essor qu’à partir des années 1950. C’est la période de la construction des premiers radio-télescopes, Nancay en France par exemple. Puis dans les années 60-70, celui d’Eifelsberg, Areciebo rendu célèbre par le film Contact avec Jodie Foster.

Aujourd’hui, construire un radio télescope dans le domaine amateur est possible, cependant, on est vite arrêté par le coût des équipements et le volume occupé dans le jardin. Il n’existe pas de radio télescope Celestron et vu le marché, il n’en existera pas. La radio astronomie amateur est un domaine où l’on doit construire ses instruments comme à l’époque où l’on construisait son télescope.

L’instrument de prédilection d’un amateur en radio astronomie c’est l’analyseur de spectre. Comme pour la spectroscopie, nous avons une courbe avec un début, une fin, et des pics. Ces pics sont intéressants, et surtout leur variation au cours du temps. Nous allons balayer le spectre électromagnétique sur certaines fréquences, souvent exprimées en MégaHertz (MHz). Étant donné que la ressource est limitée, des largeurs de bandes spécifiques ont été réservées à l’usage des radio-astronomes par l’Union Internationale des Télécommunications, qui est aux ondes radio ce qu’est L’Union Astronomique Internationale pour les astronomes. Vous pouvez découvrir le tableau des fréquences réservées sur cette page de Wikipedia : [url=http://fr.wikipedia.org/wiki/Radioastronomie]Fréquences Radioastronomie[/url]

La radio astronomie se pratique aussi bien le jour que la nuit et par tous temps. Alors, prêts pour un voyage en radio astronomie.

Le matériel

Je vais faire une analogie avec mon autoradio.
l’autoradio lui-même,
ses haut-parleurs,
l’antenne sur le toit de la voiture,
du fil électrique pour relier tout ça.

Chez les radio-astronomes professionnels, le matériel occupe des armoires bourrées d’électronique, de trucs hach’ment compliqués. Nous ne sommes qu’amateurs, et nous allons faire simple :

une antenne,
un analyseur de spectre,
un ordinateur
et du fil électrique pour relier tout ça.

L’antenne n’existe, il va falloir la fabriquer ou en adapter une pour ce que l’on va explorer. Donc, nous devons considérer plusieurs choses :
– de la fréquence dépend la longueur d’onde à explorer ; plus la fréquence est basse, plus la longueur d’onde est importante, plus l’antenne le sera ! Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d’onde sera petite. Le rapport sera simplifié par l’équation suivante pour une fréquence exprimée en MHz : 300 / F = longueur d’onde en mètres.
Ainsi, sur mon autoradio, lorsque je veux écouter la FM (entre 88 et 108 MHz) la fréquence centrale étant disons 100 MHz pour simplifier)
300 / 100 = 3 mètres. 3 mètres c’est la longueur d’onde de la bande FM, Pour l’antenne, nous avons un quart d’onde : 3 / 4 = 75 cm. C’est justement la longueur de mon antenne sur ma voiture : ce n’est pas par hasard alors !

L’ordinateur :
Plusieurs options, l’une consiste à utiliser la carte son. En effet, le convertisseur analogique-numérique est un échantillonneur parfait. Les cartes son actuelles présentent des fréquences d’échantillonnage de l’ordre de 44100 Hz à 192 kHz sur 16 bits. Un logiciel tel que Cool Edit permet ensuite d’analyser l’échantillon et de l’interpréter. Il faut dans ce cas, brancher un récepteur sur l’entrée son de la carte.
Le port USB. Dans la version USB 2.0, la vitesse de transfert est de 480 Mbit/s soit 30 Mo/s si on échantillonne sur 16 bits : ça c’est le théorique, et tenant compte des bits de contrôles, on est à beaucoup moins bien entendu, mais il faut que le convertisseur analogique -numérique soit situé à l’extérieur.

Les solutions existent, mais ne sont pas encore simple à mettre en œuvre.

Je vais faire une analogie avec mon autoradio.
l’autoradio lui-même,
ses haut-parleurs,
l’antenne sur le toit de la voiture,
du fil électrique pour relier tout ça.

Chez les radio-astronomes professionnels, le matériel occupe des armoires bourrées d’électronique, de trucs hach’ment compliqués. Nous ne sommes qu’amateurs, et nous allons faire simple :

une antenne,
un analyseur de spectre,
un ordinateur
et du fil électrique pour relier tout ça.

L’antenne n’existe, il va falloir la fabriquer ou en adapter une pour ce que l’on va explorer. Donc, nous devons considérer plusieurs choses :
– de la fréquence dépend la longueur d’onde à explorer ; plus la fréquence est basse, plus la longueur d’onde est importante, plus l’antenne le sera ! Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d’onde sera petite. Le rapport sera simplifié par l’équation suivante pour une fréquence exprimée en MHz : 300 / F = longueur d’onde en mètres.
Ainsi, sur mon autoradio, lorsque je veux écouter la FM (entre 88 et 108 MHz) la fréquence centrale étant disons 100 MHz pour simplifier)
300 / 100 = 3 mètres. 3 mètres c’est la longueur d’onde de la bande FM, Pour l’antenne, nous avons un quart d’onde : 3 / 4 = 75 cm. C’est justement la longueur de mon antenne sur ma voiture : ce n’est pas par hasard alors !

L’ordinateur :
Plusieurs options, l’une consiste à utiliser la carte son. En effet, le convertisseur analogique-numérique est un échantillonneur parfait. Les cartes son actuelles présentent des fréquences d’échantillonnage de l’ordre de 44100 Hz à 192 kHz sur 16 bits. Un logiciel tel que Cool Edit permet ensuite d’analyser l’échantillon et de l’interpréter. Il faut dans ce cas, brancher un récept

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