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Conclusion

Puissance de signal

Comme nous l’avons vu précédemment, il est fort possible que nous ne captions aucun signal radio extra-terrestre pour cause de mauvaise synchronisation.  Une autre raison est que l’univers est si vaste que peu importe sa puissance, notre technologie actuelle ne peut que capter des signaux d’une certaine intensité minimum.

Types d’émission radio

Il existe, grosso modo, 2 types d’émission de signal radio : les émissions omnidirectionnelles et les émission unidirectionnelles.

Une émission omnidirectionnelle se propage, comme son nom l’indique, dans toutes les directions autour de l’antenne.

On voit bien ici que l’onde radio est diffusée partout dans l’espace, de sorte que son intensité sur un endroit quelconque est inversement proportionnelle au carré de la distance.

Pour ce type d’onde, l’intensité en un point quelconque se calcule ainsi :

I = Intensité de l’onde (Watt / mètre2)

P = Puissance initiale de l’onde (Watt)

r = Distance entre l’émetteur et le récepteur (mètre)

I = P / 4pr2

Par exemple, supposons qu’un extra-terrestre situé à 4 années-lumière de distance veut écouter le SuperBowl, le signal lui parviendra avec une intensité de :

I = P / 4p(4 années lumières x 365,25 j x 24 h x 3600 s x 3 x 108 m/s)2 = P / 1,80 x 1034

Hum. Alors, supposons que cet extra-terrestre possède un cinéma-maison tout ce qui a de plus high-tech pour son époque, équipé d’une coupole de 300 mètres de diamètre (vous me voyez venir ? ;o) ).  Quelle est la puissance du signal qu’il reçoit ?

PR = Puissance du signal au récepteur

PE = Puissance du signal à l’émetteur

r = rayon de l'antenne (radio-télescope) réceptrice

PR = I x pr2 = (PE / 1,80 x 1034) x p (150 m)2 = 3,92 x 10-30 x PE¸,

Donc, si la puissance de départ du signal est d’une dizaine de Watts (puissance habituelle d’un satellite de télévision), notre fan de football américain (ou des pubs du SuperBowl) extra-terrestre devra posséder une technologie étant capable de filtrer, amplifier et décoder un signal de :

10 W x 3,92 x 10-30= 3,93 x 10-29  W

Pour ce qui est des ondes unidirectionnelles, la baisse d’intensité du signal est beaucoup moins grande.  En effet, ce type de signal est dirigé dans une direction précise et, par conséquent, son intensité diminue moins rapidement que pour le signal omnidirectionnel.

Aucune technologie actuelle ne permet d’éviter, avec la distance, un effet de dispersion conique de l’onde radio.  Voilà pourquoi on devrait parler d’ondes quasi-unidirectionnelles plutôt que d’ondes unidirectionnelles  (ici, l’effet de cône a été grandement exagéré).


Source : http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/brochure/tech_basics/microwaves.html

Cet exemple nous montre bien comment, avec la distance, le signal radio s’étend dans l’espace.  Ainsi, un signal de 20 W envoyé par une sonde aux environs de Saturne aura une étendue faisant environ 1000 fois le diamètre de la Terre à l’arrivée.  Un signal envoyé ainsi d’une sonde située aux environs des planètes extérieures peut être jusqu’à 1 000 milliards de fois plus faible que le signal reçu d’une télévision ! 

Pour ce type d’onde, l’intensité en un point quelconque dépend du cône formé par le signal.  On se doute bien qu'un laser finira par former un cône beaucoup moins rapidement que par exemple une lampe de poche.  Dans l'exemple ci-dessus, l'intensité du signal se calcule ainsi :

I = Intensité de l’onde (Watt / mètre2)

P = Puissance initiale de l’onde (Watt)

r = Distance entre l’émetteur et le récepteur (mètre)

I = P / p(r / 200)2

Ainsi, on peut voir que l’intensité diminue beaucoup moins rapidement que pour le cas d’une onde omnidirectionnelle.  En effet, l’intensité est = 4 x 2002 = 160 000 fois plus haute pour le récepteur. 

Pour revenir à notre exemple, si vous savez exactement où se situe notre extra-terrestre et que vous tentiez de le pointer directement pour lui envoyer la retransmission du Superbowl, celui-ci recevra un signal d'une intensité de :

I = P / p(r / 200)2 = 10 W / p( 3,79 x 1016 / 200)2 = 8,88 x 10-29 W / m2

Supposons maintenant que nous envoyons un signal quelconque (autre chose que la retransmission du Superbowl quand même !) de la plus grande antenne parabolique une pièce que nous possédons sur Terre, le radio-télescope d’Arecibo, qui possède une puissance d’émission d’environ 1 000 000 W, quelle sera l'intensité du signal à l’arrivée chez notre extra-terrestre ?

=  8,88 x 10-24 W / m2.

Le radiotélescope d'Arecibo peut distinguer un signal radio de l'ordre de 10-28 W / m2 Hz.

Le terme "Hz" est la bande passante en Hertz du message envoyé.  Par exemple, les stations radio possèdent une bande passante de 200 kHz.  Plus la bande passante est grande, plus nous avons de chance de détecter le signal, mais plus il faut d'énergie pour envoyer ce signal.

Arecibo peut capter un message d'environ 10-26 W / m2 pour un message radio ayant la même bande passante que celui envoyé par l'équipe de Frank Drake en 1974 (voir article 2).  En faisant un petit calcul rapide, on se rend compte que le rayon d'action d'Arecibo, pour un message du même type que celui envoyé en 1974, est de :

Signal omnidirectionnel :

10-26 W / m2 = 500 000 W / 4pr 2  =>  r  = (500 000 / 10-26 x 4p)1/2 =1,99 x 1015 m

Ce qui donne environ 0,2 année-lumière de rayon.

Signal unidirectionnel :

10-26 W / m2 = 500 000 W / p (r / 200)2  =>  r / 200 = (500 000 / 10-26 x p)1/2 =7,98 x 1017 m

Ce qui donne environ 84 années-lumière de rayon.


Pour la communication entre 2 radiotélescopes de puissance semblable à celle d'Arecibo et s'envoyant un message semblable à celui envoyé en 1974 vers M13, la portée est d'environ 0,2 année-lumière pour un signal omnidirectionnel et d'environ 84 années-lumière pour un signal unidirectionnel.

 

Ce dernier point nous montre bien qu’il semblerait que la communication radio est un outil bien pauvre pour la communication dans l’univers.

Remerciements

  • Je tiens à remercier M. Éric Larouche ainsi que toute l'équipe d'animation de l'ASTROLab du Parc National du Mont-Mégantic pour leurs informations pertinentes et leurs précieux conseils.

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©2002 Simon