RADIOASTRONOMIE
Radiotélescopes et récepteurs
Les radiotélescopes
Marin Ryle et la radioastronomie
Ron Case/ Hulton Archive/ Getty Images
Par analogie avec l'astronomie classique, l'instrument utilisé en radioastronomie est désigné sous le nom de radiotélescope. Il est constitué d'une antenne (ou d'un système d'antennes), destinée à capter les ondes et reliée à un récepteur très sensible qui analyse celles-ci, en mesure l'intensité, la fréquence et en détermine la polarisation, etc.
La première fonction d'un radiotélescope sera donc de capter les ondes en quantité suffisante pour permettre leur détection. Dans le cas idéal, la quantité d'énergie reçue dans une bande de 1 hertz est égale au produit de la densité de flux S de la source définie précédemment par la surface A de l'antenne, supposée orientée perpendiculairement à la direction de la source. Dans la pratique, il faut généralement diviser cette énergie par deux, les antennes n'étant sensibles qu'à une seule polarisation (ce facteur est différent de 2 si les ondes provenant de la source sont partiellement ou complètement polarisées). Il faut aussi introduire un facteur de rendement η de l'antenne qui correspond au fait que la « surface efficace » du radiotélescope est inférieure à sa surface réelle A.
La perte d'énergie, qui est liée à ce facteur de rendement, provient en majeure partie du fait que les ondes captées n'arrivent pas exactement en phase au niveau du récepteur, par suite de petites différences entre les longueurs des trajets des rayons tombant sur les divers points de la surface de l'antenne. Elle dépend donc de la précision avec laquelle le radiotélescope est construit. Qu'il s'agisse d'une surface réfléchissante concentrant les ondes en son foyer ou d'un système d'antennes distinctes reliées par des câbles de transmission, la perte d'énergie reste négligeable tant que ces différences de trajets n'excèdent pas une petite fraction de la longueur d'onde (de l'ordre de λ/10). Donc, plus la longueur d'onde utilisée par un radiotélescope est petite, meilleure doit être sa surface. Cela explique que de nombreux instruments de surface égale à plusieurs milliers ou dizaines de milliers de mètres carrés aient été construits pour recevoir les ondes métriques et décimétriques, alors que les plus grands radiotélescopes fonctionnant jusqu'aux ondes millimétriques ne dépassent pas quelques dizaines de mètres.
La seconde fonction du radiotélescope est de déterminer la direction de la source d'émission et de pouvoir distinguer deux sources de directions légèrement différentes. C'est le problème du pouvoir séparateur, lequel est lié à la notion de diagramme de rayonnement (ou de réception) d'une antenne. Celui-ci est constitué d'un lobe principal, de grande amplitude dans l'axe, et d'un certain nombre de lobes secondaires plus faibles. Le pouvoir séparateur θ est égal à la largeur du lobe principal de réception, et il est donné approximativement en radians par l'inverse de la dimension D du radiotélescope, mesurée en longueur d'onde : θ (radian) # λ/D, ou θ (minute d'angle) # 3 600 λ/D.
Le pouvoir séparateur fixe évidemment la finesse des images que le radiotélescope fournit d'une région donnée du ciel. La formule précédente montre la différence considérable qui existe entre les radiotélescopes et les télescopes optiques. Ces derniers, même les plus petits, ont des dimensions de plusieurs centaines de milliers de longueurs d'onde et bénéficient donc aisément de pouvoirs séparateurs de l'ordre de la seconde d'angle ; en pratique, le pouvoir séparateur des télescopes optiques est fixé par la turbulence atmosphérique et non pas par les dimensions de l'instrument. En revanche,[...]
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Écrit par
- André BOISCHOT : astronome titulaire à l'Observatoire de la Côte d'Azur
- James LEQUEUX : astronome émérite à l'Observatoire de Paris
Classification
Médias
Radiotélescopes
VMGROUP
Spectre des ondes électromagnétiques
Encyclopædia Universalis France
Marin Ryle et la radioastronomie
Ron Case/ Hulton Archive/ Getty Images
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