La radioastronomie

La radioastronomie est une pratique peu connue des amateurs astronomes. Pourtant là s’agit d’une branche essentielle de l’astrophysique. Découvrons ensemble en quoi cela consiste.

Qu’est-ce que la radioastronomie:

La radioastronomie est l’étude des ondes radio dans le domaine de l’astronomie. La plupart des astres émettant des rayonnements sous forme d’onde électromagnétique à cause de particules chargées, les ondes étant dans le spectre visible de la lumière seront observables avec nos yeux ou des caméras CCD, CMOS. La lumière infrarouge seulement visible via des caméras a notamment servi à découvrir le centre de notre galaxie. Le reste de ces ondes sont dans le domaine radio et sont observables via des antennes.

spectre radio

Quelques infos sur les ondes électromagnétiques:

  • La fréquence est la vitesse de vibration de l’onde on y associe une longueur d’onde.
  • L’amplitude d’une onde correspond à la puissance de l’onde.
  • Le spectre  radio est l’image de la puissance d’un signal sur chaque fréquence observée.
  • Les ondes ne peuvent pas traverser les matériaux conducteurs.

Que peut on observer :

Les applications sont très vastes et les instruments sont eux aussi très variés. L’astre le plus facile à étudier est le soleil, une simple parabole suffit. Des planètes sont en constante surveillance telle que Jupiter et sa tache. Ces 2 astres sont observés en permanence à la station de radioastronomie de Nancay. Il est aussi possible d’écouter les réflexions de nos radars sur les météores entrant dans thermosphère cela s’appelle meteor scatter vous pouvez consulter mon article sur le sujet ainsi que la construction de mon radiotélescope. Dans un autre registre on peut observer les galaxies, nébuleuse, étoiles , quasars, pulsars, trous noirs et bien d’autres.

Un exemple concret simplifié est l’émission de l’atome d’hydrogène aussi appelé raie 21 cm à 1420Mhz (1,420Ghz) qui peut-être observer pour crée rune carte de la densité d’hydrogène dans notre ciel.

galaxie radio telescope

Comment les observer?

Les antennes et paraboles:

De la même manière que l’astronomie visuelle les ondes radio sont réfléchies sur un miroir puis redirigé vers un récepteur. Plus le miroir est grand plus la puissance des ondes captées est importante. Un miroir de radiotélescope est en fait une surface qui va refléter les ondes donc une surface métallique. Elle n’est pas forcément pleine, un grillage peut être suffisant, il agira comme une cage de Faradet et la taille du grillage sera choisie en fonction de la bande de fréquences que l’on souhaite recevoir. Plus la fréquence est élevée plus les mailles seront fines. De la même manière la taille d’une antenne varié celons la bande de fréquences que l’on souhaite recevoir. Il est donc parfois judicieux de choisir un autre type d’antenne en fonction de la fréquence et de la sensibilité voulu. Pour exemple mon antenne pour le Meteor scatter est une YAGI 143.05 Mhz mesure déjà 2m50 de long, la même antenne pour une fréquence plus basse augmenterait sa taille.
Les signaux sont transmis de l’antenne au récepteur via un câble coaxial, blindé contre les ondes extérieur afin d’éviter tous parasitages.
Il existe beaucoup de type d’antenne qui a lui-même des différences de conceptions et de matériaux utilisé. Leur placement est important et leur environnement magnétique influx sur le fonctionnement. La plus grande antenne au monde est celle du radiotélescope d’Arecibo:

 

radiotelescope arecibo

Et voici le radio télescope de Nancay en région Centre:

radiotelescope nancay

Les récepteurs et le traitements des signaux:

Les radiotélescopes Pro:

La plupart des radiotélescopes pro vont mixer le signal reçu avec un signal de plus basse fréquence afin de pouvoir l’étudier plus facilement. Pourquoi? Parce qu’il n’existe pas de moyen électronique assez rapide pour analyser un signal de très haute fréquence. Le fait de rabaisser la fréquence à une vitesse plus accessible permet d’utiliser de l’électronique moins couteuse en énergie et en prix. Notez bien que je ne parle pas du traitement des données mais seulement de l’acquisition des données, c’est-à-dire la transformation des signaux en données numériques. Le composant utilisé pour cela est un convertisseur analogique/digital en voici un tout petit pour découvrir l’électronique.

Une fois les données acquises, elles sont transmises à un programme qui traitera les données et les sauvegarderas pour pouvoir être consulté sous un format humain comme des images ou des graphiques.

Les radiotélescopes amateur:

La manière la plus simple pour un amateur est d’utiliser un récepteur USB. Depuis quelques années nous avons accès au RTLSDR pour ~30€ (exemple chez passion radio qui m’ont gentiment envoyé cette exemplaire) qui sont des clefs USB avec une entrée pour une antenne. Elles sont très pratiques pour observer une bande de fréquence, leur gros défaut et la grosse différence avec le système expliquent ci-dessus et que la vitesse d’acquisition est plutôt faible. Mon système de Meteor scatter utilise une clef RTLSDR qui capture toutes les 0.5s ce qui est lent comparé à une installation professionnelle. C’est d’ailleurs la future évolution de mon système une fois le financement obtenu.

Concernant le traitement, le récepteur étant plus lent il y a moins de données à traiter. Un ordinateur de faible puissance fera l’affaire dans mon cas une raspberry avec un programme optimisé en C pour utiliser le moins de ressource possible (Sujet qui m’a posé le plus de problèmes finalement).

Mots de la fin:

J’espère que cet article sur la découverte des radiotélescopes et de la radioastronomie va vous inciter à vous rendre sur des articles plus spécialisés afin de rentrer dans les détails de cette activité passionnante.

Pour moi c’est la manière la moins couteuse d’approcher des applications sérieuses et de s’amuser à l’apprenti chercheur. A vos antennes!

 

3 réflexions sur « La radioastronomie »

  1. Bonjour et merci.
    Pouvez vous détailler la partit entre l’antenne et l’ordinateur ? J’aimerais réaliser un projet en radio astronomie et je peine a trouver des infos sur cette partie surtout en français.

  2. Bonjours
    quel.es le program utiliser pour le.visionnement de la.reception.
    Pour moi j utilise un rcvr de 11A 12 ghz antenne de 1.3metre
    Que je suis entrain de rassembler.

    MERCI

    1. Les programmes de visualisation varient celons les données à analyser. Si vous savez programmer faites votre propre logiciel, sinon vous pouvez toujours utiliser cubicsdr ou SDR Sharp si vous utilisez une clef RTLSDR.

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