Message envoyé aux extraterrestres

[Frouppy]

Bonjour,

Un message radio a été envoyé a destination d'une éventuelle civilisation extraterrestre (Le message d'Arecibo).

J'ai un peu de peine à comprendre cette histoire d'"ondes"

- Si je pointe un laser vers une surface blanche à 10 mètres, il y aura un point rouge légèrement plus gros que le faisceau de lumière qui sort de mon laser.
- Si j'éclate un ballon, le bruit s'entend partout autour de moi dans un rayon de 10 mètres, légèrement moins fort que a proximité du ballon, comme si je jette un caillou dans l'eau : il fait des "ondes concentriques"

Or, il me semble comprendre que dans les deux cas, ce sont des "ondes" avec des "longueurs différentes".

Quand une radio émet ses programmes, on peut l'entendre partout autour de l'endroit ou elle émet

Mais dans le cas d'Arecibo, on envoie un "signal radio" dans une direction précise (l'Amas d'Hercule en l'occurrence)

Qui pourrait m'expliquer simplement pourquoi et comment ça se fait que des fois, l'émission "d'ondes" se propage partout à la fois, et des fois, c'est très directionnel ?
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[antek]

Une radio émet des ondes électromagnétiques, le ballon qui éclate des ondes mécaniques.
Dans les deux cas on peut s'arranger pour que l'émission ait un sens privilégié.
A noter que les ondes mécaniques on besoin d'un support matériel pour se propager, inexistant dans l'espace.

[LPFR]

Bonjour.
À Arecibo, le système est formé par un réflecteur parabolique d’ondes radio de 300 m de diamètre fixé dans une cuvette montagneuse. L’émetteur proprement dit est une antenne presque omnidirectionnelle située au point focal du paraboloïde. Les ondes qui tombent sur le paraboloïde sont réfléchies dans la même direction et forment un faisceau (presque) parallèle. La diffraction fait, comme dans un pointeur laser, que le faisceau pressente quand même une légère divergence.

Les phares de voiture fonctionnent de la même façon : un petit filament envoie de la lumière dans toutes les directions. Le réflecteur derrière dirige la lumière vers l’avant. La vitre devant le phare a une forme tarabiscotée pour élargir le faisceau convenablement. Quand cette vitre est casée, on voit le faisceau très directif créé par le réflecteur parabolique.

La réalité est un peu plus élaborée. Les ampoules des phares ont parfois un petit réflecteur pour que la lumière parte surtout vers le réflecteur principal et non vers l’avant. De même, l’antenne de départ à Arecibo est conçue de sorte qu’elle envoi presque toute sa puissance vers le réflecteur et non dans toutes les directions.
On peut jouer un peu sur la direction vers laquelle l’antenne d’Arecibo envoi son faisceau en changeant la position de l’émetteur au dessus du paraboloïde.

Vous pouvez voir les détails de cette antenne dans le final du film James Bond « Goldeneye ».
Au revoir.

[Frouppy]

Ouh mais merci LPFR et antek !

Vous avez un sacré bon sens pédagogique ! ... Je n'avais jamais entendu la distinction entre ondes mécaniques (qui nécessitent un "matériel de transport") et électromagnétiques (qui se suffisent à elles-mêmes).

Ainsi, je comprends donc que, (indépendamment des ondes mécaniques/életromagnétiques), on doit choisir la largeur du "tir" : un laser très puissant, mais un seul point. Une antenne omnidirectionnelle pour que tout le monde puisse capter, et entre deux, nous avons les lampes de poche et les mains autour de la bouche pour "concentrer" la voix quand on hèle quelqu'un. Ainsi, plus une onde est "concentrée", plus elle est puissante à atteindre un but précis. Ca me parait logique.

Toutefois, dans le cas des ondes électromagnétiques, étant donné qu'elles se suffisent à elles-mêmes, elles ne sont donc jamais stoppées par la "distance du vide" (je suppose). Ainsi, pourquoi est-ce important de "viser" un amas d'étoiles avec précision ? Autant "ratisser large", non ? ... Est-ce que la puissance sert simplement à optimiser les chances de l'onde de passer à travers des "interférences cosmiques" ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bj rà toi
, On va faire simple.
Si tu as 360 Magawatt de puissance (onde ékectromagnatique) ,et que tu disperses sur 360° , tu envoies seulment 1 mégawatt dans chaquze degré.
Si par un effet directif tu concentres le tout dans 1 degré , tu envoies 360 mégawatts dans ce degré.
Si tu vises un mas d'étoiles c'est que tu tintéresses à cet amas d'éotiles plus particuliérement.
Bien sur est ignoré ce qui pourrait bien ce passer à l'opposé de cet amas.
C'est un choix qui a du etre fait suivant des considérrations qui nous sont inconnues.
Ratisser large c'est disperser de la puissance dans toutes les ditections. C'est pas toujours le but des scientifiques qui s'intéressent à ,un point particulier du comos.
Bon WE

[antek]

Toutefois, dans le cas des ondes électromagnétiques, étant donné qu'elles se suffisent à elles-mêmes, elles ne sont donc jamais stoppées par la "distance du vide" (je suppose). Ainsi, pourquoi est-ce important de "viser" un amas d'étoiles avec précision ?

Considérons l'ET avec sa petite (par apport aux dimensions de sa galaxie) antenne.
Pour que son antenne avec le récepteur associé puissent détecter un signal envoyé depuis n'importe où, il faut que ce signal au niveau de l'antenne soit plus puissant que le bruit de fond.

Hors, l'émetteur envoie un signal dont la puissance est atténuée avec la distance.
Donc, pour une puissance d'émission donnée, plus le faisceau émis sera étroit et plus la puissance reçue par l'émetteur aura de chances d'tre supérieure au bruit de fond.

A noter qu'on ne sait pas faire une émission "en ligne droite", même avec un laser.
Et de toute façon ce ne serait pas utile dans cas car on ne saurait pas viser correctement l'antenne du ET.

[Frouppy]

Merci f6bes pour les détails techniques de la dispersion de l'énergie, ça conforte ce que je supposais.

antek, je comprends aisément l'histoire du bruit de fond. Ca peut être par exemple le "bruit de fond cosmologique primaire"

Par contre, tu me parles aussi d'atténuation due "à la distance". Est-ce à dire que si j'envoie une onde, comme disons un laser, dans le vide absolu, en admettant qu'il n'y ait même pas de bruit de fond, il viendra un moment la lumière du laser s'affaiblira à tel point qu'il ne subsistera plus la moindre luminosité ?

[antek]

Par contre, tu me parles aussi d'atténuation due "à la distance". Est-ce à dire que si j'envoie une onde, comme disons un laser, dans le vide absolu, en admettant qu'il n'y ait même pas de bruit de fond, il viendra un moment la lumière du laser s'affaiblira à tel point qu'il ne subsistera plus la moindre luminosité ?

Proche de zéro.
Ne pas oublier que la surface du récepteur représente un µ-pouillème de la surface de la tache du laser.

[LPFR]

Bonjour.
Dans le vide parfait, la puissance totale émise est conservée. Rien n’est absorbée.
Mais la surface sur laquelle elle est étalée augmente comme le carrée de la distance. Donc il y aura toujours de la puissance et du signal, mais il sera de plus en plus difficile à détecter.
Un cas admirable est celui des sondes spatiales Voyager 1 et 2. La puissance émise actuellement est de 10 W et elles sont à 16 milliards de km de la terre.
Et on arrive encore à capter leurs signaux. (Certes, avec les moyens de la NASA.)
Au revoir.

[f6bes]

Merci f6bes pour les détails techniques de la dispersion de l'énergie, ça conforte ce que je supposais.

antek, je comprends aisément l'histoire du bruit de fond. Ca peut être par exemple le "bruit de fond cosmologique primaire"

Par contre, tu me parles aussi d'atténuation due "à la distance". Est-ce à dire que si j'envoie une onde, comme disons un laser, dans le vide absolu, en admettant qu'il n'y ait même pas de bruit de fond, il viendra un moment la lumière du laser s'affaiblira à tel point qu'il ne subsistera plus la moindre luminosité ?

Remoi,
Plus de luminosité ne veut rien dire.
Ca dépends avec QUOI tu détectes cette luminosité.
Si par exemple ton oeil à besoin de 100 photons pour etre à la limite de ta perception, c'est sur que s'il n'y a que 99 photons, tu seras en DESSOUS de ta limite
de perception.
Par contre si tu utilises une optique qui est capable de "voir" avec 50 photons alors elle verra qq chose. Par contre si 50 est sa limite , à 49 photons elle ne voit plus rien.
Tout dépends de la sensibilité du " récepteur" ( et du bruit de fond)
Bonne journée

[Frouppy]

Un grand merci collégial pour ces éclaircissements !

Je comprends donc que même si on pointe un objectif ultra précis avec beaucoup de puissance, le laser (pour garder cet exemple) va forcément "s'élargir en cône", même très légèrement, et donc, pour le recevoir, il faudra un récepteur de plus en plus grand au fur et à mesure que la distance augmente, d'autant que j'ai cru comprendre que les particules/ondes ne vont pas toujours exactement en ligne droite mais peuvent être légèrement "courbé(e)s" par l'un ou l'autre phénomène, ce qui accroît encore leur dispersion.

Ainsi donc, selon la distance et la taille du récepteur, on finira par recevoir de moins en moins de photons, jusqu'à ne plus en recevoir qu'un ou deux un peu par hasard, qui n'auront alors plus aucune signification puisqu'ils seront totalement confondus avec d'autres sources lumineuses, ou interférences cosmiques.

C'est alors que je perçois l'absurdité totale d'envoyer un message aux extraterrestres hypothétiques, car non seulement l'onde mettra un temps fou pour atteindre les prochaines étoiles, mais de plus, on est obligé d'envoyer une énorme puissance dans une direction très précise pour retarder le plus possible le moment ou le message devient indiscernable du bruit de fond cosmologique ou autres interférences.

[antek]

C'est alors que je perçois l'absurdité totale d'envoyer un message aux extraterrestres hypothétiques, car non seulement l'onde mettra un temps fou pour atteindre les prochaines étoiles, mais de plus, on est obligé d'envoyer une énorme puissance dans une direction très précise pour retarder le plus possible le moment ou le message devient indiscernable du bruit de fond cosmologique ou autres interférences.

Absurde, non (et pourquoi ?).
Sans utilité pratique, peut-être !

[gwgidaz]

Bonjour,

Il peut paraître impossible d'envoyer des messages à des années lumière, mais finalement c'est envisageable. Déjà, avec un émetteur récepteur «*classique*» de quelques watts , on pourrait être entendu facilement sur la lune... ( Eh oui, ce qui limite la distance c'est la rotondité de la terre)

Mais par rapport à ces systèmes classiques, les améliorations peuvent être conséquentes*:

-Le gain de l'antenne*: on atteint des gains de l''ordre de 50 ou 60 dB, ( soit un facteur de l'ordre du million.)voire plus avec Arecibo.
- La puissance émise peut être de la centaine de kilowatts . Par rapport à nos téléphones portables, un facteur de 50 dB , soit 100 000.
-Le facteur de bruit du récepteur. Avec une température de bruit du récepteur de quelques degrés K, ça fait là aussi un gain de l'ordre 20 dB ( facteur 100)
-La bande passante . Par rapport à un radiotéléphone , de bande passante 10 Khz, une bande passante de 1 Hz , ça fait là aussi un gain de 40 dB, soit un facteur de 10 000 ...Certes, il ne faut pas être pressé , ça fait du 1 bit /seconde.
-Enfin, le traitement du signal. Il est «possible*» de détecter un signal 50 dB en DESSOUS du bruit ...Soit encore un facteur de 100 000...

Si je tiens compte de tous ces facteurs,
on voit que le peux améliorer par un facteur de l'ordre de 10 puissance 22. Ce qui met «*à portée d'antenne*» toute notre galaxie*!

En fait, les deux écueils principaux sont*:
vers où pointer l'antenne très directive*?.
Quelle fréquence écouter ou émettre*? Certes, les extraterrestres connaissent certainement la raie de l'hydrogène avec une très grande précision, et elle pourrait servir de référence de fréquence. Oui,*mais hélas les astres bougent les uns par rapport aux autres, et l'effet doppler introduit une dispersion de fréquence de plusieurs centaines de Khz....ce qui complique la recherche.

Depuis l'invention de la radio, la terre émet dans toutes les directions et sur de nombreuses fréquences*. Depuis un siècle que nous avons des émetteurs puissants, ces ondes occupent une sphère de 100 années lumière. Donc encore peu de planètes.... Mais cette sphère croît sans cesse.

[Frouppy]

Depuis l'invention de la radio, la terre émet dans toutes les directions et sur de nombreuses fréquences*. Depuis un siècle que nous avons des émetteurs puissants, ces ondes occupent une sphère de 100 années lumière. Donc encore peu de planètes.... Mais cette sphère croît sans cesse.

Oui, mais justement, le fait que cette sphère croisse, les signaux sont de plus en plus dilués. Ainsi, tôt ou tard, comme il ne s'agit que de faibles puissances d'émission (destinées à ne pas décoller de la terre), toutes les émissions seront "diluées" dans le bruit cosmique, non ?

antek : Comme tu le soulignes, envoyer un message aux extraterrestres est "sans utilité pratique", dans le sens qu'il est si peu probable qu'ils reçoivent notre message et y répondent. N'est-ce pas là, la définition-même d'absurde ?

[gwgidaz]

, comme il ne s'agit que de faibles puissances d'émission (destinées à ne pas décoller de la terre), toutes les émissions seront "diluées" dans le bruit cosmique, non ?

Pas si faible que cela....Les émetteurs de 100 KW , comme j'ai supposé dans mon message, sont très nombreux.
La "dilution", ça se calcule: Si je multiplie la puissance par K, je multiplie la portée par racine de K.

[antek]

antek : Comme tu le soulignes, envoyer un message aux extraterrestres est "sans utilité pratique" . . .

Avec la nuance de l'inconnu

Sans utilité pratique, peut-être !