À quoi sert un radar ?
Photo : Un scientifique ajuste une antenne radar pour suivre les ballons météorologiques dans le ciel.Les ballons météorologiques, qui mesurent les conditions atmosphériques, portent des cibles réfléchissantes sous eux pour faire rebondir les signaux radar de manière efficace. Photo reproduite avec l’aimable autorisation du ministère américain de l’énergie.
Le radar est encore plus familier en tant que technologie militaire. Les antennes radar montées dans les aéroports ou d’autres stations au sol peuvent être utilisées pour détecter l’approche d’avions ou de missiles ennemis, par exemple. Les États-Unis disposent d’un système très élaboré de détection précoce des missiles balistiques (BMEWS) pour détecter les missiles entrants, avec trois grandes stations de détection radar à Clear en Alaska, à Thulé au Groenland et à Fylingdales Moorin en Angleterre. Mais les militaires ne sont pas les seuls à utiliser le radar. La plupart des avions civils et des grands bateaux et navires sont maintenant équipés d’un radar comme aide générale à la navigation. Chaque grand aéroport dispose d’une énorme antenne radar pour aider les contrôleurs aériens à guider les avions à l’arrivée et au départ, quel que soit le temps. La prochaine fois que vous vous dirigerez vers un aéroport, cherchez la parabole radar rotative montée sur ou près de la tour de contrôle.
Vous avez peut-être vu des policiers utiliser des radars au bord des routes pour détecter les personnes qui roulent trop vite. Ceux-ci sont basés sur une technologie légèrement différente appelée radar Doppler.Vous avez probablement remarqué que la sirène d’un camion de pompiers semble baisser de ton au fur et à mesure qu’il passe en hurlant. Lorsque le moteur se rapproche de vous, les ondes sonores de sa sirène sont en effet comprimées sur une distance plus courte, ce qui leur donne une longueur d’onde plus courte et une fréquence plus élevée, que nous entendons comme une hauteur de son plus élevée.Lorsque le moteur s’éloigne de vous, c’est l’inverse : les ondes sonores ont une longueur d’onde plus longue, une fréquence plus basse et une hauteur de son plus faible. Vous entendez donc une baisse sensible de la hauteur du son de la sirène au moment précis où elle passe. C’est ce qu’on appelle l’effet Doppler.
La même science est à l’œuvre dans un radar de vitesse. Lorsqu’un agent de police envoie un faisceau radar sur votre voiture, la carrosserie métallique renvoie directement le faisceau. Mais plus votre voiture roule vite, plus elle modifie la fréquence des ondes radio du faisceau. L’équipement électronique sensible du pistolet radar utilise cette information pourcalculer la vitesse de votre voiture.
Photo : Un radar en action : Un radar Gatso conçu pour obliger les conducteurs à respecter la limite de vitesse, inventé par le pilote de course Maurice Gatsonides.Photo prise à Think Tank, Birmingham, Angleterre par Explain that Stuff.
Le radar a de nombreuses utilisations scientifiques. Le radar Doppler est également utilisé dans les prévisions météorologiques pour déterminer à quelle vitesse les tempêtes se déplacent et quand elles sont susceptibles d’arriver dans certaines villes. En fait, les météorologues envoient des faisceaux radar dans les nuages et utilisent les faisceaux réfléchis pour mesurer la vitesse de déplacement de la pluie et la vitesse à laquelle elle tombe. Les scientifiques utilisent une forme de radar à vision appelée lidar (light detection andranging) pour mesurer la pollution atmosphérique à l’aide de lasers. Les archéologues et les géologues pointent un radar dans le sol pour étudier la composition de la Terre et trouver des dépôts enfouis présentant un intérêt historique.
Photo : Un radar en action : Un radar Doppler balaie le ciel.Photo reproduite avec l’aimable autorisation du ministère américain de l’Énergie.
Un des endroits où le radar n’est pas utilisé, c’est pour aider les sous-marins à naviguer sous l’eau. Les ondes électromagnétiques ne se déplacent pas facilement dans l’eau de mer dense (c’est pourquoi il fait noir dans les profondeurs de l’océan). À la place, les sous-marins utilisent un système très similaire appelé SONAR (Sound Navigation And Ranging), qui utilise le son pour « voir » les objets au lieu des ondes radio. Les sous-marins disposent toutefois de systèmes radar qu’ils peuvent utiliser lorsqu’ils se déplacent à la surface de l’océan (comme lorsqu’ils entrent et sortent du port).
Photo : Un géologue déplace un émetteur radar(monté sur une roue de vélo) sur le sol pour étudier la composition de la Terre en dessous. Son partenaire dans le pick-up derrière interprète les signaux radar sur un écran électronique.Ce type de radar à pénétration de sol (GPR) est un exemple de géophysique. Photo reproduite avec l’aimable autorisation du ministère américain de l’Énergie.
Contre-mesures : comment éviter le radar ?
Le radar est extrêmement efficace pour repérer les avions et les navires ennemis – à tel point que les scientifiques militaires ont dû développer un moyen de le contourner ! Si vous avez un superbe système radar, il y a de fortes chances que votre ennemi en ait un aussi. Si vous pouvez repérer ses avions, il peut repérer les vôtres. Vous avez donc vraiment besoin d’avions qui peuvent se « cacher » dans le radar de l’ennemi sans être repérés. La technologie furtive est conçue à cet effet.Vous avez peut-être vu le bombardier furtif B2 de l’armée de l’air américaine à l’allure sinistre.Ses lignes anguleuses et ses fenêtres recouvertes de métal sont conçues pour disperser ou absorber les faisceaux d’ondes radio afin que les opérateurs radar ennemis ne puissent pas les détecter. Un avion furtif est si efficace à cet effet qu’il apparaît sur un écran radar sans plus d’énergie qu’un petit oiseau !
Photo : La forme inhabituelle en zigzag à l’arrière de ce bombardier furtif B2 est l’une des nombreuses caractéristiques conçues pour diffuser les ondes radio afin que l’avion « disparaisse » sur les écrans radar ennemis. Les ailes avant arrondies, les moteurs et les tuyaux d’échappement dissimulés contribuent également à rendre l’avion invisible. Photo de Bennie J. Davis III avec l’aimable autorisation de l’US Air Force.
Qui a inventé le radar ?
L’origine du radar remonte à un appareil appelé Telemobiloskop(parfois écrit à la française, Télémobiloscope), inventé en 1904 par l’ingénieur électricien allemand Christian Hülsmeyer (1881-1957). Après avoir entendu parler d’une collision tragique entre deux navires, il a trouvé un moyen d’utiliser les ondes radio pour les aider à se voir l’un l’autre lorsque la visibilité était mauvaise.
Artwork : Le radar avant le radar : Le Telemobiloskop de Christian Hülsmeyer a précédé le radar de plus de trois décennies, mais était essentiellement le même concept. Cette œuvre d’art est basée sur un dessin tiré d’un des brevets de 1904 de Hülsmeyer montrant comment des appareils de transmission et de réception montés sur un navire pouvaient être utilisés pour détecter d’autres navires à proximité. Les faisceaux sont des « ondes hertziennes » – ce que nous appellerions aujourd’hui des ondes radio – sortant d’un appareil monté sur cardan qui resterait toujours vertical malgré les mouvements de ballottement de la mer.
Bien que de nombreux scientifiques aient contribué au développement du radar,le plus connu d’entre eux est un physicien écossais nommé Robert Watson-Watt(1892-1973). Pendant la Première Guerre mondiale, Watson-Watt est allé travailler pour le Bureau météorologique de Grande-Bretagne (la principale organisation de prévisions météorologiques du pays) pour les aider à utiliser les ondes radio pour détecter l’approche des tempêtes.
A l’approche de la Seconde Guerre mondiale, Watson-Watt et son assistant Arnold Wilkins ont réalisé qu’ils pouvaient utiliser la technologie qu’ils développaient pour détecter l’approche d’avions ennemis.Après avoir prouvé que l’équipement de base pouvait fonctionner, ils ont construit un réseau élaboré de détecteurs de radar au sol autour du sud et de l’est du littoral britannique. Pendant la guerre, les défenses radar de la Grande-Bretagne (connues sous le nom de Chain Home) lui ont donné un énorme avantage sur l’armée de l’air allemande et ont joué un rôle important dans la victoire finale des alliés. Un système similaire a été développé à la même époque aux États-Unis et a même réussi à détecter l’approche d’avions japonais au-dessus de Pearl Harbor, à Hawaï, en décembre 1941 – bien que personne n’ait compris la signification d’un si grand nombre d’avions en approche avant qu’il ne soit outillé.
