Radar

Radar

 Le terme « radar » est l'abréviation de l'expression anglaise « radio detection and ranging ». Il s'agit d'un appareil pouvant recueillir des informations (distance, position) sur un objet quelconque en émettant un signal électromagnétique et en en analysant l'écho renvoyé par l'objet. Les composantes essentielles d'un système radar sont l'émetteur, le récepteur et l'unité centrale de traitement des données. Les radars utilisent l'émission d'ondes dans le domaine des radiofréquences dont l'analyse théorique a été réalisée en 1864 par J.C. Maxwell.

Les ondes radioélectriques font partie du spectre électromagnétique, tout comme la lumière visible. Une démonstration pratique de la théorie de Maxwell a été effectuée par H.R. Hertz qui, en 1888, mène des expériences sur la réflexion des ondes radioélectriques. En 1900, Nikola Tesla soutient que les cibles mouvantes peuvent être détectées grâce au décalage en fréquence de l'onde réfléchie (prédit par C.J. Doppler, en 1842, en ce qui concerne les ondes en général). Le premier brevet d'un radar rudimentaire est déposé en Allemagne en 1904. Toutefois, c'est l'imminence de la Deuxième Guerre mondiale qui entraîne de réels progrès dans ce domaine.

IEn 1934, Robert Watson-Watt soumet au gouvernement britannique le principe d'une détection aérienne à l'aide d'un radar pulsé au sol. Au printemps 1935, un système expérimental démontre son utilité, et la British Home Chain est mise sur pied. Cinq stations de radar tournées vers l'Europe entrent en opération en 1938. Leur efficacité a été un facteur décisif de laBATAILLE D'ANGLETERRE.

Les systèmes radar se perfectionnent à un rythme accéléré pendant le conflit. Les échanges techniques conclus entre les alliés y contribuent grandement. Les scientifiques duCONSEIL NATIONAL DE RECHERCHES DU CANADA y participent. En 1946, A.E.COVINGTON utilise les surplus d'équipements de recherche sur les radars pour construire le premier radiotéléscope canadien (voirOBSERVATOIRE). La portée et la sensibilité des radars s'accroissent constamment, et de petits appareils sont conçus pour les avions et les navires. En 1935, les radars fonctionnent sur des longueurs d'ondes de 25 m, et en 1940, elle sont réduites à 10 cm. Le radar à hyperfréquences est né.

La principale innovation est la mise au point du magnétron à cavités par John T. Randal et Henry A. Boot de l'U. de Birmingham (1939-1941). Ce dispositif peut générer des impulsions de micro-ondes atteignant 500 kW et permet la construction de petits radars qui, pour l'époque, sont très précis. Comme toutes ces innovations techniques doivent demeurer secrètes au cours de la Deuxième Guerre mondiale, les pays alliés utilisent des noms de code qui sont toujours en usage pour les longueurs d'ondes : bande L (25 cm), bande S (10 cm), bande C (5 cm), bande X (3 cm) et bande K (1 cm). Les ondes plus courtes sont utilisées par les « radars millimétriques ».

Fonctionnement

Les appareils radar émettent de l'énergie dans un faisceau d'ondes dont la géométrie est modelée par l'antenne émettrice. L'énergie rayonnée dans les limites du faisceau se propage vers son objectif à la vitesse de la lumière. Quand elle frappe un obstacle, une petite fraction de cette énergie est réfléchie et captée au retour par le radar. L'écho revient en un court laps de temps après la transmission. Ces délais, extrêmement courts pour les radars terrestres, sont mesurés en microsecondes. La vitesse de la lumière étant connue, on sait que chaque microseconde (0,000001 seconde) du délai correspond à une portée de 150 m. Il est nécessaire que l'impulsion soit très courte et puissante pour détecter plusieurs objets petits, souvent rapprochés les uns des autres comme dans le cas d'une escadrille d'avions. Ces caractéristiques sont indiquées par le pouvoir de résolution (généralement donné en mètre) et la sensibilité (en mètre carré). Plus ces grandeurs sont petites, plus le radar est « bon ». Un radar doté d'un pouvoir de résolution élevé peut identifier séparément des objets éloignés de quelques mètres seulement les uns des autres.

Sortes de radars

De nombreux systèmes radar sont aujourd'hui en service, des appareils mesurant la vitesse utilisés par la police (au coût de quelques milliers de dollars chacun) jusqu'à Magellan, d'une valeur approximative de 350 millions de dollars. Magellan, approuvé par la NASA en 1983, devait produire en 1990 une carte radar de Vénus à partir d'un systèmeSATELLITE . Les radars sont utilisés à des fins militaires, notamment pour la surveillance, le réglage de trajectoire, le guidage, la navigation et la pré-alerte (voirRÉSEAU D'ALERTE AVANCÉ). Le Canada et les États-Unis poursuivent leur coopération dans le domaine de la défense antimissiles balistiques. Ainsi, le système d'alerte avancé pour les missiles balistiques comprend des systèmes radar sophistiqués dans le Nord canadien, le centre de traitement des données étant cependant situé au poste central souterrain du Colorado qui collecte les données provenant de nombreux autres systèmes, dont AWACS (Système aéroporté d'alerte et de contrôle).

La plus importante application civile du radar est le contrôle de la navigation aérienne. Les radars sont également essentiels pour la sécurité de la navigation sur les voies maritimes canadiennes. Parmi les autres usages du radar, signalons le suivi des systèmes orageux, les sondages atmosphériques et l'ASTRONOMIE.

Télédétection radar

Depuis 1976, le Canada a acquis une réputation mondiale dans certaines techniques liées aux radars, étant le premier dans l'application du radar à l'observation et à la surveillance de vastes étendues (voir TÉLÉDÉTECTION). En plus de dresser une carte systématique de l'état des glaces dans l'Arctique et l'Atlantique Nord par radar aérien, le Canada tire profit du SEASAT américain, un satellite expérimental (juillet-octobre 1978) qui transporta en orbite autour de la Terre le premier radar capable de produire des images. Il s'agit d'un système à grand pouvoir séparateur, fonctionnant sur la bande L, capable de mettre en image le balayage d'une zone large de 100 km. Cet appareil est un radar à ouverture synthétique (SAR) fonctionnant selon un principe s'apparentant à l'holographie. Les données sont obtenues à partir de l'image par traitement optique.

Le Canada a mis au point le premier processeur numérique pour de telles données. MacDonald, Dettwiler et Associés, de Vancouver, ont publié la première image du genre en novembre 1978. La technologie canadienne demeure à la fine pointe de la recherche internationale dans ce domaine. Les technologies des SAR aéroportés et spatiaux font l'objet d'un actif développement au Canada, qui compte les utiliser pour la GESTION DES RESSOURCES. Le Centre canadien de télédétection a mis au point des SAR aéroportés dans les bandes X et C. Les radars STAR 1 et 2, exploités par Intera de Calgary, sont les meilleurs radars imageurs civils au monde utilisés pour surveiller les glaces de l'Arctique, cartographier les régions tropicales couvertes de nuages, comme l'Indonésie, et bien d'autres applications.Voir aussiSONAR.