Retombées de haute technologie à contre-courant

Ken Tapping, le 20 mai 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Trois planètes sont visibles en fin de soirée.
  • Vénus luit avec intensité à l’ouest, Jupiter est presque aussi brillante haut dans le ciel au sud-ouest, et Saturne se lève à l’est.
  • La Lune entrera dans son premier quartier le 26.

Saviez-vous que les composants électroniques conçus pour les téléphones intelligents et les consoles de jeu sont également utilisés en radioastronomie et dans d’autres applications scientifiques? Comme les produits de consommation de masse d’aujourd’hui nécessitent des technologies très avancées, mais peu coûteuses, on peut les utiliser aussi pour réaliser des instruments de recherche dont la construction serait autrement hors de prix.

Les coûts de développement des appareils de haute technologie modernes peuvent en effet être exorbitants. Souvent, comme un petit nombre de ces appareils sont requis, les coûts de développement doivent être répartis sur le prix de vente des quelques exemplaires vendus. En revanche, si les appareils mis au point sont fabriqués et vendus en très grande série, le coût de revient devient très faible. Les dispositifs peu coûteux mis au point actuellement pour les appareils électroniques grand public commencent à convenir aux instruments de recherche, notamment les radiotélescopes. Il s’agit d’une révolution scientifique qui permet de mener à bien des projets qui seraient autrement irréalisables. Dans le passé, les instruments conçus pour la recherche permettaient de mettre au point des technologies pouvant être réutilisées pour des produits grand public, selon un processus de « retombées ». Ces retombées peuvent toutefois suivre aussi la démarche inverse, c’est-à-dire que les technologies à la base des produits grand public sont transférées à des applications scientifiques de pointe. Il s’agirait donc dans ce cas de « retombées à contre-courant ». Voici quelques exemples d’applications en cours d’implantation à notre Observatoire.

Notre sens le plus développé étant la vue, nous préférons percevoir sous forme d’images l’information sur le monde qui nous entoure. Nos yeux captent les signaux visuels au moyen d’une lentille qui projette une image sur le réseau de cellules photosensibles tapissant le fond de notre globe oculaire. Les appareils-photo numériques fonctionnent de la même façon : la lentille projette une image sur des « pixels » sensibles à la lumière, disposés sur une pellicule de plastique ou de verre. Reproduire ce que nos yeux verraient s’ils étaient sensibles aux ondes cosmiques est plus difficile. Il faudrait des lentilles de plusieurs centaines, voire de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre pour capter tous les détails dont nous avons besoin, ce qui est évidemment techniquement irréalisable et financièrement impensable. Le meilleur compromis consiste à éparpiller dans le paysage le plus grand nombre d’antennes qu’on puisse se permettre, et de traiter les données obtenues grâce à un système très complexe pour produire des images. Heureusement, ces capacités de calcul sont justement à la base des jeux vidéo très évolués. Beaucoup d’argent a donc été investi dans le développement de processeurs vidéo numériques à grande vitesse pour des tablettes de commande et des ordinateurs de jeu. Comme plusieurs millions de ces puces ont été mises sur le marché par l’industrie des jeux vidéo, elles sont très bon marché. Il se trouve qu’en combinant un très grand de ces puces, on parvient à construire des processeurs d’imagerie à grande vitesse convenant aux besoins de l’astronomie.

Le radiotélescope destiné au projet CHIME (Expérience canadienne de cartographie d’intensité de l’hydrogène) est un autre exemple de retombée à contre-courant. Ce radiotélescope plutôt inhabituel servira à percer les secrets de l’énergie sombre, force derrière l’expansion de plus en plus rapide de l’univers, afin de comprendre les mécanismes responsables de la formation des structures au début de l’univers, ainsi qu’à d’autres expériences de première ligne. Cet instrument nécessitera des milliers d’amplificateurs sensibles qui, heureusement, sont fabriqués en très grand nombre pour les téléphones intelligents.

Les retombées de haute technologie à contre-courant sont également essentielles à la construction du plus grand radiotélescope de tous les temps : le Réseau d’un kilomètre carré. Cet instrument sera composé de milliers de petites antennes dont les coûts doivent être maintenus au plus bas, ce qui ne sera possible qu’en utilisant les technologies déjà commercialisées. Il est fascinant de constater que les composants bon marché conçus pour les téléphones intelligents et les petits appareils électroniques domestiques font aujourd’hui progresser les sciences fondamentales.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

Tél. : 250-497-2300
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Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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