ondes hertziennes, le monde à portée de voix

En 1887, dans son laboratoire de Karlsruhe, un jeune physicien allemand de 31 ans, Rudolf Heinrich Hertz, provoque une décharge électrique dans un condensateur relié à un fil conducteur. Le fil est lui-même au contact d'un anneau de cuivre dont il a retiré un petit tronçon. Et pourtant, une étincelle jaillit dans le petit espace libre entre les deux bouts de l'anneau. Mieux, le phénomène se reproduit même lorsque l'anneau est tenu à 10 mètres du fil conducteur. Hertz vient de vérifier qu'une décharge électrique provoque une onde qui se propage dans l'air et de démontrer expérimentalement l'existence des ondes électromagnétiques.L'induction électromagnétique avait été mise en évidence soixante ans plus tôt, par l'Anglais Michael Faraday (1791-1867)?: il avait montré qu'une variation de courant dans une bobine induit un champ magnétique dans des aiguilles en fer et, inversement, qu'une variation du champ magnétique produite par un aimant introduit dans une bobine induit un courant dans celle-ci. En 1864, le savant écossais James Maxwell (1831-1879) avait unifié les théories de l'électricité et du magnétisme, en postulant théoriquement l'existence des ondes électromagnétiques et en formalisant, en quatre célèbres équations, leurs propriétés de propagation.Hertz n'a pas inventé les ondes à qui il laissera son nom. Ces rayonnements existent dans la nature. Mais à partir de son expérience, l'homme va apprendre à les produire et les utiliser. Son étincelle ouvre l'ère de la radiodiffusion et des télécommunications. «?Ses?» ondes vont bouleverser la façon dont les hommes communiquent entre eux à distance. Télégraphe sans fil à la fin des années 1890, radiodiffusion sonore et radiotéléphone à partir de 1920, puis télévision à partir de 1930, elles seront utilisées pour la mise en place d'artères de transmission par faisceaux hertziens à partir de 1940, pour les télécommunications par satellites à partir de 1960, et enfin pour le radiotéléphone cellulaire qui connaît depuis les années 1990 une croissance spectaculaire et dont, en 2010, plus de 4?milliards d'humains (sur 6,8?milliards) font usage.De tout temps, les hommes avaient cherché à communiquer à distance. Par la voix comme le fameux chant tyrolien ou le langage sifflé dans les vallées montagneuses, les trompettes, tambours, ou les fumées des Indiens d'Amérique du Nord, le feu ou la lumière des sémaphores. Mais la portée de ces signaux sonores ou visuels ne dépassait pas quelques kilomètres. Les premiers réseaux de télécommunications sont nés en 1793 avec le télégraphe optique du Français Chappe, délaissé cinquante ans plus tard au profit du télégraphe électrique. La fin du XIXe?siècle vit aussi l'apparition du téléphone. Mais les signaux transitaient sur des câbles. Avec les ondes hertziennes associées aux progrès de l'électronique, les communications deviennent «?sans fil?». C'est la radio communications. Dans les années 1890, le Français Branly, le Russe Popov, puis l'Italien Marconi perfectionnent le montage de Hertz en ajoutant, au dispositif émetteur, un détecteur d'ondes puis une antenne. Tous les éléments nécessaires aux premiers essais de télégraphie sans fil (TSF) étaient réunis, à condition d'augmenter la puissance des oscillations hertziennes, d'une trop faible portée avec l'appareil de Hertz.En 1895, Marconi réussit à télégraphier sans fil sur une distance de 2,5 kilomètres. Mais l'expérience laisse le gouvernement italien indifférent et Marconi s'installe à Londres où il dépose son premier brevet. En France en 1897, Branly et l'ingénieur Eugène Ducretet réalisent une transmission sans fil depuis la tour Eiffel (déjà) et le Panthéon, soit une distance de 4 kilomètres. L'année suivante, Marconi assure le premier reportage en direct en suivant, en mer à bord d'un remorqueur, des régates de Kingston et en adressant 700 radiotélégrammes au journal «?Dublin Express?». En 1899, première transmission au-dessus de la Manche entre Douvres et Wimereux près de Boulogne-sur-Mer (46 kilomètres) et en 1901, les premiers signaux à travers l'Atlantique (3.400?km) sont correctement captés entre une antenne émettrice en Cornouailles et un récepteur à Terre-Neuve, installés par Marconi.C'est d'abord sur les mers que les ondes hertziennes vont devenir incontournables. Lorsque le « Titanic » heurte un iceberg, en 1912, les messages de détresse, émis par l'opérateur radio du paquebot, ont été captés par les stations établies par Marconi sur la côte est des États-Unis. Mais l'opérateur radio du navire le plus proche de l'accident, le « Californian », le seul qui aurait pu se porter au secours des passagers avant le naufrage, n'était pas à l'écoute. L'année suivante, tirant conséquence de ce désastre, deux conférences internationales réunissant 60 pays, établirent les procédures radio à mettre en oeuvre sur les bateaux, et définirent la bande de fréquence réservée à leurs signaux de détresse. C'est le début des accords internationaux sur le découpage du «?spectre hertzien?», considéré comme un bien public collectif. Très vite les États ont réalisé l'intérêt de la TSF, à la fois militaire et stratégique pour communiquer avec des colonies lointaines, sans dépendre des réseaux filaires des pays traversés. Des fréquences seront réservées aux usages militaires, puis à la radio et à la télévision.L'Union internationale des télécommunications a défini les ondes hertziennes, comme les ondes électromagnétiques dont la fréquence est comprise entre 9?kHz et 3.000 GHz, soit des longueurs d'onde de 33?km à 0,1?mm (une onde se propage en effet en se reproduisant à l'identique et la longueur d'onde mesure la distance entre deux points de l'onde strictement identiques). Plus elle est courte, plus loin elle porte. Progressivement, on améliore la puissance des émetteurs, l'efficacité des récepteurs avec la galène... Mais jusqu'en 1906, on ne sait transmettre qu'en code Morse?: l'émetteur produisait un train d'ondes, plus ou moins long (un point ou un tiret en morse) suivi d'un silence. En 1906, le Canadien Fessenden réussit à convertir la voix en signal électrique dont les variations modulent l'amplitude d'une onde électromagnétique émise en continu (onde porteuse). C'est la première émission radio. À la réception, le signal extrait de la porteuse pouvait être reconstitué en onde sonore. Voix, musique... plus tard images?: la radiodiffusion, puis la télévision étaient nées.Avec l'essor de la téléphonie mobile à partir des années 1990, le secteur des télécoms a revendiqué une part croissante du spectre hertzien, disputant aux acteurs de la radio et de la télévision les meilleures fréquences en termes de propagation. Les ondes hertziennes - en tout cas certaines bandes de fréquences - n'ont plus été considérées comme un bien gratuit comme l'air qu'on respire mais vendues aux enchères. L'étincelle de Hertz s'est mise à valoir de l'or. Ses ondes traversent à chaque instant notre quotidien. Au point que, désormais, on ne s'émerveille plus de ces messages qui voyagent dans les airs. On s'interroge sur leur dangerosité pour la santé.Isabelle Repito