Au cours du XIXe siècle, des progrès techniques considérables ont été accomplis dans le domaine de la communication. Apparus à la suite de la découverte et de l étude de certains principes de physique et de chimie, les télégraphes, les téléphones et les postes de radio illustrent par leur fonctionnement différentes notions relatives à la transmission de l information. Dans la vie de tous les jours, les informations que nous échangeons peuvent prendre la forme d une conversation, d une image ou d un texte. D un point de vue matériel, l information est la variation d une grandeur physique, qui peut être transmise, reproduite, et perçue par l individu capable de l interpréter. L invention et les progrès de l imprimerie offrent le premier exemple du développement des outils et des techniques de communication : l imprimerie permet la reproduction à l identique d un texte écrit et sa diffusion en grand nombre. L innovation technique porte sur la rapidité avec laquelle est dupliquée l information. Ainsi, la presse à bois du XVIe siècle permettait l impression de 700 feuilles par heure. La mécanisation des presses au XIXe siècle augmente considérablement le tirage. envoyé par malle poste met trois jours à parcourir la distance Paris-Lille (250 km). Le développement du chemin de fer dans la deuxième moitié du XIXe siècle accélère ces déplacements, et permet par exemple à un journal imprimé à Paris de parvenir dès le lendemain dans la plupart des villes de province. Comment accélérer la vitesse de transmission de l information? En utilisant les phénomènes physiques de transmission de l information sans transport de matière : c est le principe de la propagation d une onde. L exemple le plus simple est donné par la transmission d un signal lumineux. La propagation du signal ne nécessite alors ni transport de matière, ni même un support matériel, puisqu elle est possible dans le vide, à la célérité de 300 000 km/s. Le télégraphe de Chappe 1. Presse typographique du XVIème siècle. CM, Inv. 12124-0001 Dans ce cas, l information, démultipliée, se confond avec son support matériel ; la propagation de l information correspond à un déplacement de ce support. La vitesse de propagation est limitée par la vitesse de tout déplacement humain ou animal. Au début du XIXe siècle, un courrier ordinaire L invention de Claude Chappe est la première à utiliser, sur de longues distances, la propagation lumineuse pour transmettre une information. Chappe imagina en effet un «télégraphe optique» constitué d une suite de sémaphores à ailes mobiles - sortes de bras articulés installés sur un mât. Ces sémaphores sont perchés sur des tours ou des lieux élevés, et installés à des distances régulières, de l ordre de dix à quinze kilomètres. Auprès de chaque sémaphore demeure en permanence un «stationnaire». Il observe à l aide d une lunette de visée les mouvements du sémaphore précédent, et manœuvre le mécanisme de son sémaphore pour qu il reproduise les mouvements observés. La transmission du signal optique relayé par des postes inter- 1
médiaires peut alors être assurée sur plusieurs centaines de kilomètres. La transmission du message repose donc sur plusieurs principes : d une part la définition d un code, lié aux différentes positions des ailes, d autre part la construction du réseau de sémaphores, enfin l utilisation de lunettes de visée pour faciliter l observation. 2. Télégraphe de Chappe, 1794. Inv. 14583-0000 Les stationnaires n ont pas besoin de connaître le code pour relayer le message. L interprétation du signal optique, c est-àdire la connaissance de l information échangée, ne se fait qu en début et en fin de chaîne, à l émission et à la réception du message. Ces conditions sont idéales pour la transmission d informations intéressant la Défense Nationale. Là réside la principale raison du succès et du développement du système Chappe. Il est en effet mis en œuvre en 1794, alors que la France révolutionnaire est en guerre avec les autres pays européens. Le gouvernement révolutionnaire découvre l importance de cet outil qui lui permet de diriger les armées républicaines de manière centralisée. La réalisation du télégraphe de Chappe doit peu au progrès scientifique, et beaucoup à la modernité politique, c est-àdire à l existence d un Etat centralisé, non seulement ouvert aux idées neuves, mais aussi capable de financer la construction du réseau de sémaphores, le recrutement, la formation et l entretien d un personnel nombreux, nécessaire à son fonctionnement. En revanche, les premiers essais de communication utilisant les phénomènes électriques se sont appuyés sur une science récemment découverte. Le XVIIe siècle s était amusé des phénomènes d électricité statique, et connaissait le caractère quasi instantané de la transmission du «fluide électrique». Un changement considérable est initié par la découverte de la pile par Alessandro Volta en 1799. Cette invention est perfectionnée dans les premières décennies du XIXe siècle et les savants disposent alors du premier générateur susceptible de fournir un courant électrique permanent. L étude des propriétés de ce courant ouvre l ère de son utilisation dans de nouvelles techniques. Ainsi, le physicien danois Christian Oersted découvre en 1819 les propriétés magnétiques du courant électrique : un fil conducteur parcouru par un courant dévie une aiguille aimantée. C est le point de départ des recherches menées par de nombreux savants, dont les physiciens français André-Marie Ampère et François Arago, sur les effets magnétiques du courant. Le télégraphe électrique Le principe d un télégraphe électrique est d une grande simplicité : pour transmettre une information, il suffit d un circuit composé d une pile, d un interrupteur et de conducteurs électriques. Le signal électrique est défini par l absence ou la présence du courant. Une simple aiguille aimantée sert à l origine pour détecter la présence du courant. Un système de codage associe le signal électrique aux lettres de l alphabet, par des mécanismes souvent astucieux. L utilisation de l électroaimant constitue un progrès décisif. L électroaimant, conçu dès 1820 par Arago, mais dont l étude et le perfectionnement nécessiteront deux décennies, permet d obtenir des champs 2
magnétiques plus intenses, et d accroître ainsi les effets mécaniques obtenus par le passage d un courant. Concrètement, ce composant, placé dans un circuit, permet de convertir le courant électrique en un effort capable de mettre un stylet en mouvement, de produire un son, ou encore d agir sur l interrupteur d un autre circuit électrique, réalisant alors un système de relais. 3. Télégraphe à deux aiguilles aimantées de Wheatstone et Cooke, 1842. CM, Inv. 14619-0000 La mise au point du télégraphe électrique mobilisa de nombreux inventeurs en Europe et aux Etats-Unis. C est en Angleterre qu est apparue la première génération de télégraphes opérationnels, adaptés à une exploitation commerciale. En juillet 1937, les physiciens anglais William Cooke et Charles Wheatstone font fonctionner leur premier prototype entre Euston et Camden, sur une ligne de deux kilomètres. C est un appareil à 5 aiguilles aimantées, utilisant 6 fils, dont un pour le retour. Le modèle de 1842 présenté au musée est un appareil à deux aiguilles, qui met donc en œuvre deux circuits électriques. Chaque circuit est composé d un seul fil, car le système utilise le principe découvert en 1838 par le physicien allemand Steinheil : le fil retour est remplacé par la connexion à la terre. Il est possible d inverser le sens du courant qui circule dans chacun de ces circuits et par suite le sens dans lequel pivote l aiguille. Le message est codé par un système alphabétique, utilisant jusqu à trois impulsions électriques successives. Enfin, l émetteur et le récepteur sont des appareils identiques, pouvant jouer les deux rôles. Ce type d appareils télégraphiques rencontre rapidement le succès, d abord en Angleterre, puis dans les autres pays d Europe, auprès des compagnies de chemins de fer. Elles transmettent ainsi les ordres de départ des convois, ce qui contribue à la sécurité des voyageurs. Des lignes aériennes sont installées le long des voies, et faciles à surveiller. L un des appareils de Wheatstone présentés au musée provient par exemple de la compagnie des Chemins de Fer de l Ouest. Aux Etats-Unis, le plus célèbre pionnier du télégraphe électrique est Samuel Morse. Peintre et professeur d Art à l Université de New York, il s intéresse dès 1832 au principe du télégraphe. Aidé par Alfred Vail, mécanicien et fils d industriel, il met au point une machine efficace basée sur l utilisation de l électroaimant : lorsque le courant passe dans la bobine d un électroaimant, un stylet est déplacé, et imprime une bande en déroulement permanent. Le signal électrique laisse donc une trace matérielle durable. A ce principe s ajoute la création d un code que Morse développe à partir de 1838. Ce code, qui s apparente à un code série, transcrit les chiffres et les lettres de l alphabet en une série de points et de traits. Le point est associé à une impulsion électrique brève et le trait à une impulsion longue. 4. Manipulateur morse de Bréguet, 1848. Inv. 14674-0002 Le télégraphe de Morse différencie fortement l émetteur et le récepteur. L émetteur est un simple interrupteur, le «manipulateur», qu un utilisateur expérimenté peut manier avec une grande rapidité, permettant un débit important 3
d informations. Le récepteur, que de nombreux constructeurs modifièrent et perfectionnèrent, permet d obtenir une trace écrite du message, qu il faut ensuite décoder. Autre forme de réception, l utilisation de «parleurs» permet l écoute de signaux sonores brefs ou longs, accompagnée d un décodage «à l oreille». 4. Le télégraphe électrique Morse. Récepteur Morse à pointe sèche, 1848. Inv. 14673-0001 En 1843, le Congrès des Etats-Unis financent la construction d une ligne expérimentale entre Baltimore et Washington. La ligne est inaugurée avec succès le 24 mai 1844. La réussite commerciale est cependant plus tardive. Dans les années 1850, le réseau télégraphique s étend sur le territoire des Etats-Unis, porté par des compagnies qui se livrent à une concurrence acharnée. L emploi de l appareil Morse est adopté sur toutes les lignes internationales, et s impose progressivement en Europe, du fait de sa fiabilité, sa maniabilité et sa rapidité. mécanique qui se propage dans un milieu matériel, et cette vibration peut être enregistrée sur un support matériel, ou convertie en signal électrique. Réciproquement, la vibration peut être restituée à partir de son enregistrement ou d un signal électrique. Les recherches sur la transmission du son sont contemporaines de celles consacrées à sa reproduction, et menées par les mêmes inventeurs, parmi lesquels Bell et Edison. En 1877, l Américain Thomas Edison met au point le premier appareil capable d'enregistrer et de reproduire des sons qu'il baptise phonographe. L'invention est brevetée à la fin de l'année et l'appareil, présenté l année suivante à l'académie des sciences de Paris, fait sensation. Le premier modèle de phonographe se compose simplement d un cylindre, mis en mouvement au moyen d une manivelle et sur lequel est enroulée une feuille de cuivre ou d étain. Sur cette feuille, une pointe de métal trace un sillon qui correspond aux vibrations sonores recueillies par une lame vibrante (diaphragme) située à l extrémité d un cornet. Pour reproduire le son enregistré, il suffit de faire suivre à nouveau à la pointe le sillon qu elle a tracée, en tournant le cylindre. La pointe répète les vibrations d origine, les transmet au diaphragme, et le son ainsi restitué peut être amplifié par un pavillon. Cette restitution peut alors avoir lieu plusieurs fois! Transmettre et reproduire un son C est une époque radicalement nouvelle qui s ouvre avec la possibilité de transmettre des informations sonores, et tout particulièrement la parole humaine. Procédé magique, qui peut entretenir chez l utilisateur naïf l illusion de la présence physique de son interlocuteur, et de l absence de toute conversion ou codage de l information. Or le son est une vibration 5. Phonographe de Thomas Alva Edison avec cornet (appelé phonographe à feuille d'étain dans le musée) Inv. 08920-0000 4
Le principe du phonographe est rapidement amélioré ; des appareils distincts sont conçus pour l enregistrement et pour la restitution du son. L enregistrement sonore, d abord porté par un cylindre et plus tard par un disque «microsillon», peut être reproduit, à l identique, en quantités industrielles. Le phonographe donne l exemple de la conversion d un signal sonore en «signal» d une autre nature : la déformation d une surface matérielle. Convertir le signal sonore en un signal électrique est l étape nécessaire pour permettre la transmission du son quasi instantanément sur de longues distances. Cet objectif est partagé par de nombreux inventeurs : le télégraphe offre un terrain d expérimentation, car la perception des signaux morse se fait souvent par l écoute des sons brefs ou longs. Mais c est la transmission du langage articulé qui pose problème, compte tenu de ses propriétés acoustiques complexes et alors mystérieuses. 6. Fac-similé du téléphone original de Graham Bell, 1912. Inv. 14474-0000 Graham Bell, un écossais immigré aux Etats-Unis, alors professeur de physiologie vocale à l université de Boston, réalise un transmetteur - récepteur qui réussit brillamment cette transmission. Le brevet déposé en février 1876 lui assure la priorité de l invention du «téléphone», et lui donne les moyens de poursuivre ses recherches dans le domaine de la communication, tout en lui offrant richesse et puissance. Le transmetteur de Bell est constitué d un aimant permanent droit, au bout duquel est placée une petite bobine de fil conducteur, branché au circuit électrique de transmission. A l extrémité de l aimant, une membrane en fer mince est mise en vibration par les ondes sonores. Les variations du champ magnétique, qui résultent des vibrations de la membrane, engendrent dans la bobine des courants d induction. Ceux-ci se propagent dans l ensemble du circuit. Le transmetteur fonctionne aussi en récepteur : si un appareil identique est placé dans le circuit, la bobine du récepteur est traversée par le courant variable, et les variations du champ magnétique qui en résultent font vibrer la membrane, provoquant ainsi l émission sonore. Les liaisons téléphoniques L émetteur et le récepteur doivent être branchés en série pour constituer un circuit électrique simple. Chaque circuit constitue un «canal» de communication. Dans le cas des liaisons télégraphiques, le circuit électrique est déjà établi : les liaisons se font de poste à poste, il est nécessaire de se rendre au bureau télégraphique le plus proche pour échanger des communications. Avant l avènement du téléphone au début des années 1880, le réseau télégraphique ne permet que très exceptionnellement l interconnexion des lignes. A l inverse, le téléphone est un objet privé, qui se trouve au domicile des abonnés, à l origine un petit nombre de privilégiés. Mettre en communication deux abonnés implique la mise en connexion des combinés téléphoniques microphone et récepteur dans un circuit électrique unique. Cette connexion, appelée «commutation téléphonique», est assurée manuellement par les opératrices dans des centraux télé- 5
phoniques. Le nombre des opératrices et l importance de ces centraux augmentent considérablement avec le développement du réseau téléphonique, jusqu à l apparition, au début du XXe siècle, de systèmes de connexion automatisés. mis en service pouvaient permettre, suivant les modèles, de deux à six transmissions simultanées pour une émission moyenne de soixante mots à la minute. Ils ont été utilisés en France jusqu à la fin des années 1940. 7. Tableau téléphonique à 25 directions, vers 1940. Inv.18421-0000 8 - Poste télégraphique imprimant du système Baudot, 1880. Inv. 10387-0000 Duplex et multiplexage L idée d utiliser un seul circuit électrique pour supporter plusieurs canaux d information est ancienne. On utilise le terme de duplex lorsque le fil conducteur transmet l information dans les deux sens. Il y a alors un émetteur et un récepteur à chaque extrémité du fil, et qui peuvent fonctionner simultanément. Le multiplexage désigne la possibilité de transmettre simultanément plusieurs messages ou conversations. Les recherches et les premières tentatives se produisent dans le domaine de la télégraphie. Le développement de l usage de la télégraphie dans les années 1870 et la limitation du nombre de lignes disponibles favorisent la généralisation du télégraphe de Baudot, qui permet l utilisation d une ligne simultanément par plusieurs opérateurs : le débit d information n est plus alors limité par la rapidité de l opérateur. Adoptés dans toute l Europe, en Russie, au Brésil, en Argentine, les appareils Baudot Augmenter le rendement des lignes télégraphiques (1) : Comment évaluer la quantité d informations pouvant transiter par une ligne télégraphique? Une indication est fréquemment donnée : le nombre de mots transmis par minute. Le calcul part du principe qu un mot est composé d une moyenne de cinq lettres, auquel on ajoute un espace. La rapidité de transmission dépend alors de facteurs très différents : le code employé, la qualité de la transmission, la manière de produire le signal. Par exemple, l émission par un opérateur d un message en morse est essentiellement limitée par la rapidité de la main humaine. Un utilisateur ordinaire envoie en moyenne deux signaux électriques par seconde, et compte tenu de la nature du code, le débit d information est de l ordre de 5 à 10 mots par minute. La première amélioration, expérimentée à la fin des années 1840, est d automatiser l étape de (1) L approche historique adoptée ici ne distingue pas rigoureusement deux objectifs qui diffèrent sur le plan théorique : d une part optimiser l utilisation d un canal d information, d autre part établir plusieurs canaux sur un seul circuit électrique. 6
l émission et de la réception. Le message est préalablement composé, par exemple sous forme de bande perforée : ceci permet d éliminer les erreurs de codage. Et l émission est possible à une vitesse notablement supérieure à celle de la main humaine. Mais c est la conception d appareils imprimeurs qui constitue un progrès décisif : avec l appareil imprimeur de Hughes, conçu en 1856, l opérateur frappe directement sur un clavier la lettre de son choix, et cette lettre est imprimée par l appareil récepteur. Pour chaque lettre, un seul signal électrique est émis. Comment est-ce possible? Le signal électrique est émis à un moment très précis, que l appareil récepteur, parfaitement synchronisé avec l émetteur, peut interpréter comme un code. C est la date d émission du signal, rapportée à la base de temps, qui permet l identification de la lettre. Ce système simplifie la composition du message et accélère notablement la rapidité de sa transmission. La synchronisation parfaite entre émetteur et récepteur est aussi le principe fondateur des systèmes de multiplexage mis en œuvre dans les années 1870. L appareil de Meyer peut permettre à quatre ou six opérateurs de communiquer sur la même ligne. Le temps d occupation de la ligne est découpé en des intervalles de courte durée, répartis entre les différents opérateurs. La répartition se reproduit cycliquement, suivant un mécanisme identique et parfaitement synchronisé entre l émetteur et le récepteur. Les opérateurs, soumis au rythme de ce mécanisme, émettent pendant l intervalle de temps qui leur est réservé. Ce multiplexage est qualifié de «multiplexage temporel» : stricto sensu, ni l émission ni la transmission des différents messages ne sont simultanées et les signaux ne se superposent pas. L appareil de Baudot, mis au point en 1876 et régulièrement perfectionné jusqu au début du XXe siècle, est la synthèse de ces évolutions. Le temps d occupation de la ligne est divisé en cycles périodiques, répartis entre les différents utilisateurs, et subdivisés en cinq moments : le signal électrique est toujours un signal binaire (présence ou absence de courant). Les cinq moments permettent donc 2 5 = 32 combinaisons ; un code très ingénieux, commandé par un clavier à cinq touches, utilise ces combinaisons pour transmettre les lettres, les chiffres et la ponctuation. Lorsque quatre claviers composent simultanément, la vitesse d émission peut atteindre 110 mots à la minute. En l honneur d Emile Baudot, le baud est le nom donné à une unité de mesure du débit d information. Les câbles transatlantiques 9. Collection d échantillons de câbles sous-marins, 1876. Inv. 08792-0000 Les premières communications télégraphiques intercontinentales se développent dans la seconde moitié du XIXe siècle. Un premier câble sous-marin est posé entre Calais et Douvres en 1851. La pose d un câble transatlantique entre Terre-Neuve et l Irlande est une véritable épopée financière, technique et maritime, qui débute en 1857. La liaison transatlantique fonctionne de manière satisfaisante à partir du 27 juillet 1866. Ces prouesses techniques sont rendues possibles par l utilisation de la gutta-percha : il s agit d une gomme extraite du latex d arbres vivant dans l archipel malais. La gutta-percha est, comme le caoutchouc, un polymère de l'isoprène. La découverte de ses remarquables propriétés isolantes a permis de concevoir des conducteurs électriques capables de conduire le courant dans les conditions extrêmes des grands fonds marins. Un câble sous-marin est constitué d un toron de fils de cuivre, enrobé d une couche étanche de gutta-percha et d une 7
enveloppe de chanvre goudronné ; il est protégé par une armature de fils d acier disposés en hélice qui assure la solidité de l ensemble. La communication par delà les océans peut amener à se poser une question : la transmission de l information sur de longues distances est-elle instantanée? Dès le début des communications télégraphiques, on tente d évaluer la rapidité de la transmission du signal électrique. Les expériences menées autour de 1850 sur des câbles télégraphiques en service donnent des résultats très divers, variant de 4 000 km/s à 200 00 km/s. Cette diversité des mesures est déconcertante et donne une idée de la complexité du phénomène. Aussi la seconde moitié du XIXe siècle est-elle le théâtre d un grand effort scientifique consacré au problème de la propagation du signal télégraphique. Les graves défauts des lignes transatlantiques mettent sur la piste des propriétés de capacité et d inductance des câbles. Par exemple, dans le cas d un signal morse, la tension à l extrémité du câble n atteint pas instantanément sa valeur maximale. Le signal électrique est donc déformé par la propagation. Cette déformation du signal limite le débit d information sur la ligne, car des signaux trop peu espacés ne seraient pas distingués à la réception. Indépendamment des phénomènes de déformation et d atténuation du signal, liés aussi à la qualité de l isolation du câble, la valeur effectivement atteinte pour la célérité de propagation est nécessairement inférieure à la valeur de la célérité des ondes électromagnétiques dans le conducteur. Cette valeur est par exemple de 273 000 km/s pour le cuivre. Les ondes hertziennes Pendant la décennie 1860, l écossais James Clerk Maxwell réalise la synthèse des lois expérimentales relatives aux phénomènes électriques et magnétiques. Cette œuvre théorique remarquable précise les notions de champ électrique et de champ magnétique ; elle prédit l existence des ondes électromagnétiques : la perturbation locale d une grandeur électrique ou magnétique peut se propager. Maxwell a aussi l intuition que la lumière est une de ces perturbations électromagnétiques, et qu elle se propage en observant les lois qu il a énoncées. Comment mettre en évidence, par l expérience, l existence de ces ondes? Le physicien allemand Heinrich Hertz y parvient, au cours de l année 1887. Son émetteur est un dispositif permettant de produire des étincelles électriques. Ces étincelles oscillent, car elles résultent d une décharge comparable à la décharge oscillatoire d un condensateur dans une bobine. Ces étincelles sont à l origine de l onde ; à l époque, on considère que le milieu de propagation de l onde est un milieu infiniment subtil, appelé «éther», que l étincelle ébranle. On s efforce jusqu à la fin du XIXe siècle d étudier les propriétés de cet éther, pour finalement renoncer à l hypothèse de son existence. Les ondes électromagnétiques n ont pas besoin de milieu pour se propager. Bien au contraire, c est dans le vide que leur célérité est la plus grande. 10. Bobine de Ruhmkorff avec son éclateur utilisé dans l expérience de Branly. Inv 21134-0000 CM, Le composant principal de «l oscillateur de Hertz» est une «bobine de Rhumkorff», capable de délivrer les fortes tensions nécessaires à la production des 8
étincelles. En 1890, le physicien français Edouard Branly utilise ce dispositif pour produire des étincelles lumineuses, dans le but d étudier l influence de la lumière sur la conductivité de certains métaux. 10. Cohéreur. Inv16796-0000 CM Branly découvre par hasard un phénomène très curieux, qui le conduit à mettre au point le «radioconducteur» appelé ultérieurement cohéreur de Branly. C est un modeste tube en verre, rempli de limaille, qui peut détecter la présence d une onde électromagnétique. Quand l émetteur de Hertz produit une étincelle, le tube de limaille, inséré dans un circuit électrique et placé au voisinage de l émetteur, devient conducteur. Il suffit ensuite de le frapper, à l aide d un petit marteau appelé «trembleur», pour que le choc lui rende son état initial d isolant : le tube est alors disponible pour une nouvelle détection. Branly a ainsi conçu un récepteur d ondes électromagnétiques, convertissant le signal radio en signal électrique. Marconi et la TSF Les découvertes de Hertz et de Branly ouvrent la voie de la transmission d information «sans fil», comme au temps du télégraphe de Chappe. Mais la référence est désormais le télégraphe électrique, et la transmission d un signal de type morse. L aventure de la TSF, la télégraphie sans fil, est marquée par la personnalité de Guglielmo Marconi. Italien né en 1874, c est encore un tout jeune homme qui s intéresse à partir de 1895 aux ondes hertziennes. Il combine les différents dispositifs conçus dans les laboratoires de Hertz et de Branly, avec la découverte de Popov. Ce dernier, un savant russe qui s interrogeait sur le caractère oscillatoire des décharges atmosphériques les éclairs des orages -, a découvert l utilité de «l antenne», dérivée du paratonnerre, pour améliorer la sensibilité de la réception. L entreprise de Marconi n est pas simplement scientifique. Il poursuit avec entêtement le projet d une utilisation commerciale de la TSF. C est un homme d affaire, qui dispose de capitaux levés en Angleterre, du soutien des services télégraphiques britanniques, et d un conseil en brevets qui lui assure la propriété de ses inventions. Quelle est l originalité de sa démarche? C est la conviction de pouvoir transmettre, sans fil et sur de grandes distances, des signaux morse utilitaires. L épopée de Marconi est rythmée par l augmentation de la portée des liaisons réalisées : 1,5 km durant l'été 1895, une quinzaine de kilomètres en 1897, en 1899 la première liaison entre les deux rives de la Manche, et dans les premières années du XXe siècle, les premières liaisons transatlantiques, encore très expérimentales. Ces dernières bénéficient d une circonstance heureuse. En effet, les ondes électromagnétiques se propagent en ligne droite, et la courbure de la Terre devrait interdire la possibilité d une liaison TSF transatlantique. Il se trouve que les ondes hertziennes se réfléchissent sur l ionosphère, dont l existence était alors ignorée. Pour sa part, Marconi estimait vraisemblablement que le pouvoir de diffraction des ondes utilisées, et donc leur capacité à contourner les obstacles, pouvait assurer la propagation sur des parcours courbes. Toutes les innovations qui améliorent l efficacité et la portée de la TSF n ont pas Marconi pour seul auteur. Mais la société 9
de Marconi veille à défendre son monopole, et achète au besoin les brevets nécessaires. C est le cas du principe de la syntonie, qui consiste à accorder le récepteur à la fréquence de l oscillation du signal émis. Ceci est rendu possible par l utilisation d un circuit d accord, comportant des bobines d inductance variable, et des condensateurs de capacité variable. Marconi crée en 1897 la société Wireless Telegraph and Signal Company qui devient la Marconi Wireless Telegraph Company en 1900. L un de ses grands succès est le développement de la TSF dans les transports maritimes. Il est en effet d un intérêt vital pour les navires de disposer d un moyen de communication sans support matériel. à ne laisser passer le courant que dans un sens, peut être rempli par certains cristaux, dit semi-conducteurs, dont l exemple le plus connu est le cristal de galène, un minerai de plomb très abondant. Les postes à galène, d une conception très simple, se répandent et continueront d être utilisés à l ère de la radiodiffusion. Le récepteur à galène présenté dans le musée était destiné à recevoir les signaux horaires de la station de la Tour Eiffel, dont l émission régulière avait commencé en 1910. 11 - Récepteur radio à galène, 1919 Inv. 20534-0000 10 - Boîte d'accord, 1907. Inv. 18691-0000 Détecter, amplifier, moduler Le cohéreur de Branly joue pendant une décennie le rôle de détecteur des ondes hertziennes dans les récepteurs de TSF. D autres détecteurs font cependant leur apparition. Il suffit par exemple de combiner un écouteur de téléphone et un composant redresseur de courant pour rendre sensible la présence d oscillations électriques dans le circuit de réception. Ce rôle de redresseur de courant, qui consiste En 1907, l américain Lee de Forest dépose le brevet de la triode, la première d une série de lampes très originales. Ces lampes ne sont pas destinées à éclairer, pas davantage à chauffer, même si c est parfois un effet indésirable de leur fonctionnement! La triode est une ampoule dans lequel règne le vide, et munie de trois électrodes. Entre deux de ces électrodes, des électrons peuvent circuler, d autant plus librement que le vide est de qualité. Leur passage est contrôlé par la troisième électrode. C est une invention merveilleuse, à l origine de l électronique. Placée dans des circuits adaptés, la triode permet d agir subtilement sur les courants électriques, de les détecter, de les redresser, de les amplifier. Le nombre d électrodes est progressivement augmenté, la forme de l ampoule évolue 10
pour constituer la grande famille des tubes électroniques. Les lampes à vide sont dans un premier temps utilisées pour détecter et amplifier les signaux électriques captés par le récepteur TSF. 11. Amplificateur détecteur, type L1, 1917 Inv. 18680-0001 La première guerre mondiale donne un coup de fouet aux recherches de radiocommunication. En France, l équipe de radiographie militaire du colonel Gustave Ferrié s illustre tout particulièrement par son dynamisme. A partir de 1916, les différents corps d armées sont massivement équipées de récepteurs TSF à lampes. Le procédé d émission d un signal radio va aussi connaître une transformation radicale, qui ouvre la voie à la transmission électromagnétique de signaux complexes, et permet enfin de diffuser «sans fil» voix et musique. A l origine de la Télégraphie Sans Fil, l émission du signal utilisait le système à étincelles : hérité de l expérience initiale de Hertz, ce dernier produit des trains d ondes amorties, c est-à-dire des séries plus ou moins longues - d oscillations très brèves. Le récepteur détecte l émission du train d onde : le signal transmis est donc de la forme «tout ou rien», ce qui limite son application à la communication télégraphique. Or pour transmettre un signal électrique analogue à celui d un téléphone, il est nécessaire, d une part, de produire des ondes entretenues, avec lesquelles il est plus facile d accorder le récepteur ; d autre part, de modifier à volonté l une des caractéristiques de l onde porteuse, par exemple son amplitude. C est le principe de la modulation. L utilisation d émetteurs à arc, puis d alternateurs à haute fréquence aux dimensions imposantes permet avant guerre la production de ces ondes entretenues. Après la guerre, le perfectionnement des appareils à lampes leur permet de supplanter progressivement les autres procédés d émission et de réception. Dès les années 1920 apparaissent des «stations de radio» qui s adressent au grand public. La naissance de la radiodiffusion, ce nouveau mode de communication, est aussi l apparition d une nouvelle forme de distraction, de culture et d information. De nos jours, il est possible d écouter la radio par l intermédiaire d Internet : comment s imagine-t-on le cheminement de ces informations? 12 - Récepteur Philips type- 83OAS, 1934 Inv. 21344-0000 CM Rédaction : Y. Roussel Mise en forme : C. Aunis Photos : Musée des arts et métiers/ CNAM ; F. Delastre, P. Faligot, S. Pelly, J.-C. Wetzel Sources : Cf. page suivante 11
Sources : Patrice Carré. Du tam-tam au satellite, Presses Pocket ; Cité des Sciences et de l'industrie, 1991, 127 p. Patrice Carré, Christophe Ravaute (photographe). Télégraphes : innovations techniques et société au 19e siècle, Éd. du Téléphone, 1996, 169 p. Maurice Daumas (dir.), Histoire générale des techniques [tome 5]: les techniques de la civilisation industrielle: transformation, communication, facteur humain, PUF, 1979, 596 p. E. Monier, La Télégraphie sans fil et la télémécanique à la portée de tout le monde, Dunod / Pinat, 1907, 142 p. E. Montoriol, Les systèmes de télégraphie et téléphonie : origines, évolution, état actuel, Librairie J.B. Baillière, 1922, 709 p. Albert Vasseur, De la TSF à l'électronique : histoire des techniques radioélectriques, Editions Techniques et Scientifiques Françaises, 1975, 327p. Interferences : deux siècles de communication à distance, Paris, Musée national des techniques/cnam,. 1985, 112 p. Ouvrages numérisés sur http://gallica.bnf.fr/ : Théodore Du Moncel, Exposé des applications de l électricité, Paris : E. Lacroix, 1872-1878, 5 vol. Théodore Du Moncel, Le téléphone, le microphone et le phonographe, Hachette, 1878, 320 p. Pages wikipédia en français : Samuel_Morse ; Multiplexage ; Vitesse de l'électricité ; Marconi Pages wikipédia en anglais : Alexander_Graham_Bell ; Morse_code ; James_Clerk_Maxwell ; Heinrich_Rudolf_Hertz 12