Histoire et évolution des satellites de télécommunication – 1/8 – Le satellite Telstar et le contexte des télécommunications avant l’ère spatiale

I. Contexte des télécommunications avant la conquête spatiale

  1. L’automatisation du réseau téléphonique

Depuis la nuit des temps l’humanité transmet des informations d’un individu ou groupes d’individus à un ou plusieurs autres. Cela passait du plus simple, la voix, mettant en forme des mots, des phrases, aux signaux de fumée, en passant par les drapeaux dont la couleur, les motifs et la disposition correspondaient à un code précis à déchiffrer, ainsi que le télégraphe de Chappe qui consistait à manipuler des bras métalliques dont la disposition dépendait d’un code permettant de déchiffrer une information donnée, et qui pouvait être visible à partir de longues-vues, les tours portant les bras étant distantes de 10 à 15 km environ. Mais la distance entre chaque communicant était très faible afin de pouvoir entendre et voir correctement l’information transmise. L’évolution de l’humanité nécessitait aussi en proportion celle des modes de transmission d’information et le rallongement des distances, entraînant même l’invention de supports intermédiaires.
L’industrialisation s’est accélérée à partir du 18ème siècle et les besoins de communiquer devenant de plus en plus exigeants, les supports de transmission d’information sont alors plus sophistiqués car bénéficiant des dernières recherches scientifiques. L’américain Alexander Graham Bell invente le téléphone en 1876 (malgré une controverse quant au moment précis du dépôt du brevet, un autre inventeur, Elisha Gray, revendiquant lui aussi l’invention). Aux États-Unis, le téléphone se démocratise en 1879, mais c’est en 1889 qu’il fait son entrée en France.
Néanmoins les abonnés deviennent nombreux (bien que cela ne concerne en proportion par rapport à l’époque actuelle qu’une très petite partie de la population, telles que des entreprises ou des particuliers aisés) et nécessite l’attribution d’un numéro, en fonction de son rang dans l’ordre d’abonnement, mais aussi du quartier dans lequel il réside. Pour obtenir un correspondant, on passait par les fameuses « Demoiselles du Téléphone » Mais en termes de coût, de temps, d’efficacité et d’augmentation du nombre d’abonnés, les centraux manuels deviennent insuffisants. En 1889, un entrepreneur de pompes funèbres, Almon Strowger, conçoit un système permettant de relier automatiquement, sans intervention humaine intermédiaire, plusieurs abonnés. Dans des circonstances étranges : se rendant compte que l’opératrice du central du village était l’épouse de son concurrent, celle-ci orientait naturellement la clientèle vers son mari. C’est pour y mettre fin qu’il créé le commutateur rotatif électromécanique portant son nom !
En France, un tel système est mis en service à Nice en 1913. Paris vient à l’automatique en 1928. Mais il faudra en tout 66 ans avant que le réseau téléphonique de la France métropolitaine et d’outre-mer ne soit entièrement automatique !
Les commutateurs comme les appareils évoluent : le premier téléphone à cadran apparaît en 1924 (le Marty 1924), puis le système Crossbar (par barres métalliques croisées) fait son apparition, puis des commutateurs spatiaux puis temporels. Le premier téléphone S63 à clavier apparaît dans les années 70, et le milieu des années 80 voit se développer le téléphone mobile.
En parallèle, au vu de l’allongement des distances et du besoin de qualité et de rapidité, de nouveaux modes de transmissions apparaissent : câbles coaxiaux longue distance, faisceaux hertziens, câbles sous-marins et satellites de télécommunications. Quant à la matière des canaux de transmission matériels, le cuivre reste le principal utilisé, mais la fin des années 60 a vu l’avènement de la fibre optique, dont de nombreuses expérimentations ont démontré les propriétés afin de les appliquer aux télécommunications.

  1. La télédiffusion de masse en Eurovision

Si le téléphone comme son nom l’indique transmet la voix à distance, la télévision fait de même pour l’image animée ou fixe, sur un appareil terminal, via les ondes hertziennes dans un premier temps, puis dès la fin des années 60, par satellite (option qui deviendra directe et accessible au grand public dans les années 80), par câble, puis dans les années 2000, par ADSL. Déjà dans le XIXème siècle, transmettre des images et des sons à distance commençait à préoccuper de nombreux scientifiques. La découverte de nouveaux éléments chimiques, de propriétés physiques et chimiques, de réflexions sur d’éventuelles applications de celles-ci, les essais et erreurs lors d’expérimentations parfois hasardeuses amèneront à l’invention de la télévision. Chaque fois de nouvelles découvertes et améliorations des systèmes conçus par divers inventeurs amènent la mise au point de la télévision. Mais il faudra encore attendre 1922 avant que l’anglais John Logie Baird, reprenant les travaux de ses nombreux prédécesseurs  fasse le 27 Janvier 1926, la nouvelle démonstration qui donnera officiellement naissance à la télévision : transmettre l’image d’un visage d’une pièce à l’autre, puis dans la foulée, fonder sa société de télédiffusion, la toute première au monde, la Baird Television Company. Baird n’a de cesse d’améliorer ses travaux et de faire quelques essais en couleur en 1928, mais après une nouvelle démonstration par la CBS américaine en 1951, celle-ci commencera réellement à se généraliser à la fin des années 50 dans le monde.
En France, René Barthélémy conçoit lui aussi une télévision améliorée en s’inspirant des travaux de Baird, et dont il fait la démonstration publique pour la première fois le 14 Avril 1931. Parallèlement, un autre ingénieur français, Henri de France, fonde la Compagnie Générale de Télévision et met au point des appareils à balayage 60 lignes. Dès lors en 1932, un réseau de télévision est mis en service, Paris-Télévision, et chacun des deux ingénieurs pousse l’amélioration de la définition de l’image et la distance, en fonction du nombre mais aussi de la puissance des émetteurs installés (les plus connus du grand public étant celui de la Tour Eiffel et des PTT). La télévision française naît officiellement en 1935, un peu moins de 10 ans après la télévision britannique : le 26 Avril, l’émission est diffusée en 60 lignes et porte jusqu’à 100 km environ autour de Paris. Mais le nombre d’émetteurs augmente, ainsi que leur puissance (2,5 kW) et leur définition (180 lignes) et parallèlement, la diffusion des émissions devient véritablement régulière dès 1937 (8h par semaine fractionnées).
Face à l’avènement de la télévision et les progrès de diffusion, se créé la Radiodiffusion Nationale en 1939, qui devient la RDF en 1945 (Radiodiffusion Française). Mais la seconde guerre mondiale change la donne avec la destruction de l’émetteur 441 lignes de la Tour Eiffel en 1941, remplacé en 1945, et la récupération provisoire du réseau Paris-Télévision par le réseau allemand Telefunken qui diffuse des émissions régulières entre 1942 et 1945. Dans les DOM (Guadeloupe, Martinique, Guyane et Réunion), l’installation d’émetteurs et l’arrivée de la télévision devient effective grâce à la RDF.
Le standard 819 lignes apparaît et coexiste avec celui 441 lignes. Un convertisseur en amont est mis au point et activé afin que les récepteurs 441 lignes puissent recevoir les deux standards. Le relais hertzien Paris-Lille, où coexistent télédiffusion et transmission téléphonique, est mis en service afin d’améliorer la réception longue distance de ces 2 modes de transmission en 1951. C’est grâce à ce faisceau hertzien longue distance que la France, ainsi que quelques autres pays frontaliers du nord-est (Belgique, Pays-Bas…), verront en direct et simultanément ce qui est considéré comme l’événement moteur de la création de la télédiffusion en Eurovision : la cérémonie du couronnement de la Reine Elisabeth II du Royaume-Uni en 1953. Le Concours Eurovision de la Chanson voit le jour en 1956, souvent confondu avec le réseau Eurovision, créé en 1954, qui permet sa diffusion annuelle ainsi que d’autres grands événements à portée européenne (sport, événements royaux…). Henri de France continue d’améliorer la télévision et d’étudier le procédé de la diffusion en couleurs, celui-ci, nommé SECAM, est expérimenté en France en 1956, mais n’apparaîtra réellement qu’en 1967, le 1er Octobre, et seulement sur quelques postes récepteurs récents et compatibles avec le standard SECAM.

II. Le satellite Telstar en orbite basse

L’internationalisation des télécommunications est croissante mais les services restent quand même très limités à l’aube des années 60. Les débuts de la conquête spatiale seront mis à profit pour mettre en pratique l’idée émise par Arthur C Clarke en 1945 d’utiliser un jour des satellites de télécommunication comme des stations hertziennes de l’espace, et à une altitude permettant une utilisation permanente du satellite et l’installation de celui dans une orbite le faisant tourner exactement à la même vitesse que la Terre en le faisant rester au-dessus d’un même point fixe.
Outre le contexte de Guerre Froide entre les deux grandes puissances spatiales de l’époque, il s’agissait de montrer dans un premier temps qu’il était possible de transmettre en temps quasi réel des appels téléphoniques et des images vidéo entre 2 points très éloignés que la rotondité de la terre et la puissance des stations hertziennes terrestres ne pouvaient plus assurer (les câbles sous-marins le permettaient mais ils étaient encore très peu nombreux et les capacités de quelques dizaines de lignes, le taux de transfert des données, la qualité et le maintien du signal étaient précaires, d’où le besoin d’un autres système de transmission qui puisse efficacement compléter celui-ci au besoin).
5 ans après le premier satellite mondial, Spoutnik I, celui qui effectuerait pour la première fois un relais en orbite d’images télévisuelles et de voix, Telstar I, est lancé le 10 Juillet 1962. Depuis plus de 2 ans, le projet s’est mis en place autour de négociations et de partenariats et l’installation de stations terrestres adaptées et terminées juste à temps. Il fallait tenir compte pour cela de la position géographique, les extrémités des pays concernés mais aussi leur topographie (paysage dépourvu de toute perturbation potentielle à quelques dizaines de kilomètres : montagne, forêt…) : Andover à l’est des États-Unis, Goonhilly à la pointe sud-ouest du Royaume-Uni, Pleumeur-Bodou au nord-ouest de la France. La mise en service de 2 autres stations en Allemagne (Raisting), en Italie (Fucino) et même au Japon (Tokyo) était également prévue mais les installations ont pris du retard et leur fonctionnement n’aura lieu qu’à partir de 1964.
Telstar I avait principalement une vocation expérimentale. Le satellite mesurait 88 cm de diamètre pour 77 kg et avait l’aspect d’une boule à facettes : 72 plaquettes solaires destinées à fournir l’énergie électrique indispensable au fonctionnement général du satellite, et outre une batterie interne pour le fonctionnement côté ombre de la Terre, l’élément permettant les télécommunications était un tube à ondes progressives relié aux 72 mini antennes cornets émettrices et 48 autres réceptrices toutes positionnées sur l’équateur de Telstar I. Au pôle supérieur, une antenne hélicoïdale servant à la télémétrie et à la détection par les antennes terrestres.
Les antennes terrestres émettrices-réceptrices d’Andover et de Pleumeur-Bodou avaient la forme d’un immense cornet orientable de 380 tonnes, 54m de longueur et 29m de hauteur. Le lancement de Cap Canaveral en Floride par une fusée Thor est un succès, mais Telstar I est situé sur une orbite basse et elliptique (5632 km d’apogée et 952 km de périgée pour un parcours orbital de 2h30 sur une inclinaison de 44,8°). Ce qui ne le rendait disponible simultanément pour les stations américaine et européennes que pendant 20 minutes par orbite et selon le parcours orbital effectué par Telstar. Comme prévu par les calculs, la 6ème orbite, dans la nuit du 10 au 11 juillet 1962 survole l’océan Atlantique et Andover envoie via Telstar I des images montrant la « mire à l’indien » (qui permet le paramétrage des téléviseurs), le drapeau américain, puis une conversation entre Jacques Sallebert (journaliste envoyé par l’ORTF) et le directeur d’AT&T (équivalent américain de nos anciennes PTT). Telstar renvoie ces mêmes images avec succès vers Goonhilly et Pleumeur-Bodou à 0h47 (heure de Paris). Le lendemain, transmissions cette fois de l’Europe vers les États-Unis tout aussi réussies : une émission en direct du Royaume-Uni et une émission enregistrée de la France dans laquelle Yves Montand a les honneurs d’apparaître en interprétant « la chansonnette ».
Les transmissions téléphoniques et télévisuelles de part et d’autre de l’Atlantique continuent régulièrement et sans trop de difficultés, mais Telstar I commence à donner quelques signes de faiblesse en Novembre 1962, une perte de contact d’un mois survient ensuite, que la persévérance des équipes de la NASA parvient à rétablir, mais le fonctionnement reste fragile et ce sont des essais nucléaires soviétiques et américains qui auront finalement raison de la petite sphère de télécommunication le 21 Février 1963, les radiations l’ayant atteint et endommagé irréversiblement les émetteurs. A noter que Telstar I, désormais « cadavre » spatial, continue toujours à orbiter autour de la Terre !…

Schéma de fonctionnement de l’antenne cornet et du radôme (Photo Cité des Télécoms)

 

Le radôme (juste à gauche devant l’arbre, l’antenne de détection de Telstar – Photo monumentum.fr)

 

L’antenne cornet (la seule des 3 antennes à avoir été conservée, celles d’Andover et de Goonhilly ayant été démantelées – Photo granitrosetour.com)

 

Le satellite Telstar (photo NASA)

 

La 1ère image retransmise par Telstar dans le sens Ettats-Unis > Europe (photo Le Télégramme)

Sources sites internet :

Histelfrance : http://telecommunications.monsite-orange.fr/page-5bcf09cf22fb4.html
Télé Satellite : http://www.telesatellite.com/histoire/
Hertzien : http://www.hertzien.fr/
Futura Sciences : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-telstar-1-jour-monde-bascula-948/

Sources livres :

« Histoire des télécommunications en France » Catherine Bertho (Erès, 1984)
« Le patrimoine des télécommunications françaises » Collectif (Flohic)
« Du tam-tam au satellite » Patrice Carré (Presses Pocket)
« Les satellites de télécommunication » collection « Que sais-je » aux éditions PUF (Presses Universitaires de France)

Sources documents (PDF etc…) :

Approche concrète des télécommunications (académie d’Aix-Marseille)
Du sémaphore au satellite (Bulletin UIT 1965)
Histoire des télécommunications (Patrice Carré 1993)

 

 

 

 

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