Vous savez ce qu'est un tube à ondes progressives, ou TOP ? À quoi ça sert, comment c'est fabriqué ? Une nouvelle vidéo vous présente cette merveille technologique, concentré d'innovation, de savoir-faire et de précision. Thales, leader mondial en la matière, perfectionne ce tube depuis plusieurs décennies.

Nos vies sont rythmées par l’utilisation massive de dispositifs à l’état solide – les semi-conducteurs et les puces à microprocesseur présents dans tous les produits électroniques grand public. Pourquoi, dans ces conditions, s’intéresser aux tubes sous vide ? Parce que sans cet objet complexe qui amplifie les signaux des satellites et des radars, beaucoup des appareils dont nous dépendons pour voyager, pour travailler ou pour nos loisirs ne marcheraient pas.

En bref : ce tube fait partie intégrante des émetteurs de sondes spatiales, dont le signal entrant est souvent très faible et dont le signal sortant doit être de forte puissance. Les dispositifs à état solide – qui nécessitent beaucoup d’énergie pour fonctionner et éviter toute surchauffe – ne peuvent assurer cette fonction, surtout vu les distances considérables que les signaux doivent franchir, le temps nécessaire aux transmetteurs pour fonctionner et le volume d’énergie disponible.

Révolutionner les télécommunications

L’histoire de ces tubes, dits à ondes progressives, remonte à près de 80 ans, à la Seconde Guerre mondiale. Rudolf Kompfner travaillait alors sur les radars dans les laboratoires de l’Amirauté britannique. Il a inventé un tube électronique à vide capable d’amplifier des signaux hyperfréquences haut débit, démultipliant ainsi les possibilités des télécommunications sans fil.

Peu après la fin de la guerre, Thales – alors CSF – a créé ses propres centres d’étude et de production spécialisés dans les TOP. L’objectif était de produire des radars et des systèmes de télécommunication qui aideraient à lancer l’industrie spatiale dans les années 1970. Aujourd’hui, Thales est le premier fournisseur mondial de tubes à ondes progressives pour le spatial, la défense et les télécommunications par satellite.

À l’heure actuelle, la plupart des données envoyées par satellite utilisent un amplificateur Thales. Et plusieurs milliers de tubes à ondes progressives Thales ont été lancés en orbite depuis 1974, totalisant plus de 900 millions d’heures de fonctionnement. Ces tubes aident même à transmettre les données de la mission ExoMars et, avec la mission New Horizons, à comprendre les astres aux confins de notre système solaire. Découvrez ici, en détail, toutes les missions auxquelles nos TOP contribuent.

Derrière un tube, plus de 60 compétences

Depuis plus de 70 ans, des femmes et des hommes chez Thales repoussent les limites de la physique pour connecter les personnes entre elles, avec des produits exceptionnels conçus pour durer, même dans les environnements les plus rudes.

Sur nos sites de Vélizy, Thonon et Ulm, ingénieurs, techniciens et opérateurs mettent en commun une expertise inégalée, répartie entre plus de 60 compétences individuelles. Chaque composant est mis au point et testé avec une précision extrême : le succès des missions spatiales, et les télécommunications qui font notre quotidien, en dépendent.

Regardez la vidéo ci-après pour comprendre comment les éléments sont assemblés, et comment fonctionne un tube.

Qu’est-ce qu’un tube à ondes progressives ?   Un tube à ondes progressives amplifie une onde électromagnétique modulée afin de transmettre des données. À l’intérieur de l’enveloppe à vide, l’onde électromagnétique interagit avec un faisceau d’électrons. Tous deux ayant presque la même vitesse, les électrons transmettent leur énergie cinétique à l’onde : c’est l’effet Tcherenkov. Imaginez un avion qui progresse à une vitesse légèrement supérieure à celle du son et dont l’énergie cinétique prend la forme d’une onde sonore. C’est l’idée. L’amplification des ondes électromagnétiques ouvre la voie à de multiples applications, des fours à micro-ondes aux radars et aux satellites. Thales est largement reconnu comme un pionnier et un innovateur en matière de TOP. Nous développons toujours plus cette technologie pour en améliorer encore le rendement électrique et la performance thermique. Dans les hyperfréquences, les tubes à ondes progressives procurent un rendement électrique qui restera inaccessible, dans un avenir proche, aux technologies à l’état solide. D’où leur intérêt dans le spatial, où refroidir les dispositifs électriques est un enjeu majeur. Comment ça marche, un TOP ? Un faisceau d’électrons est extrait d’une cathode chauffée, puis accéléré par un champ électrique statique à l’intérieur du canon du tube. Le faisceau d’électrons interagit alors avec une onde électromagnétique injectée dans une structure à onde lente, une hélice en général, dans laquelle le faisceau relâche environ 30 % de son énergie. En fin de course, les électrons arrivent dans un collecteur déprimé, où une grande partie de l’énergie cinétique restante est récupérée et réinjectée dans le système. Le fait que l’électron circule dans une enveloppe à vide sans aucune perte de résistance ohmique explique pourquoi le rendement total est si élevé, à savoir supérieur à 70 % même à plus de 10 GHz.