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5G, l'onde de choc

Plusieurs antennes 5G ont été incendiées en Europe et une chez nous, suite à des rumeurs sur des liens entre la 5G et le Covid-19. ©Bloomberg

La 5G est devenue en quelques semaines un véritable débat de société. Pétitions, antennes brûlées, fake news, rien n'est épargné à ce qui va devenir la norme en matière de télécommunication. Des vitesses de connexion décuplées au prix de notre santé? C’est l’argument phare des anti-5G. Pour mieux comprendre, nous avons décidé de nous plonger dans les méandres de ce qui constitue la 5G: les ondes.

Autant l’avouer, à L’Écho, on a plus pris l’habitude de parler gros chiffres que physique. Mais si on veut traiter la polémique actuelle, il faut bien passer par la case scientifique et revenir à la base. On a donc fait un petit bond en arrière pour retrouver nos quelques notions sur les découvertes d’Heinrich Hertz et ses amis scientifiques. On a surtout fait appel à des experts pour qui présenter l’équation mathématique décrivant l’oscillation d’une onde est aussi banal que d’attacher un élastique à son masque pour une couturière. C’est le cas de Claude Oestges, professeur de l’UCLouvain. Lorsqu’il n’est pas confiné, il y enseigne notamment les cours de physique et de systèmes de communication sans fil.

Vu le CV du professeur, cela commence sans détour. Comment définiriez-vous une onde? La première question posée fait déjà rire Claude Oestges. Pas qu’elle soit stupide. C’est plutôt que la deuxième partie de l’interrogation disant "de manière la plus simple possible tout en restant correcte évidemment" rend l’exercice un chouïa complexe. "C’est l’un des sujets les plus compliqués à contextualiser et simplifier. On décrit quelque chose d’invisible dont on observe seulement les effets", lance-t-il. Après quelques hésitations, voilà comment on peut résumer la notion de base. Une onde consiste en la perturbation d’une ou de plusieurs grandeurs ou champs, et a la caractéristique de se propager. Elle est générée par la mise en relation de deux quantités, par exemple des champs de forces. Dans le cas qui nous concerne, le premier est magnétique, le second électrique. L’oscillation périodique de champs électriques et magnétiques générés par des particules chargées ou des courants électriques forme l’onde électromagnétique. Comme les vagues à la surface de l’eau. Comme le son aussi, "à la différence que le son a besoin d’un support matériel, pas l’onde électromagnétique. Il n’y a pas de son dans l’espace, car pas d’air pour le transporter", précise le professeur. Cette fameuse perturbation électromagnétique a un sérieux atout, celui de pouvoir transporter de l’information.

"C’est le principe même d’une onde de perturber la matière. Mais l’important est de savoir quelles sont les conséquences sur un corps humain dans sa totalité. Il est composé de différents tissus qui ont des interactions entre eux. Et sur ce point, il n’y a pas d’étude qui montre d’effet actuellement."
Guy Vandenbosch
Professeur à la KULeuven et à la tête du groupe de recherche sur les télécommunications et les micro-ondes

La fréquence dans tout ça, ce n’est rien d’autre que l’unité de mesure (en hertz) et qui permet de distinguer une onde d’une autre. Et elles sont nombreuses. Les ondes électromagnétiques se répartissent sur une échelle allant de quelques hertz jusqu’aux rayons X ou gamma, qui montent jusqu’à 1024 hertz. Les ondes radio concernent généralement les fréquences entre 3.000 Hz et 300 GHz (300 milliards de hertz). Un hertz équivaut à une oscillation complète de l’onde par seconde. Graphiquement, cela donne une jolie longue vague. 2,4 MHz correspondent donc à 2.400.000 oscillations en une seconde. Techniquement, cela change surtout la manière dont va être transférée l’information. Plus la fréquence dite porteuse est haute, plus la largeur de bande disponible est grande et donc plus elle pourra transférer une information riche. Côté ‘défaut’, plus l’onde a une fréquence élevée et moins sa portée sera grande. "Cela se constate déjà entre 400 MHz et 3,5 GHz, une plage de fréquences qui couvre le spectre au sein duquel la plupart des transmissions sans fil terrestres se répartissent actuellement. C’est pourquoi, par exemple, le wi-fi à 5 GHz se propage moins bien au sein des habitations que le wi-fi à 2,4 GHz", confirme Claude Oestges.

Un spectre pour plusieurs technologies

À l’heure actuelle, trois technologies (2G, 3G et 4G) squattent une partie du spectre électromagnétique. La 2G a été lancée initialement autour de 900 MHz puis s’est étendue vers 1800 MHz (ou 1,8 GHz). La 3G a ensuite débarqué autour de 2,1 GHz puis a aussi pris un peu de place sur la bande autour de 900 MHz. Pour la 4G, on a attribué un spectre vers 2,6 GHz, mais aussi un peu autour de 1,8 GHz et de 900 MHz… Un joli foutoir dont on vous épargne le détail. Et la 5G dans tout ça? Quand l’État se décidera à les vendre, il lui a réservé pour le moment deux bandes de fréquences. Une bande autour de 700 MHz et une bande vers 3,5 GHz. De nouvelles bandes, donc de nouvelles ondes. Mais en théorie, cela ne veut pas dire spécialement plus d’ondes. Car peu à peu, on délaisse les plus vieilles technologies. La fameuse 5G light, lancée par Proximus en mars dernier, exploite d’ailleurs une partie de la bande que l’opérateur utilisait pour la 3G, mais où de la place s’est faite quand la 4G est arrivée.

"En termes d’exposition, vous êtes des centaines de fois plus exposé par le rayonnement de votre téléphone que par celui de l’antenne."
Claude Oestges
Professeur à l'UCLouvain

Dans l’état actuel donc, la 5G exploite la même gamme d’ondes que les technologies antérieures, mais de façon plus efficace, et donc moins énergivore. Un peu comme un nouveau moteur automobile, qui est forcément plus efficace et moins gourmand que ceux qui sortaient des usines il y a dix ans. Du point de vue des ondes émises donc, il n’y a que peu voire pas de changement actuellement. Dans la pratique, la consommation énergétique pourrait néanmoins ne pas diminuer.  "Si votre voiture est plus efficace et consomme moins, cela ne veut pas dire que vous n’allez pas en profiter pour rouler plus vite ou plus longtemps et avoir, au final, quand même une consommation plus importante", poursuit dans l’exemple Claude Oestges. Autant le redire, ces nouvelles ondes qui seront vendues aux enchères prochainement ne sont pas plus dangereuses que celles déjà utilisées puisqu’elles se situent plus ou moins dans le même spectre.

Une nuance est toutefois à apporter. En parallèle du développement de la 5G sur ces ondes classiques, les ondes millimétriques, situées sur le segment des 25-30 GHz, intéressent les acteurs télécom.

©Mediafin

Au millimètre près

Les ondes millimétriques sont le Saint-Graal pour les experts en télécommunication. Si les promesses de vitesse de téléchargement, temps de latence ou qualité de réseau seront une réalité avec la 5G prévue actuellement, lorsque cette dernière passera via les ondes millimétriques, on nous parle d'un potentiel exceptionnel, mais pas encore maîtrisé. Mais attention, leur portée est plus courte que celle des ondes de fréquence plus basse – en service pour le moment – et elles sont plus facilement arrêtées par des obstacles. "En réalité, la technologie se rapproche plus de celle des ondes optiques, par exemple des ondes de type infrarouge (télécommandes, etc.). C’est comme si, pour fonctionner, vous deviez pointer constamment et directement le faisceau vers la technologie connectée", explique Claude Oestges. Pas simple donc. Surtout quand la technologie en question est un smartphone constamment en mouvement et qui se verrait déconnecté à chaque passage de votre main devant le fameux faisceau. "Il y a encore beaucoup de recherches à faire", confirme le professeur Oestges.

Les ondes millimétriques  ne sont donc pour l’instant pas prêtes à révéler tout leur potentiel, hormis pour des applications ultra-locales. Leur déploiement est pour le moment conditionné à une multiplication exponentielle des antennes, en raison de leur faible portée. À terme, les bandes de fréquences de 26 GHz, qui sont celles qui correspondent aux ondes millimétriques, devraient également être mises aux enchères pour la 5G. Il faudra encore du temps et il est déjà certain qu’elles ne feront pas partie de la première vente aux enchères. Les opérateurs télécom sont néanmoins très intéressés par ces ondes, car le spectre y est peu encombré. Cela signifie que les opérateurs peuvent chacun profiter de larges blocs de fréquences et donc offrir des vitesses de connexion de plusieurs giga-octets par seconde à leurs clients.

Quels effets sur la santé?

En attendant le développement du millimétrique, parlons effet sur la santé des ondes actuellement utilisées par le secteur. Avant d’entrer dans le vif du sujet qui agite la toile, rappelons que d’autres technologies trouvent également leur place dans ce fameux spectre, comme le wi-fi, les ondes radio, les babyphones... Mais alors, toutes ces ondes électromagnétiques, sont-elles dangereuses? Certaines le sont effectivement. Et pas qu’un peu. Ce sont les ionisantes.

"Si vous voulez stopper la 5G, il faut alors aussi retirer les ondes 2G, 3G et 4G."
Guy Vandenbosch
À partir des rayonnements ultra-violets, la fameuse perturbation créée par l’onde est capable de s’attaquer à la structure même d’un atome. Elle peut la modifier pour en faire un ion, soit un atome qui a gagné ou perdu des électrons, comme le dit notre cours de secondaire de chimie. Les UV ou les rayons X font partie de celles-là. Pas les ondes radio. Mais comme toutes les ondes électromagnétiques, ces dernières ont au moins un effet confirmé: l’effet thermique. L’onde, avec la perturbation qu’elle génère, met en mouvement toutes les molécules contenant un champ électronique, comme l’eau. Cela a son utilité dans la cuisine. Lorsque vous mettez vos pâtes de la veille dans le micro-ondes, leurs molécules d’eau s’agitent, provoquant une déperdition d’énergie qui se traduit en chaleur et réchauffe votre repas gastronomique. Une échelle permet de quantifier cet effet. Elle est exprimée en watt par kilo.

Le corps humain est plein d’eau. Du coup, si vous vous retrouvez par le plus grand des hasards dans un micro-ondes, on ne donne pas cher de votre peau. Pour éviter que vous vous mettiez en danger sans le savoir, l’ICNIRP (l’institut mandaté par l’OMS pour faire des recommandations) a mis en place des normes sur la base de ce qu’il a pu observer. Globalement, il a constaté un échauffement du corps humain à partir d’une exposition à une onde émettant 4 watts par kilo. Une exposition à ce niveau peut entraîner une hausse minime de la température du corps (ce qui, cela dit, arrive aussi quand vous partez faire un footing). Pour y faire face, le corps dispose de différents mécanismes comme la transpiration. Mais afin d’éviter le moindre risque, l’ICNIRP a pris une jolie marge par rapport à ces premiers effets. La norme impose aux antennes de ne pas émettre au-delà de 0,08 watt/kilo, soit 50 fois moins que les premiers signes observés. Cette recommandation est aujourd’hui celle de l’OMS, qui l’a traduite en volt par mètre et qui correspond à une limite maximale de 41,2 V/m.

L’autre effet est biologique. Mais celui-là ne fait pas consensus aujourd’hui. Certaines études émettent l’hypothèse que les ondes pourraient avoir certaines incidences sur le développement de cancer. "Ce qui est certain aujourd’hui, c’est que nous n’avons pas vu d’explosion du nombre de cas", assure Guy Vandenbosch, professeur à la KULeuven et à la tête du groupe de recherche sur les télécommunications et les micro-ondes. Pourtant, plusieurs études permettent de voir des effets lorsque les ondes sont émises directement sur des tissus humains isolés (muscle, sang…). Rien de quoi impressionner notre expert. "C’est le principe même d’une onde de perturber la matière", sourit Guy Vandenbosch. "Mais l’important est de savoir quelles sont les conséquences sur un corps humain dans sa totalité. Il est composé de différents tissus qui ont des interactions entre eux. Et sur ce point, il n’y a pas d’étude qui montre d’effet actuellement", assure le professeur louvaniste.

Concernant les risques de développement de cancer, le Circ, le Centre international de recherche sur le cancer, a décidé de classer les ondes télécom comme ‘peut-être’ cancérigènes  (groupe 2B, dans son classement). Un large groupe où on retrouve des dizaines de substances et mélanges. Dans le tas, on retrouve des noms étranges comme l’Azirdine et le diisocyanate de toluène, et des plus communs comme la fougère, la viande rouge, les aliments conservés dans le vinaigre ou le talc pour bébé.

À chacun sa norme

Voilà pour les effets. Reste à connaître notre exposition. C’est là que ça se complique à nouveau. Suite à ce qui ressemble méchamment à une incohérence, ce sont les Régions qui se chargent de la régulation sur les émissions à ne pas dépasser. Comme nous sommes en Belgique, la législation est un joli montage, différent selon chaque Région. Aujourd’hui, la norme à Bruxelles est de 6 volts par mètre par antenne, ce qui en fait la plus exigeante du pays et même d’Europe. Les plus ‘laxistes’ sont les Wallons, avec une norme d’émission maximale par antenne et par technologie de 3 V/m. Donc 3 V/m pour la 2G, 3 V/m pour la 3G, 3 V/m pour la 4G. Soit un maximum de 6 V/m. Pas 12 V/m? Non, 6 V/m. Pourquoi? Grâce à la magie des maths qui complexifie l’histoire. Comme pour l’intensité du son, l’intensité du rayonnement électromagnétique ne suit pas une échelle linéaire, mais exponentielle. Elle est définie par le produit de nos deux champs (électrique et magnétique), autrement dit, le carré. Pour les plus visuels, en exemple, cela donne ceci: si vous êtes à 10 cm d’une antenne (0,1 m) et que vous vous éloignez à 10 mètres de l’antenne, votre exposition n’est pas 100 fois moindre, mais 10.000 fois moindre (100²).

En réalité donc, la physique fait que, pour une puissance d’émission donnée, l’exposition aux ondes diminue extrêmement vite avec la distance prise par rapport à l’émetteur de l’onde. Dans le débat qui nous occupe, s’il faut désigner un grand méchant loup, il faut sans doute plutôt se tourner vers le smartphone, également émetteur d’ondes avec le sérieux inconvénient qu’il le fait en étant collé à votre oreille. C’est indiqué dans votre garantie, votre smartphone peut émettre jusqu’à 2 watts/kg.

L’émission d’ondes du smartphone n’est pas fixe (comme pour l’antenne-relais d’ailleurs). Elle dépendra de votre éloignement de l’antenne. Pour simplifier, plus vous êtes loin, plus le smartphone doit émettre pour ‘retrouver’ son antenne relais. En cas de trop mauvaise connexion,  la communication se coupe d’ailleurs pour ne pas dépasser cette fameuse limite. "En termes d’exposition, vous êtes donc des centaines de fois plus exposé par le rayonnement de votre téléphone que par celui de l’antenne", assurent les deux professeurs. "Pour être honnête, je ne sais pas vraiment pourquoi le débat se limite systématiquement aux antennes et pas aux smartphones. Les gens voient sûrement l’intérêt qu’ils dégagent du smartphone, mais pas de l’antenne-relais, qui n’est pas non plus très esthétique", explique Claudes Oestges. "Il y a aussi le principe de choix. Vous avez le choix de ne pas utiliser votre smartphone. Votre exposition à une antenne n’est en revanche pas toujours un choix", ajoute Guy Vandenbosch.

Reste encore à savoir l’effet à long terme, après 50 ans ou plus d’exposition. Impossible pour le moment, les ondes utilisées ici ne sont vieilles que d’une trentaine d’années. En attendant, les anti-5G sont donc favorables à un principe de précaution. L’idée est simple: on ne sait pas donc on évite. Sur papier, ça tient effectivement plutôt bien la route. "C’est une position inconsistante", coupe le chercheur de la KULeuven. "Les ondes 5G sont dans le même spectre que les autres", rappelle une nouvelle fois Guy Vandenbosch. "Si vous voulez stopper la 5G, il faut alors aussi retirer les ondes 2G, 3G et 4G". Il faut aussi évaluer l’intérêt d’une évolution, explique-t-il. "Aujourd’hui, dans l’innovation, on utilise le principe du ‘societally responsible innovation’". On continue l’innovation tant qu’elle reste globalement plus bénéfique que néfaste. Et sur ce point, les ondes exploitées par les réseaux télécom ont toute leur place dans la société. "La cigarette est aujourd’hui toujours tolérée, mais provoque des cancers. C’est prouvé. À l’inverse, aucun bénéfice sociétal ne peut être raisonnablement associé au fait de fumer. Pour l’exploitation des ondes, aucun effet négatif n’a encore été prouvé à long terme. En revanche, le nombre de vies sauvées via le développement de réseaux télécom est bien réel."

Les prévisions météo, véritables victimes de la 5G

On sait peu de choses sur l’impact réel qu’aura la 5G et encore moins pour la 5G millimétrique ou la super 5G, pour faire plus simple. Par contre, une chose est certaine, les prévisions météo seront les grandes perdantes de cette avancée technologique. Les ondes millimétriques oscillent aux alentours de 26 GHz, jusque-là tout va bien.

Sauf que c’est ce "aux alentours" qui pose un gros problème aux météorologues du monde entier, nous confirme un spécialiste. Pour réaliser les prévisions météo, ils observent la fréquence de vibration de la vapeur d’eau, qui se situe entre 23,6 et 24 GHz. Vous l’aurez remarqué, ce n’est pas la même fréquence. C’est ici qu’intervient ce qu’on appelle l’effet de bord. Quand une antenne émet une onde à 24,25 GHz, cela émet également dans les fréquences proches, faiblement certes, mais suffisamment pour entraver le travail des météorologues.

Quand des millions d'antennes vont émettre en 5G millimétrique, l'accumulation des ondes flirtant avec les 24 GHz va se transformer en bruit, gênant les relevés des stations satellites météo. Selon certains spécialistes, la qualité des prédictions météo pourrait diminuer de 30%. Et autant vous dire que les météorologues n’ont pas le luxe de pouvoir changer de fréquence en cas de besoin.

 

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