Guidage du faisceau par laser. Cela pourrait être une superpuissance. Cependant, il ne s’agit pas d’un scénario de science-fiction, mais de l’objectif du projet de recherche européen FET-OPEN Laser Lightning Rod, auquel participe le Laboratoire d’Optique Appliquée (* LOA). Le but est de construire un paratonnerre laser pour vous protéger des rayons. Les scientifiques se préparent à le tester en Suisse, au sommet de la montagne Säntis.
Phénomènes de la foudre
Lors d’une tempête, la partie inférieure du nuage devient chargée négativement. Cela entraîne des charges positives à la surface du sol, plusieurs centaines de mètres plus bas. Le résultat est une différence de potentiel pouvant atteindre plusieurs dizaines de millions de volts. Localement, au niveau du nuage ou du sol, le champ électrique peut dépasser le seuil au-delà duquel les électrons sont débarrassés des molécules d’air: l’air est ionisé et une décharge est initiée. Cette décharge progresse vers le haut ou vers le bas selon le cas. Une décharge vers le bas provoque une augmentation du champ électrique au niveau du sol, jusqu’à ce qu’une décharge vers le haut commence. Lorsque ces décharges ascendantes et descendantes se rencontrent, un très fort courant circule du nuage vers le sol, provoquant la foudre et le tonnerre. C’est le coup de foudre.
Le paratonnerre standard, inventé par Benjamin Franklin en 1752, initie la décharge vers le haut au moyen d’une pointe qui renforce localement le champ électrique. Mais il a certaines limites. Par exemple, il ne convient pas aux aéroports ou aux rampes de lancement spatiales, où il est nécessaire de protéger de très grandes surfaces. L’alternative, consistant en des mini-fusées remorquant un câble métallique, a également prouvé son efficacité pour activer la foudre, mais elle est difficile à réutiliser et présente des risques lorsque la fusée tombe.
Un projet européen et une expérience en Suisse
Le projet Laser Lightning Rod consiste à guider les décharges électriques par filamentation laser. Ce phénomène, qui a d’autres applications prometteuses, se produit lorsqu’un faisceau laser intense traverse un milieu tel que l’air. Les effets non linéaires rendent le faisceau très précis. Cela se traduit par l’ionisation des molécules d’air et la formation d’un plasma. «Surtout, l’air soudainement chauffé se dilate, créant un canal à faible densité de molécules d’air», explique Aurélien Houard, coordinateur du projet et chercheur au LOA. Le mouvement des autres particules, comme les électrons dans les rayons, est donc facilité dans ce canal, ce qui en fait un chemin préférentiel pour la décharge ascendante.
Décharge électrique guidée dans un faisceau laser en laboratoire. Crédit: Pierre Walch Un faisceau laser qui guide une décharge électrique dans le laboratoire. Crédits: Pierre Walch
Pour atteindre cet objectif, l’équipe LOA s’est associée à plusieurs partenaires, dont l’Université de Genève, l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne et la société allemande TRUMPF Scientific, qui développe des impulsions laser émettant des picosecondes (d’une durée d’environ deuxième). Ce nouveau laser est plus énergétique que ceux précédemment utilisés pour ce type d’expérimentation, qui crée des filaments plus longs », souligne Pierre Walch, doctorant à LOA. De plus, il se déclenche 1000 fois par seconde, une vitesse qui maintient la faible densité du canal et diminue même un peu plus la densité de l’air après chaque impulsion ». Suite à des tests en laboratoire, l’équipe est mise au défi de déployer ce système, qui pèse une tonne et mesure dix mètres de long, dans les Alpes suisses au sommet du mont Säntis (2502 mètres) pour mener une campagne d’observation de juin à septembre. , lorsque les tempêtes sont fréquentes. Si l’expérience réussit, ce sera la première démonstration réelle qu’un laser peut influencer et guider un faisceau.
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