Le tir d’impulsions laser intenses dans le ciel peut détourner les éclairs

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Des scientifiques ont démontré que les filaments induits par laser – formés dans le ciel par des impulsions laser courtes et intenses – peuvent guider les décharges de foudre sur des distances considérables.

La tour de télécommunication de 124 m de haut du Säntis en Suisse ; on voit également la trajectoire du laser enregistré avec sa seconde harmonique à 515 nm. Crédit image : Houard et al., doi : 10.1038/s41566-022-01139-z.

La tour de télécommunication de 124 m de haut du Säntis en Suisse ; la trajectoire du laser enregistrée avec sa seconde harmonique à 515 nm est également représentée. Crédit photo : Houard et al., doi : 10.1038/s41566-022-01139-z.

La foudre a fasciné et terrifié l’humanité depuis des temps immémoriaux.

Sur la base de données satellitaires, le taux total d’éclairs dans le monde – y compris les éclairs nuage-sol et les éclairs dans les nuages – est estimé entre 40 et 120 éclairs par seconde, causant des dommages et des pertes considérables.

La protection externe la plus utilisée contre les coups de foudre directs reste le paratonnerre, également appelé tige de Franklin ou paratonnerre.

Le paratonnerre, dont l’invention au 18ème siècle est attribuée à Benjamin Franklin, consiste en un mât conducteur pointu relié au sol.

Il protège les bâtiments et leur environnement immédiat en fournissant un point d’impact préférentiel pour la foudre et en guidant son courant électrique en toute sécurité vers le sol.

Une méthode pour déclencher des décharges de foudre avec une petite fusée traînant un long fil conducteur mis à la terre a été démontrée en 1965.

Contrairement au paratonnerre classique, qui est destiné à être frappé par la foudre qui s’approche de la structure protégée, la technique de la fusée et du fil est destinée à déclencher la foudre de manière artificielle.

Cependant, elle nécessite des fusées et des câbles non réutilisables, dont la chute des débris présente un danger.

L’idée d’utiliser un laser pour déclencher la foudre a été suggérée pour la première fois par Leonard Ball en 1974.

Une première tentative de déclencher et de guider la foudre naturelle avec des lasers a été faite en 1999 en utilisant une combinaison de trois petits lasers pour former une étincelle de plasma de 2 m de long.

Dans les nouvelles expériences, le Dr Aurélien Houard du Laboratoire d’Optique Appliquée-ENSTA Paris et ses collègues ont utilisé un laser de la taille d’une grosse voiture qui émet jusqu’à mille impulsions par seconde.

Ils ont installé le laser à proximité d’une tour de télécommunications de 124 m (407 pieds) de haut, qui est frappée par la foudre environ 100 fois par an, située au sommet de la montagne du Säntis dans le nord-est de la Suisse.

Au cours de plus de 6 heures de fonctionnement pendant l’activité orageuse, le laser a détourné la trajectoire de 4 décharges de foudre ascendantes.

Les observations ont été corroborées en utilisant les ondes électromagnétiques à haute fréquence générées par la foudre pour localiser les impacts.

La détection accrue d’éclats de rayons X au moment des impacts a également confirmé le succès du guidage.

L’un des impacts a été directement enregistré par des caméras à haute vitesse et a suivi la trajectoire du laser sur plus de 50 m (164 pieds).

“Bien que ce domaine de recherche soit très actif depuis plus de 20 ans, il s’agit du premier résultat de terrain qui démontre expérimentalement que la foudre est guidée par des lasers”, ont déclaré les auteurs.

“Ce travail ouvre la voie à de nouvelles applications atmosphériques des lasers ultra-courts et représente une étape importante dans le développement d’une protection contre la foudre basée sur le laser pour les aéroports, les rampes de lancement ou les grandes infrastructures.”

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Photonics.

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