Boffins contrôle les coups de foudre avec des lasers

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  • Vidéo Les scientifiques ont pour la première fois démontré qu’un laser peut agir comme un paratonnerre pour disperser ces décharges atmosphériques dangereuses.

    Bien que des démonstrations en laboratoire aient prouvé le concept, une expérience menée sur la montagne Säntis dans le nord-est de la Suisse fin 2021 – et détaillée uniquement dans Nature cette semaine – a montré qu’il fonctionne dans la nature lorsqu’un laser térawatt à taux de répétition élevé a été utilisé pour détourner un coup de foudre de plus de 50 mètres.

    Un groupe dirigé par Aurélien Houard, ingénieur de recherche à l’ENSTA Paris, a montré sur plus de six heures de fonctionnement lors d’une activité orageuse, que le laser a dévié le parcours de quatre décharges de foudre vers le haut.

    “Dès le premier coup de foudre utilisant le laser, nous avons constaté que la décharge pouvait suivre le faisceau sur près de 60 mètres avant d’atteindre la tour, ce qui signifie qu’elle augmentait le rayon de la surface de protection de 120m à 180”, a déclaré le professeur Jean-Pierre Wolf. , du Département de physique appliquée de l’Université de Genève.

    “Lorsque des impulsions laser de très haute puissance sont émises dans l’atmosphère, des filaments de lumière très intense se forment à l’intérieur du faisceau. Ces filaments ionisent les molécules d’azote et d’oxygène de l’air, qui libèrent alors des électrons libres de se déplacer. Cet air ionisé, appelé plasma, devient un conducteur électrique.”

    Le laser a été émis en impulsions picosecondes à 500 mJ, une longueur d’onde de 1 030 nm et un taux de répétition de 1 kHz à proximité d’une tour de télécommunications de 124 m qui est frappée par la foudre environ 100 fois par an.

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    Couvert par Nature Photonics cette semaine, le résultat a été confirmé en utilisant des ondes électromagnétiques à haute fréquence générées par la foudre pour localiser les impacts. Une rafale de rayons X au moment des frappes a également confirmé les conclusions.

    Les paratonnerres ont été détaillés pour la première fois par Benjamin Franklin – père fondateur américain et polymathe acclamé – qui, grâce à une série d’expériences, a produit un système fonctionnel vers 1760. Mais depuis lors, la technologie n’a pas beaucoup progressé, et l’équipe pense que l’idée pourrait être développé pour protéger les zones à haut risque de tempêtes.

    Il y a environ 1,4 milliard de coups de foudre à travers le monde chaque année. Les coûts totaux des dommages à l’industrie et aux biens sont estimés entre 8 et 10 milliards de dollars par an aux États-Unis seulement.

    Les chercheurs ont déclaré que les travaux pourraient aider à l’étude de la physique des lasers dans l’atmosphère et conduire au développement de nouveaux systèmes de protection contre la foudre.

    “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 la foudre guidée par des lasers. Ce travail ouvre la voie à de nouvelles applications atmosphériques des lasers ultracourts et représente une avancée importante dans le développement d’une protection laser contre la foudre pour les aéroports, les rampes de lancement ou les grandes infrastructures », ont-ils déclaré. ®

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