Comment L'Arme Laser Futuriste De La Marine Américaine Utilise La Technologie Téléphonique De La Vieille École

{h1}

La récente démonstration par la marine américaine de sa nouvelle arme laser, conçue pour faire exploser les drones ennemis du ciel, prouve que ces systèmes n'existent plus uniquement dans le monde de la science-fiction. Mais, l’entraînement initial pour construire des armes laser ne consistait pas à fabriquer des rayons.

La récente démonstration par la marine américaine de sa nouvelle arme laser, conçue pour faire exploser les drones ennemis du ciel, prouve que ces systèmes n'existent plus uniquement dans le monde de la science-fiction. Mais comment fonctionnent ces armes dites à énergie dirigée?

L’idée des armes à laser existe depuis au moins un siècle; l'écrivain H.G. Wells a même imaginé des "rayons de chaleur" dans son roman de 1897 "La guerre des mondes". Les lasers, cependant, sont une démonstration de plusieurs technologies et même de la physique qui n'existaient pas ou n'étaient pas connues avant les années 1960 - et dans certains cas, plus tard que cela.

En partie, la volonté initiale de construire des armes laser ne consistait pas à fabriquer des pistolets à rayons, mais à aider les gens à passer des appels téléphoniques. Selon les experts, ce n'est que lorsque les fibres optiques et les diodes laser bon marché sont disponibles que cette technologie a pu être utilisée pour fabriquer des armes. [7 technologies qui ont transformé la guerre]

"Nous pouvions construire de puissants lasers dans le passé, mais ils n'étaient pas assez petits ni assez puissants pour être déployés tactiquement", a déclaré Robert Afzal, chercheur principal en systèmes de laser et de détection chez Lockheed Martin, l'une des nombreuses entreprises en développement. armes laser pour l'armée. "Avec la technologie laser à fibre optique de haute puissance, nous pouvons maintenant construire un laser puissant et suffisamment petit pour un véhicule tactique."

Le système laser en cours de développement chez Lockheed n’est pas le même que celui présenté le mois dernier par la US Navy, mais la physique et l’ingénierie sont similaires, a déclaré Afzal à WordsSideKick.com.

Faire de la lumière laser

Le mot "laser" est en fait l'abréviation de "amplification de la lumière par émission stimulée de radiations". Pour fabriquer un laser, vous avez besoin d'un médium laser: un matériau émettant de la lumière lorsqu'il est stimulé par de l'énergie. De plus, cette lumière doit avoir une seule longueur d'onde et toutes les ondes lumineuses doivent être en phase, un état appelé cohérence.

Une ampoule au néon génère de la lumière de longueurs d'onde spécifiques, mais ces ondes ne sont pas toutes en phase; ils sont mélangés, avec les crêtes et les creux à différents endroits. Cela rend plus difficile la focalisation de la lumière dans un faisceau qui ne se disperse pas sur de longues distances. Cela signifie également que moins d'énergie est délivrée à tout ce qui est éclairé par cette lumière.

Les ondes lumineuses cohérentes peuvent être plus focalisées. En d’autres termes, les ondes lumineuses d’un faisceau laser se propagent beaucoup moins que celles d’un faisceau de lampe de poche, ce qui dirige plus d’énergie dans un petit point.

Les premiers faisceaux laser dans les années 1960 ont été générés avec des cristaux de rubis qui ont été pompés avec la lumière d'un type puissant de lampe flash. Le cristal a été appelé le moyen de gain.

La lumière intense excitait les atomes du cristal, ce qui générait ensuite les photons, ou paquets de lumière, destinés au laser. Un miroir était à chaque extrémité du cristal et l'un des miroirs était transparent. La lumière serait réfléchie d'un côté et sortirait du côté transparent.

Les lasers plus modernes utilisent les gaz comme milieu de gain, tels que le dioxyde de carbone, l'hélium ou le néon. Ils produisent tous des lasers de différentes longueurs d'onde pour différentes applications. Les lasers à dioxyde de carbone émettent de la lumière infrarouge et sont souvent utilisés comme outils de coupe. [Fait ou fiction scientifique? La plausibilité de 10 concepts de science-fiction]

Plus tard, le laser chimique a été inventé, mais cela ne fonctionnait pas pour les armes de bord. "Les anciens lasers chimiques ont pris beaucoup de volume", a déclaré Mark Skinner, vice-président de l'énergie dirigée chez Northrop Grumman Aerospace Systems. "Ils utilisaient aussi parfois des produits chimiques toxiques." Par exemple, un laser à fluorure d'hydrogène, mis en service pour la première fois en 1969, peut émettre des faisceaux très puissants, mais le fluorure d'hydrogène est dangereux et difficile à manipuler.

La diode laser était une grande innovation. bien qu’ils aient été démontrés pour la première fois dans les années 1960, ce n’est que dans les années 1970 que l’on a construit des lasers à semi-conducteurs capables de fonctionner en continu à la température ambiante. Un peu plus tôt, en 1966, Charles K. Kao (qui allait remporter un prix Nobel de physique en 2009) avait découvert comment transmettre la lumière sur des fibres optiques, ce qui permettait d'utiliser les lasers comme moyen de communication. Ensuite, le développement de lasers à diode bon marché a permis la construction de dispositifs tels que des lecteurs de CD et des matrices de communication laser.

"Vraiment, nous avons mis en place deux révolutions: les télécommunications par fibres optiques et le multiplexage par division d'onde", a déclaré Afzal. Le multiplexage par division d'onde (WDM) est une technique combinant des lasers de différentes longueurs d'onde sur une seule fibre, ce qui permet de pomper plus de puissance à travers un brin de fibre optique. Initialement appliqué aux communications, il est devenu une technologie de prédilection pour les armes à laser, a-t-il déclaré.

Construire un canon à rayons

Mais les armes à laser nécessitent plus que la simple production de lumière laser: elles doivent également transmettre la lumière à une cible avec suffisamment d’énergie pour infliger des dégâts. La puissance du laser est généralement mesurée en watts. La puissance d'un pointeur laser peut être mesurée en milliwatts, mais cela reste suffisant pour blesser les yeux. La puissance des découpeuses laser industrielles est de l'ordre du kilowatt. L'armée a besoin de lasers d'une portée beaucoup plus puissante que celle-ci - des dizaines de kilowatts au moins. [Des soucoupes volantes à l'esprit de contrôle: 7 secrets militaires et déclassifiés de la CIA]

La nouvelle arme laser de la marine américaine, actuellement déployée sur le USS Ponce - un navire de transport amphibie - serait un laser de 33 kilowatts pouvant tirer plusieurs faisceaux pouvant atteindre 100 kilowatts. La Marine a annoncé en janvier qu’elle envisageait de tester une version de 150 kilowatts d’ici un an. (Un porte-parole de la marine a déclaré qu'il ne pouvait pas révéler la puissance réelle du laser.)

La raison de cette puissance élevée est que, même si les lasers sont focalisés sur un point étroit, leurs faisceaux sont toujours dispersés sur de longues distances, ce qui réduit l’énergie fournie à la cible. Un laser endommage sa cible car l'énergie de la lumière réchauffe le matériau touché. En tant que tel, le faisceau doit rester sur une cible pendant un certain temps (plus de puissance signifie moins de temps et donc une arme plus efficace). Une vidéo publiée sur CNN montre le système d'armes laser (LaWS) de la marine entraîné sur une cible pendant environ 1 à 2 secondes, mais aucune de ces spécifications n'a encore été publiée.

Le LaWS à bord de l'USS Ponce est un laser à fibre optique, qui associe des faisceaux pour augmenter la puissance. Alors que les fans de "Star Wars" se rappelleront peut-être l'image de plusieurs faisceaux distincts qui se rejoignent après leur émission par la Death Star, les véritables lasers à faisceau combiné ne fonctionnent pas de cette manière. Au lieu de cela, ils utilisent des fibres optiques pour générer les faisceaux, puis ces faisceaux sont combinés à l'aide d'une configuration de lentilles semblable à un prisme.

"Pensez à la couverture de« l'album latéral de la lune »de Pink Floyd, a déclaré Afzal. "Vous avez un prisme qui combine plusieurs faisceaux en un."

Selon M. Afzal, un autre avantage de la fibre optique est que les faisceaux sont plus "parfaits". Cela signifie qu'il y a moins de diffraction, ou de dispersion de la lumière, qu'avec une lentille traditionnelle (les premiers lasers avaient des faisceaux focalisés par lentilles et les pointeurs laser le font toujours).

Avantages et inconvénients

L'un des plus gros problèmes liés au développement des pistolets laser était de savoir comment les alimenter. Trente kilowatts en une seconde suffisent à éclairer un quartier (une maison moyenne aux États-Unis consomme environ 10 kilowattheures par an). Cela signifie que tout bateau utilisant une arme laser doit avoir une centrale suffisamment robuste pour le gérer. La démonstration de l'USS Ponce a montré qu'il pouvait supporter la charge de puissance.

L'avantage des lasers, et la raison pour laquelle l'armée s'y intéresse, c'est la rapidité. Un rayon laser se déplace à la vitesse de la lumière. Pratiquement, quand une arme laser vise quelque chose, elle va frapper instantanément. Il n'est pas nécessaire de pointer l'arme légèrement en avance par rapport à la cible, comme ce serait le cas si l'armée tentait d'abattre un projectile. Et contrairement à ce qui est décrit dans les films, il n'y a aucun moyen de voir un faisceau laser à moins que quelque chose ne diffuse la lumière. Si le faisceau est visible, il semblerait simplement qu'il soit instantanément "allumé", tout comme un projecteur.

Les lasers sont également peu coûteux à utiliser, selon la marine, car le seul coût est le pouvoir. Cela signifie qu'une fois que l'arme est construite, le prix par coup diminue - un laser ne manque jamais de munitions. Les missiles, en revanche, peuvent coûter des milliers de dollars chacun, a noté Skinner.

Néanmoins, l’utilisation de lasers comme armes présente certains inconvénients. Subrata Ghoshroy, une filiale de recherche du MIT qui a travaillé sur les premières armes à laser dans les années 1980, a noté que les conditions météorologiques pouvaient être un problème. Les faisceaux laser sont composés de lumière, ce qui signifie que le brouillard et les intempéries disperseront cette lumière. La portée en serait réduite, de même que l’énergie dirigée vers la cible.

La chaleur est également un facteur. "La gestion thermique est un problème épouvantable", a déclaré Ghoshroy. La raison en est que tous les kilowatts traversant une diode la chauffent et que la qualité du faisceau finit par se dégrader. Il n'était pas clair, a-t-il dit, combien de fois le laser de l'USS Ponce pouvait tirer ou combien de temps il durerait avant qu'il ne rencontre des problèmes.

Afzal a déclaré que le problème météorologique était commun à de nombreux systèmes d'armes. Les lasers ne sont donc pas uniques en ce sens. Le brouillard, par exemple, arrêterait de nombreux types de lanceurs de missiles ou de canons. "Si vous pouvez le voir, vous pouvez y participer", a-t-il déclaré.

Publié à l'origine sur Science en direct.


Supplément Vidéo: TRACTEUR.




Recherche


Eudoxe De Cnide
Eudoxe De Cnide

En Photos: Les Jets Eclipse-Chasing Visent À Obtenir La Meilleure Vue De La Couronne De Sun
En Photos: Les Jets Eclipse-Chasing Visent À Obtenir La Meilleure Vue De La Couronne De Sun

Nouvelles De La Science


Qu'Est-Ce Qu'Une Hémorragie Cérébrale?
Qu'Est-Ce Qu'Une Hémorragie Cérébrale?

La Perception Des Prédateurs Des Petits Poissons Fait Sensation
La Perception Des Prédateurs Des Petits Poissons Fait Sensation

Scannez Votre Cerveau À La Maison Avec Un Nouvel Appareil
Scannez Votre Cerveau À La Maison Avec Un Nouvel Appareil

Galerie 'Photos' Ufo 'De Curiosity Rover
Galerie 'Photos' Ufo 'De Curiosity Rover

Y A-T-Il Des Antibiotiques Dans L'Eau Potable?
Y A-T-Il Des Antibiotiques Dans L'Eau Potable?


FR.WordsSideKick.com
Tous Droits Réservés!
La Reproduction De Tout Permis Seulement Prostanovkoy Lien Actif Vers Le Site FR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FR.WordsSideKick.com