StarWars-Universe.com utilise des cookies pour faciliter votre navigation sur le site, et à des fins de publicité, statistiques, et boutons sociaux. En poursuivant votre navigation sur SWU, vous acceptez l'utilisation des cookies ou technologies similaires. Pour plus d’informations, cliquez ici.  
Bouclier déflecteur
  • Catégorie Véhicules
  • Date 30/11/2018
  • Auteur(s) Xendor
  • Comment se protéger de toutes les agressions de l'espace.

  • Note du staff SWU
     (aucun commentaire disponible)
  • Note des internautes
     (aucun commentaire disponible)
Le dôme bouclier des Gungans © Star Wars La Menace Fantôme, Lucasfilm  Le bouclier invisible de l'Étoile de la Mort © Star Wars Le Retour du Jedi, Lucasfilm

Nombreux sont les films de science-fiction qui regorgent de vaisseaux spatiaux, d’armées et donc de combats.

Mais qu’y a t-il de plus vulnérable qu’un vaisseau spatial dans l’espace ? Cet environnement particulièrement hostile ne permet aucune erreur, aucune dépressurisation, car c’est la mort assurée. A cette fragilité indéniable, s’ajoute une pollution sous-jacente ; en effet, ce sont des milliers de débris qui orbitent autour de notre planète. Leurs tailles sont très variables, mais même un débris minuscule peut détruire un satellite en le traversant de part en part. Les satellites orbitent à des vitesses vertigineuses (3 à 13 fois la vitesse d’une balle), il est donc facile d’imaginer avec quelle violence les débris peuvent percuter les objets orbitant au-dessus de nos têtes.

Heureusement, ces milliers de débris et de satellites sont séparés par des distances bien trop grandes pour que les collisions soient fréquentes… pour le moment en tout cas.

Les spationautes qui occupent l’ISS ne sont pas non plus à l’abri du rayonnement nucléaire du Soleil. En effet, un astronaute reçoit 5 millisieverts par semaine. A titre de comparaison, en France, en fonction de l'altitude et de la région, la dose reçue varie entre 1 et 5 mSv par an. Un employé dans le nucléaire ne peut pas recevoir une dose supérieure à 20 mSv / an. Les radiations doivent également être prises en compte pour quiconque veut voyager dans l’espace.

Pour contrer tous ces inconvénients, les auteurs de science-fiction ont trouvé une parade très efficace : le « bouclier » également appelé « champ de force ».

 

Le bouclier antique de Sparte illustré dans le film 300 © Legendary Pictures, Virtual Studios, Cruel and Unusual Films la fameuse tuile HRSI de la navette spatiale constituée notamment de fibres de silice et d'une couche de borosilicate © NASA BEAM, le module gonflable protégé par du kevlar © NASA

Qu’il soit fait de bronze ou de polymères, le rôle d’un bouclier est de bloquer une agression physique extérieure. Pourtant, on est bien loin d’un champ de force souvent impénétrable et invisible dans la fiction.

 

 

Bloquer les radiations

Plusieurs types de boucliers sont à l’étude, mais l'un des plus populaires est sans doute le mur d'eau (WW en anglais). Les vaisseaux spatiaux seront entourés de poches d’eau reliées entre elles dans l'esprit d'un circuit complexe mais vertueux. En effet, l'eau potable, les excréments et l'air du vaisseau forment un ensemble, ce qui permet également de produire des algues et de recycler une partie de l'eau usée. Selon un rapport de la NASA, l’hydrogène est très efficace pour bloquer les radiations. Le dihydrogène contenu dans l’eau arrête le rayonnement solaire et évite sa propagation. De plus, l'eau ne devient pas radioactive pour autant ; elle est donc entièrement utilisable dans le circuit de recyclage.

Multiplier les épaisseurs n’est d'ailleurs pas aussi pertinent qu’on pourrait le croire. En effet, si l’utilité paraît évidente pour se protéger des micrométéorites, ce n’est pas intéressant lorsqu’il s’agit du rayonnement solaire. Les radiations sont propagées si elles traversent plusieurs épaisseurs (création de nouvelles particules), d’où l’intérêt de les stopper le plus tôt possible, avec de l’eau qui contient d’ailleurs plus de nucléons qu’un morceau de métal pour le même volume.L'atmosphère et la magnétosphère © ESA

Si ce bouclier de murs d'eau permet de lutter contre les vents solaires et le rayonnement cosmique, il n'est cependant pas parfait. D'après Ruth Bamford, une scientifique du Laboratoire Rutherford Appleton (RAL, Angleterre), cette solution est insuffisante. En effet, le problème des éruptions solaires reste insoluble : même avec une épaisseur de 3 mètres de béton, les cosmonautes ne seraient pas en sécurité. Les violentes radiations d'une éruption solaire pourraient tuer un équipage en à peine quelques heures. Ruth Bamford propose de conserver l'étage supérieur de la fusée pour l'orienter face au soleil et ainsi protéger l'équipage durant son voyage.

Francis Cucinotta, responsable de la radioprotection à la NASA, explique que nous n'avons encore jamais affronté de tempête solaire dans l'espace. Celle d'août 1972 qui s'est produite entre Apollo 16 et 17 aurait pu apporter une dose de 4000 millisieverts à un astronaute arpentant la surface lunaire. Cependant, il relativise en expliquant qu'on ne reste pas exposé à l'approche d'une tempête et que les parois de la capsule Apollo auraient atténué ce rayonnement. La dose reçue aurait été « seulement » de 350 millisieverts...

Ce dont on se rend compte à la lumière de ces premiers éléments, c'est que la Station Spatiale Internationale est bien plus à l’abri qu'un vaisseau parcourant le système solaire. Et c'est d'abord parce qu'elle est en orbite basse, sous la protection du champ magnétique de la Terre.

 

 

Bloquer les lasers

Pour protéger des cibles terrestres, les œuvres de fiction utilisent parfois des boucliers que l'on pourrait qualifier d'électromagnétiques.

Un sous-traitant de la Défense britannique, BAE Systems, travaille sur une lentille atmosphérique laser (LDAL). Le principe est basé sur deux phénomènes naturels :

  • la propagation ionosphérique : l'ionosphère est l'atmosphère supérieure de la planète composée de gaz auxquels les ultraviolets ont arraché un électron. Ces gaz ionisés ont la capacité de réfléchir (faire rebondir) une onde. Par exemple, une onde radio sera émise sur une plus grande distance.

  • Les mirages (le désert, la route, la neige) : l'impression de la présence d'un lac, d'une flaque ou d'un bâtiment vient de la différence de température entre le sol et les couches d'air supérieures. La lumière qui parvient à l'observateur a été comme écrasée, pliée. On interprète alors ce que l'on voit comme une illusion, alors qu'en fait le mirage n'est pas une illusion. Une illusion ne peut pas être photographiée. Le mirage est la vision normale pour l'observateur d'un phénomène physique classique bien concret mais déformé.

 Le bouclier de plasma protège d'une attaque laser © vue d'artiste BAE SystemLe faisceau laser fabrique une lentille © vue d'artiste BAE SystemUn avion transportant un laser à haute puissance, va donc diriger son faisceau sur une zone de l'atmosphère pour la chauffer et fabriquer une sorte de lentille de plasma sur le principe du mirage. Cela lui permet de surveiller l'ennemi à une grande distance mais également de se protéger d'une contre-attaque laser en se servant de cette lentille comme d'un bouclier.

Sur ce principe, des étudiants de l’Université de Leicester ont posé les mêmes bases à leur raisonnement. Leur but étant de protéger un vaisseau tout entier, en retenant le plasma autour des parois. Plus le plasma est dense, plus le bouclier est impénétrable pour les armes énergétiques. Idéal, pas vrai ?

Même si théoriquement cela serait possible, 4 problèmes majeurs nous font renouer avec la fiction :

  • il faudrait des aimants immenses et une quantité d'énergie disproportionnée pour contenir le plasma autour du vaisseau.

  • Le bouclier fonctionne dans les deux sens... c'est à dire que le vaisseau serait bien à l'abri, mais ne pourrait pas riposter car ses tirs ne passeront pas non plus au travers du bouclier (sauf si ce sont des armes conventionnelles)

  • il serait probablement impossible d'avoir un visuel direct au-delà du bouclier. Il faudrait utiliser une caméra ultraviolette, et même cette hypothèse reste à vérifier (notons que chez BAE System, on observe simplement une cible très lointaine par effet de lentille).

  • si théoriquement, ce bouclier résistera parfaitement aux rayons lasers, il n'en est rien en ce qui concerne les attaques balistiques. Un missile, une balle, une flèche, même un caillou pourraient passer au travers de ce type de bouclier, pourvu qu'il résiste à la chaleur du plasma.

D'après BAE System, il faudra patienter jusqu'en 2057 pour voir apparaître son LDAL. Même si un brevet est déjà déposé et que l'idée est scientifiquement valable, on peut se poser des questions sur la pertinence d'annoncer un projet ayant une date d'échéance aussi lointaine (surtout dans la Défense).

Quant à l'exercice de style des étudiants, ils admettent eux-mêmes être dans une impasse.

Cela étant dit, il ne faut pas sous-estimer la réalité des armes laser capable de détruire instantanément un drone par exemple (nous en parlerons dans un prochain article).

Avant de passer à la suite, un mot sur le programme baptisé HAARP, (programme Une partie du projet HAARP, en Alaska © Geosciencede recherche haute fréquence sur l'activité auroral).

Il est financé par la marine et l'armée de l'air américaine, ainsi que l'Université d'Alaska et la DARPA.

Il a pour but d’étudier l’ionosphère grâce à l’émetteur haute fréquence le plus puissant au monde. L’instrument de recherche ionosphérique (IRI) peut exciter une zone d’ionosphère à des fins d’études scientifiques.

L’observation de l’activité aurorale, de l’ozone, des orages magnétiques et de l’ionosphère dans sa globalité, sont des sujets sur lesquels il n’est pas facile de se faire médiatiser. HAARP étudie en même temps les impacts sur les systèmes de navigations satellite, le réseau électrique (notamment les lignes à haute tension) ainsi que les communications radio en général.

Le sujet étant complexe, certaines théories du complot ont vu le jour, comblant le vide entretenu par une mauvaise communication.

 

 

Bloquer les dégâts physiques

Il existe une unité de mesure approximative pour les blindages. Depuis la Seconde Guerre Mondiale, le Blindage Homogène Laminé sert de référence comme unité de mesure universelle. Ce blindage d'acier est la protection contre un projectile anti-char. Avec l'arrivée de munitions perforantes, on parle désormais d'équivalent BHL pour les protections les plus sophistiquées.

Le célèbre char Leclerc dont le blindage est l'un des plus résistants © Ministère de la DéfenseLes dégâts engendrés par des balles, des roquettes et même des obus, peuvent être facilement bloqués. Pourvu qu’on y mette le prix, les blindages sont de plus en plus résistants. Malgré l’efficacité des obus perforants à l’uranium appauvri (utilisé dès mars 1944 par l'armée allemande) la plupart des tirs peuvent être bloqués grâce à l'alliage de blindages classiques ainsi que de blindages composites.

Pour bloquer un obus perforant, il faut le « laisser perforer » la couche de blindage classique pour que son dard explose sur la seconde couche de revêtement. L'inclinaison du blindage, ses particularités structurelles et composites (structure en nid d'abeilles, « sandwich acier-caoutchouc », blindage explosif) font que le projectile ne peut pas traverser.

Il faut préciser qu'il est particulièrement difficile de trouver des exemples concrets et d'éplucher leurs caractéristiques techniques pour des raisons de secret militaire.

Sur un principe assez similaire, le bouclier Whipple (de son inventeur Fred Whipple) est un ensemble d'au moins deux fines épaisseurs de blindage ayant pour but de répartir et diminuer l'impact des micrométéorites sur les engins spatiaux (ex : la Station Spatiale Internationale, les sondes et les satellites).Une partie du bouclier Whipple de la sonde Stardust © NASA

On note tout de même le développement d'un nouveau type de blindage réactif électrique basé sur un condensateur à haute capacité. Cette protection serait capable de vaporiser une charge creuse, annulant ainsi sa capacité de pénétration. Le jet de métal en fusion provoqué par l'impact d'une roquette serait arrêté par des dizaines de milliers d'ampères. Le reste ne serait qu'un mélange de débris fondus et pulvérisés qui se dispersent autour du blindage.

Cette « armure intelligente » équiperait également une prochaine génération de tanks mais surtout de véhicules militaires. En effet, ce blindage est léger (1 à 2 tonnes contre 10 fois plus pour un blindage classique) serait donc parfaitement adapté pour des véhicules légers. Cette théorie était évoquée en 2001 par Mike Zoltowski de l'US Army Research Laboratory. Cependant, en 2002, des tests de principe ont été effectués par un laboratoire de la Défense Britannique qui travaillait sur le projet depuis 6 ans. Les porteurs de ce projet (financé par des centaines de millions de dollars américains) espéraient un déploiement d'ici les années 2010-2015. Aucune observation directe n'est venue le confirmer. De plus, cette solution n'est pas sans faille, car les véhicules légers seraient toujours à la merci des pointes au tungstène ou de l'uranium appauvri des obus des chars ; sans parler des bombardements ou des mines. C'est une solution spécifique qui répond à un problème spécifique. Rien ne permet de dire ce qu'est devenu ce projet à l'heure actuelle.

 

 

Bloquer l'onde de choc

Dans la réalité, comme dans la fiction, une explosion dégage une puissante onde de choc. Cette onde peut être dévastatrice car c'est Le météore de Tcheliabinsk (Russie) © Andreï Yarantsev, Kyodo AP, Barcroft Mediaquelque chose de physique. Par exemple, le « bang » supersonique (passage du mur du son) génère une onde de choc capable de faire sauter les vieilles fenêtres des maisons. C'est d'ailleurs pour cette raison que l'armée de l'air française avait demandé à ses avions de chasse de limiter les passages en rase-motte. Le même problème a été rencontré au début du vol du Concorde dont le trajet a finalement été dévié du survol des habitations.

L'onde de choc supersonique peut également être d'origine naturelle. En 2013, le superbolide de Tcheliabinsk (Russie) entre dans l'atmosphère à 19 kilomètres par seconde (55 fois la vitesse du son !). Le météore d'une quinzaine de mètres explose alors et se fragmente à une altitude de 30 km. Les ondes de choc successives ont endommagé 3600 bâtiments, fait plus de 1000 blessés et coûté 25 millions d'euros.

Bloquer des dégâts physiques est donc inutile si l'onde de choc n'est pas, elle aussi, stoppée net.

C'est l'objectif de BOEING qui ne fabrique pas seulement des avions. La recherche militaire de l'entreprise a permis de déposer un brevet pour un système qui n'a pas encore été testé dans le réel.Principe du système de bouclier contre les ondes de choc © Boeing, Patent Yogi

Le but paraît simple : si une explosion est détectée, le système fabriquera un champ de force pour bloquer l'onde de choc. Un arc électromagnétique va fabriquer un plasma en chauffant les molécules d'air et d'eau. Ce dernier va réfléchir, amortir ou dévier l'effet de souffle (également appelé « Blast » en anglais).

Cependant, BOEING n'a pas communiqué sur d'éventuelles avancées dans leurs travaux depuis 2015 (date du dépôt de brevet). La théorie, c'est bien... la mise en pratique vaudrait le détour...

 

 

On l'a vu, les boucliers sont compliqués à mettre en œuvre.

Mais allons plus loin : êtes-vous déjà monté dans un vaisseau spatial ? Non ? Et si je vous dis que vous êtes nés dessus ?

 

 

De la Terre à la Lune

La Terre tourne autour du Soleil à 100 000 km/h. Mais elle se déplace également à l'intérieur de notre Voie Lactée, en tournant autour Voici, avec un trait d'humour, à quoi ressemble vraiment notre planète dans l'Univers © Uttinide son centre, à la vitesse de 230 kilomètres en une seconde. Notre Voie Lactée file vers la galaxie d’Andromède à 120 km/s. Le Groupe Local, dans lequel elle se trouve, se déplace lui-même à la vitesse de 500 km/s en direction de l’Amas de la Vierge. Ces amas font partie du Superamas de la Vierge. Ce superamas fait lui-même parti d’un magnifique ensemble qui englobe, au final, pas moins de 100 000 galaxies. Ce groupe de superamas porte le joli nom de Laniakea. Laniakea se déplace également à travers le Cosmos, en direction d'un autre groupe de superamas du nom de Shapley.

Notre immense vaisseau spatial, nommé la Terre, voyage donc à près de 2,1 millions de kilomètres par heure dans l’Univers...

Bien sûr, vous allez me dire que cela ne résout pas le problème et vous vous demandez sans doute pourquoi cette image ?

La Terre possède un bouclier atmosphérique qui pulvérise la plupart des objets entrants et nous protège d'une partie des radiations.

- la vapeur d'eau bloque une partie du rayonnement infra-rouge

- la couche d'ozone bloque une partie du rayonnement ultra-violet

- l'oxygène bloque une partie des rayons X et des rayons gamma.

Le champ magnétique qui protège la Terre des agressions solaires et cosmiques © NASALa Terre possède également un champ magnétique puissant qui nous protège du vent solaire et de la plupart de ses tempêtes.

Le Laboratoire Rutherford Appleton (RAL) dont nous parlions au début de l'article, travaille justement sur le principe du champ électromagnétique terrestre.

Dès les années 60, des scientifiques du RAL ont tenté de reproduire la magnétosphère terrestre pour l'utiliser comme système de propulsion ; sans succès. Des recherches similaires ont ensuite été entreprises par une équipe de l’Université de Washington dans les années 2000. Leur Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion n’a pu aboutir, faute d’expérimentations concrètes.

Le RAL s’est ensuite penché sur le projet d’une mini-magnétosphère artificielle. Ruth Bamford en est désormais le porte-étendard. Pour se protéger des radiations, le plomb et le béton sont bien trop lourds à envoyer dans l'espace (avec des résultats discutables). C'est donc tout l'intérêt d'un champ magnétique.

Le problème, comme nous l’avons vu, c’est que pour une protection efficace, il faudrait un champ magnétique énorme et donc une quantité d’énergie trop importante. Le docteur Bamford propose donc d’adapter cette solution. Elle veut capturer les particules ionisées du vent solaire (protons, électrons, etc) pour créer un champ électrique maintenu par un champ magnétique plus modeste que celui évoqué précédemment. C’est cette complémentarité qui permet de dévier les particules dangereuses pour les astronautes, au même titre que l’association de la magnétosphère et de l’ionosphère nous protègent d’une partie des radiations sur Terre. Bien sûr, ce bouclier de plasma solaire n’est pas assez épais pour bloquer des balles ou des météorites. En revanche il serait particulièrement efficace pour protéger les astronautes des radiations lors de missions dans le système solaire.

Comment créer le champ magnétique qui permet tout cela ? Ruth Bamford explique que le plus pratique serait d’avoir un aimant supraconducteur. Il serait alimenté par l’énergie globale du vaisseau. Reste à connaître quelle type d’énergie sera utilisée (nucléaire, solaire), ainsi que sa consommation.

L’avantage est la réactivité du système et la facilité à l’alimenter même en continu. En cas de tempête solaire, il serait possible de vider des cartouches de gaz pour alimenter le bouclier plus rapidement. Et le docteur Bamford affirme qu’il ne faudrait pas plus de l’équivalent d’un extincteur pour un voyage Terre-Mars.

Mais qu’en est-il en pratique ? Ruth Bamford explique qu'un bouclier de mini-magnétosphère est déjà en fonctionnement dans l’espace, sur notre Lune.

Sur la Lune, l'atmosphère et l'ionosphère sont absentes. Son cœur étant refroidi depuis très longtemps, toute la Lune est également La mini-magnétospère de Reiner Gamma, sur la Lune. On voit qu'elle n'est pas liée au relief © NASAdépourvue de champ magnétique. Toute ? Non. Plusieurs zones résistent encore et toujours aux agressions des vents solaires. La plus célèbre, Reiner Gamma, a cette caractéristique d'être très blanche. On nomme ces zones « tourbillons lunaires » pour les distinguer de simples cratères d'impact. Partout ailleurs sur la Lune, l’empreinte des vents solaires est facile à identifier par sa capacité à noircir le sol.

Mesurée dès le programme Apollo, l'origine de ce champ magnétique n'était pas clairement identifiée. L'aspect de Reiner Gamma serait associé à des « tubes » de lave souterrains dans lesquels aurait coulé de la lave riche en fer, à une époque où la Lune possédait encore un champ magnétique. On peut donc parler d'un magnétisme fossile. Cette étude provenant de l'Union de Géophysique Américaine (AGU) date seulement du mois de septembre 2018 et s'ajoute aux travaux du RAL.

À la fin des années 90, la sonde Lunar Prospector découvre que les anomalies magnétiques génèrent une particularité baptisée « mini-magnétosphère ». Le champ magnétique résiduel de la Lune est infime, mais dans cette zone il se révèle suffisamment élevé pour être capable de dévier les particules. Même s'il est 100 fois moins puissant que sur Terre le résultat observé est encore trop important pour que cette explication suffise.

Ruth Bamford suggère alors que le choc entre le champ magnétique et le vent solaire, génère un champ électrique qui va s'associer au champ magnétique. Cette théorie est illustrée par des images qui montrent le vent solaire dévié par une « bulle magnétique ».

Pour le docteur Bamford et son équipe, c'est la preuve que cela fonctionne.

C'est sur ce principe qu'elle a testé le système de mini-magnétosphère, en laboratoire. La bulleBouclier magnétique sur un véhicule spatial © vue d'artiste, Université de Washington Mini-bouclier magnétique entourant un objet métallique © RAL de plasma ne fait que quelques centimètres. Le plasma ne brûle pas l'objet métallique car une fine barrière se constitue, formant ainsi une sorte de peau protectrice, à l'exception des pôles magnétiques.

Ce type d'avancée technologique est évidement d'une grande importance ; notamment pour toute sorte de voyage d'êtres humains dans le système solaire. De même, la découverte de mini-magnétosphères sur la Lune ouvre de nouvelles perspectives pour les prochaines missions habitées. Reiner Gamma sera peut-être l'emplacement d'une base lunaire. Et c'est peut-être une copie de son activité magnétique qui protégera les humains dans l'espace.

La réponse était donc là, sur la Lune, depuis une éternité. Il suffit parfois de regarder de la bonne façon et au bon endroit !

 

Alors ?

On peut s'étonner, une fois de plus, des leçons que Mère Nature peut nous enseigner lorsqu'on prend le temps de l'observer. Toujours est-il que le bouclier idéal n'existe pas... Même en mélangeant ces différentes technologies et en oubliant les coûts, de nombreux progrès restent à faire. De futures découvertes éclaireront peut-être sous un jour nouveau ces fameux boucliers de la science-fiction.

<< Page précédente
Page suivante >>
Forum
 
Envie de discuter de cet article ? Participez au forum sur le sujet qui lui est consacré !
Publicité