Comment fonctionnent les armes laser ?

Les nations du monde entier développent rapidement des armes laser de haute puissance pour des missions militaires sur terre et en mer, dans les airs et dans l’espace.

Arme laser montée sur un camion. Photo : Popular Science — Arme laser montée sur un camion. Photo : *Popular Science*

Les images d'essaims de petits drones bon marché remplissant le ciel ou survolant les vagues ont inspiré l'armée à développer et à déployer des armes laser comme alternative aux défenses coûteuses comme les missiles, selon Iain Boyd, professeur de sciences et d'ingénierie aérospatiales à l'Université du Colorado à Boulder.

Les lasers utilisent l’électricité pour créer des photons, ou particules de lumière. Les photons traversent le milieu amplificateur, augmentant rapidement le nombre de photons. Tous ces photons sont focalisés dans un faisceau étroit à l’aide d’un système de guidage laser, selon The Conversation .

Au cours des décennies qui ont suivi l’introduction du premier laser en 1960, les ingénieurs ont développé une variété de lasers qui produisent des photons à différentes longueurs d’onde sur l’ensemble du spectre électromagnétique, de l’infrarouge à l’ultraviolet. Les systèmes laser haute puissance utilisés dans les applications militaires sont basés sur des lasers à semi-conducteurs, utilisant des cristaux spéciaux pour convertir l'énergie d'entrée en photons. L’une des caractéristiques clés des lasers à semi-conducteurs de haute puissance est que les photons produits se situent dans la région infrarouge du spectre électromagnétique et sont invisibles à l’œil nu.

Lors de l'interaction avec une surface, le faisceau laser produit différents effets en fonction de la longueur d'onde, de la puissance du faisceau et du matériau à la surface. Les lasers de faible puissance produisent des photons dans la région visible du spectre, qui peuvent être utilisés comme sources lumineuses pour des pointeurs et pour des démonstrations lors d’événements publics. Ces faisceaux laser ont une puissance si faible qu’ils se réfléchissent sur les surfaces sans causer de dommages.

Des systèmes laser de plus haute puissance sont utilisés pour couper les tissus biologiques dans de nombreuses procédures médicales. Les lasers les plus puissants peuvent chauffer, vaporiser, faire fondre et brûler une variété de matériaux, utilisés dans les processus industriels de soudage et de découpe. Outre le niveau de puissance du laser, la capacité à produire une variété d’effets est également déterminée par la distance entre le laser et la cible.

Armes laser

En partie grâce au développement des lasers industriels de haute puissance, les armes laser sont de plus en plus utilisées par les armées. L’un des avantages fondamentaux des armes laser de haute puissance est qu’elles peuvent fonctionner en continu. Contrairement aux armes traditionnelles comme les fusils qui ont des munitions limitées, les lasers haute puissance peuvent tirer en continu tant qu'il y a une source d'alimentation.

L'armée américaine déploie des lasers de haute puissance montés sur des camions pour abattre toute une gamme de cibles, notamment des drones, des hélicoptères, des mortiers et des roquettes. La marine américaine utilise des lasers de haute puissance sur ses navires pour se défendre contre les petits navires de surface à déplacement rapide ainsi que contre les missiles et les drones. L'US Air Force développe des lasers aéroportés de haute puissance pour des missions offensives et défensives. La Russie construit également des lasers terrestres de grande puissance pour « aveugler » les satellites ennemis.

Limitations des armes laser

L’un des principaux défis pour les unités utilisant des lasers de haute puissance est la quantité d’énergie nécessaire pour fonctionner à distance. Contrairement aux lasers industriels qui ne sont qu’à quelques centimètres de la cible, les opérations militaires impliquent des distances beaucoup plus grandes. Pour se défendre contre les menaces entrantes telles que les obus de mortier ou les petits bateaux, les armes laser doivent toucher leurs cibles avant de pouvoir causer des dégâts.

Cependant, pour brûler des matériaux à une distance sûre, il faut un faisceau laser d’une puissance de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilowatts. Le plus petit prototype d’arme laser consomme 10 kilowatts d’électricité, soit à peu près la même quantité qu’une voiture électrique. La dernière arme laser de haute puissance en cours de développement nécessite 300 kilowatts d’électricité, soit suffisamment pour alimenter 30 foyers. Les lasers de haute puissance n’ayant qu’une efficacité de 50 %, ils génèrent d’énormes quantités de déchets.

Cela signifie que les lasers de haute puissance nécessitent une infrastructure de production d'énergie et de refroidissement, ce qui peut limiter les effets créés par différents supports. Les camions de l'armée et les avions de chasse de l'armée de l'air ont le moins d'espace pour les armes laser de haute puissance, ces systèmes sont donc limités à des cibles de relativement faible puissance comme engloutir des drones ou neutraliser des missiles. Les grands navires et les avions peuvent transporter des lasers plus puissants capables de percer des trous dans les bateaux et les véhicules terrestres. Les systèmes terrestres sont les moins contraints, ont donc la plus grande capacité et peuvent faire face à des missiles à longue portée.

Une autre limitation importante pour les armes laser de haute puissance nécessitant une plate-forme concerne le temps de fonctionnement. Étant donné que les camions, les navires ou les avions doivent transporter la source d'alimentation du laser, ce qui limite la capacité de la source d'alimentation, le laser ne peut être utilisé que pendant une durée limitée avant de devoir être rechargé. De plus, l’efficacité des armes laser est également réduite en cas de pluie, de brouillard et de fumée, qui provoquent la dispersion du faisceau. Le faisceau laser doit également se verrouiller sur la cible pendant quelques secondes pour causer des dégâts.

À l’avenir, les armes laser continueront probablement à se développer avec des niveaux de puissance accrus, élargissant ainsi la portée de la cible.

An Khang (D'après The Conversation )

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