Des scientifiques guident des éclairs avec des faisceaux laser pour la première fois

Jun 29, 2023

Les paratonnerres ont été utilisés pour guider les éclairs pendant des siècles, mais maintenant les scientifiques ont démontré quelque chose d'un peu plus avancé qu'un humble bâton de métal. Il a été démontré que le fait de rayonner un laser de haute puissance dans le ciel déviait les éclairs, ce qui pouvait conduire à des paratonnerres laser qui protégeaient une zone plus large des impacts dangereux.

La foudre est l'un des événements naturels les plus énergétiques, libérant des millions de volts en quelques fractions de seconde. Cela peut bien sûr être destructeur, endommager les bâtiments, couper l'électricité, déclencher des incendies et causer des blessures et des décès.

Pendant des siècles, notre meilleure défense contre la foudre a été le paratonnerre, un simple bâton de métal attaché à de grands immeubles qui attire l'électricité et la guide en toute sécurité vers le sol. Mais ils ont une portée limitée - un paratonnerre de 10 m (33 pieds) peut protéger une zone de seulement 10 m autour de lui. Pour protéger un bâtiment aussi grand que, disons, un aéroport ou un parc éolien, il faudrait des paratonnerres d'une taille inimaginable.

Maintenant, des chercheurs en Europe ont démontré un nouveau système plus efficace. Le paratonnerre laser (LLR) consiste, comme son nom l'indique, à projeter un laser dans les nuages ​​pendant une tempête pour forger un chemin de moindre résistance pour que l'électricité puisse circuler. Et il peut s'étendre bien plus loin qu'un paratonnerre.

"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", explique Jean-Pierre Wolf, dernier auteur de l'étude. "Ces filaments ionisent les molécules d'azote et d'oxygène présentes dans l'air, qui libèrent alors des électrons libres pour se déplacer. Cet air ionisé, appelé 'plasma', devient un conducteur électrique."

Pour démontrer le concept, les scientifiques ont développé un nouveau système laser d'une puissance moyenne de 1 kW, pulsant environ 1 000 fois par seconde tout en libérant un joule d'énergie par impulsion. Celui-ci a été installé au sommet du Säntis, dans les Alpes suisses, près d'une tour qui attire environ 100 coups de foudre chaque année.

Entre juin et septembre 2021, l'équipe a testé le système lors des tempêtes qui ont balayé la région. Le laser a été rayonné dans le ciel près du sommet de la tour, pour essayer d'amener la foudre au faisceau avant qu'il n'atteigne le paratonnerre régulier de la tour. Au cours de cet été, quatre coups de foudre ont frappé la tour alors que le laser était allumé, et bien sûr, il a plié le verrou.

"Nous avons constaté, dès le premier éclair laser, que la décharge pouvait suivre le faisceau sur près de 60 m (197 pi) avant d'atteindre la tour, augmentant ainsi le rayon de la surface de protection de 120 m à 180 m (394 à 590 pi )", a déclaré Loup.

L'idée d'utiliser des lasers comme paratonnerres existe depuis longtemps et s'est révélée prometteuse dans des expériences en laboratoire, mais l'équipe affirme que c'est la première fois qu'elle est démontrée dans le monde réel. D'autres scientifiques ont proposé que les faisceaux tracteurs de graphène pourraient faire le travail encore mieux, mais cela nécessiterait des configurations plus complexes.

L'objectif final du projet LLR est d'utiliser un laser pour étendre l'influence d'un paratonnerre de 10 m de 500 m (1 640 pieds), selon l'équipe.

La recherche a été publiée dans la revue Nature Photonics. L'équipe décrit le travail dans la vidéo ci-dessous.

Source: UNIGE