Malgré toutes les innovations technologiques que l’ère industrielle moderne nous a offertes, la protection contre la foudre n’est pas sur la liste. Pour protéger nos maisons et nos bâtiments contre la foudre et les incendies subséquents, nous comptons toujours sur le paratonnerre, une technologie inventée par le père fondateur Benjamin Franklin. Oui, vraiment : notre meilleure méthode pour diriger la foudre vient toujours du gars qui a attaché une clé en métal à un cerf-volant et l’a fait voler pendant un orage.
Pourtant, le paratonnerre de Franklin, composé d’une tige métallique conductrice qui dirige la foudre pour frapper le sol via un fil, fonctionne bien dans la plupart des situations. “Le Franklin Rod classique est très efficace et relativement bon marché”, a déclaré Aurélien Houard, physicien à l’École polytechnique de Palaiseau, en France, au Daily Beast dans un e-mail. “Sa principale limitation est liée à sa taille, et au fait qu’on ne peut pas installer des paratonnerres partout, alors que la foudre peut tomber presque partout.”
Les orages ne causent pas seulement des dommages aux bâtiments. Les boulons peuvent frapper des personnes, entraîner des centaines de blessés et environ 20 décès chaque année aux États-Unis et déclencher des incendies de forêt dévastateurs. Créer des moyens de protéger plus que les bâtiments contre les dommages causés par la foudre – ou mieux encore, concevoir une méthode unique pour attirer les éclairs et les décharger en toute sécurité – représenterait la plus grande percée depuis des siècles pour ce domaine d’étude.
De manière assez improbable, les scientifiques ont réussi à faire exactement cela. Une équipe dirigée par Houard et le physicien suisse Jean-Pierre Wolf ont présenté des résultats qui prouvent que des impulsions laser intenses et courtes peuvent guider et potentiellement même déclencher la foudre pour frapper une seule source. Leurs conclusions ont été publiées le 16 janvier dans la revue Photonique de la nature.
Dans les années 1960, des chercheurs ont découvert que la foudre pouvait être déclenchée et contrôlée en tirant dans les airs de petites roquettes attachées à un fil conducteur pendant une tempête. Bien qu’il ne s’agisse manifestement pas d’une solution pratique, la science derrière cette méthode a donné une idée aux physiciens : pourquoi ne pas utiliser un laser à la place pour émettre un faisceau d’énergie conducteur continu et étendre la portée d’un paratonnerre ?
“Le laser crée une extension virtuelle de la tige métallique”, a expliqué Houard, notant qu’une tige ne mesure généralement que quelques mètres de haut et ne peut protéger qu’autant de mètres de hauteur. Les lasers produisent des faisceaux de lumière étroits, chauffant et détachant les électrons des molécules d’air sur leur chemin qui peuvent alors conduire l’électricité. La foudre préfère parcourir un chemin conducteur (c’est pourquoi les paratonnerres fonctionnent en premier lieu), donc un faisceau laser géant le guidera naturellement vers la plus petite tige métallique en dessous.
Les physiciens ont mené une expérience au cours de l’été 2021 pour tester leur montagne laser au sommet d’une tour de télécommunications qui se trouvait elle-même au sommet du mont Säntis, la plus haute montagne d’un massif du nord-est de la Suisse. Après avoir transporté le laser par camion et l’avoir remonté au sommet de la montagne, les physiciens ont fait fonctionner le laser lors d’orages entre juillet et septembre 2021 pendant un total de 6 heures et 20 minutes.
En analysant des images à haute vitesse et un appareil qui mesure l’activité à très haute fréquence caractéristique des coups de foudre, les chercheurs ont découvert que le laser guidait avec succès quatre coups de foudre différents. Étonnamment, l’une de ces frappes a suivi la trajectoire du laser sur plus de 50 mètres jusqu’à la tige métallique, une distance impressionnante.
Contrairement aux précédentes tentatives infructueuses de construction d’un paratonnerre laser, Houard a déclaré que le laser du groupe générait plus de 100 fois plus de tirs par seconde – puisque la foudre peut se développer et se décharger en quelques millisecondes, ce type de précision a probablement joué un rôle crucial dans le succès de l’équipe. De plus, l’emplacement du laser augmentait les chances que la foudre frappe dans le voisinage général du laser :
“Dans la plupart des endroits, la foudre se développe du nuage au sol, et il est impossible de prédire précisément où elle ira”, a déclaré Houard. “Mais sur le mont Säntis, tous les éclairs frappent la tour, et cela se produit presque 100 fois par an.”
Houard a déclaré que les chercheurs espèrent répéter leur expérience en utilisant différents lasers colorés et faire varier la quantité d’énergie dépensée par impulsion pour collecter plus de données et augmenter la portée du paratonnerre. Ensuite, ils aimeraient tester le laser dans des environnements plus similaires à un environnement réel, et non au sommet d’une montagne. Théoriquement, avec suffisamment d’énergie laser, on pourrait générer une protection temporaire avec un paratonnerre laser de plusieurs centaines de mètres de haut et protéger des structures très grandes et hautes.
Bien que les résultats analysés n’apparaissent que maintenant, Wolf a déclaré à Les actualites que le succès de l’expérience aurait été apparent des mois plus tôt lorsque l’expérimentation s’est terminée en septembre 2021. “Je pense qu’à la fin septembre, nous ouvrirons soit une bouteille de champagne, soit un une bouteille de whisky, si vous voyez ce que je veux dire », a-t-il dit.
