Le laser déclenche la foudre

Les expériences de terrain ont été réalisées au cours de l’été 2004 au Laboratoire Langmuir du New Mexico Tech (États-Unis), une station permanente d’étude de la foudre choisie pour la fréquence des orages qui l’atteignent. Située dans les Montages Rocheuses à 3200 mètres d’altitude, elle est équipée d’un réseau d’antennes pour détecter et localiser en trois dimensions l’activité électrique des nuages.

Pour ces expériences, les chercheurs se sont appuyés sur les performances exceptionnelles du laser Téramobile (2) le laser mobile le plus puissant au monde, qu’ils ont transporté aux États-Unis pour la première fois à cette occasion.

Ce laser produit des flashes extrêmement puissants (4 térawatts, c’est-à-dire 4000 milliards de Watts, l’équivalent de 1000 centrales électriques) pendant un très bref instant (100 femtosecondes, soit un dix-millième de milliardième de seconde). Avec une telle puissance, le laser ionise (3) l’air, qui devient conducteur de l’électricité sur une distance de plus de 100 mètres, bien plus longue qu’un paratonnerre classique. Le filament conducteur généré par le laser, pointé vers les nuages d’orage, se comporte comme une pointe métallique dirigée vers une électrode chargée. Il initie des « décharges couronnes », de petites décharges diffuses aux effluves bleutées que l’on observe souvent par temps d’orage à l’extrémité des piolets des alpinistes ou des mâts des bateaux.

Pour dépasser le stade de la décharge couronne et déclencher des éclairs, il est nécessaire d’allonger la durée de l’ionisation générée par le laser, qui est actuellement limitée à une microseconde (un millionième de seconde). Les chercheurs travaillent donc à mettre au point un laser dix fois plus puissant, qui pourrait voir le jour d’ici deux ans et qui permettrait cette fois de déclencher la foudre.

© Claude Delhaye, CNRS Images photothèque. (cette image est disponible auprès de la photothèque du CNRS, phototheque@cnrs-bellevue.fr) Estelle Salmon, ingénieur de recherches au Laboratoire Spectrométrie ionique et moléculaire (Lasim), responsable du Téramobile, règle le laser à l’approche d’un orage.

Outre la possibilité de déclencher des éclairs au moment voulu pour les étudier ou tester des techniques de protection, le contrôle de la foudre par laser pourrait à terme contribuer à protéger des installations sensibles en déviant les éclairs vers un point d’impact ne présentant aucun danger.

Téramobile rassemble notamment des chercheurs du Laboratoire d’optique appliquée (CNRS/École nationale supérieure des techniques avancées/École Polytechnique/Université Paris 11) et du Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (CNRS/Université Lyon 1). Ces résultats, obtenus lors d’une campagne d’expériences de terrain, sont publiés le 14 avril 2008 sur le site de la revue Optics Express.

1) La collaboration Téramobile associe les laboratoires suivants : -Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, Allemagne -Groupe de physique appliquée, Université de Genève, Suisse -Institut de physique expérimentale, Université Libre de Berlin, Allemagne -Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM, CNRS-Université Lyon 1), Villeurbanne, France -Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA, CNRS-ENSTA-Ecole Polytechnique), Palaiseau, France

2) A noter : « Téramobile, la foudre dirigée » (2006, 17 min.) Un film de Luc Ronat et Christophe Gombert. Produit par CNRS Images. Film visible en ligne sur le Catalogue films : Consulter le site web

3) Le laser « arrache » les électrons aux molécules d’air. Les électrons libres peuvent alors conduire l’électricité. Références : "Electric events synchronized with laser filaments in thunderclouds," Jérôme Kasparian et collaborateurs, Optics Express, volume 16, numéro 8 (14 avril, 2008), pages 5757 à 5763.