La plupart d’entre nous ne passent pas beaucoup de temps à penser à la foudre. De temps en temps, nous entendons une nouvelle miraculeuse sur l’homme qui vient de survivre à son quatrième coup de foudre, mais à part cet éclair, il ne joue probablement pas un rôle aussi important dans votre vie de tous les jours. À moins que vous ne travailliez dans l’aérospatiale, la radio ou une liste étonnamment longue d’autres industries qui doivent faire face à ses effets dévastateurs.

Les humains essaient de protéger les choses de la foudre depuis le milieu des années 1700, lorsque Ben Franklin a mené sa légendaire expérience de cerf-volant. Il créa le premier paratonnerre, un poteau en fer avec une pointe en laiton. Il avait supposé que le conducteur tirerait la charge des nuages ​​orageux, et il avait raison. Depuis lors, il n’y a pas eu exactement de sauts et de limites dans le domaine de la conception de paratonnerres. Ce sont toujours, pour l’essentiel, des tiges métalliques qui attirent les éclairs et dirigent l’énergie en toute sécurité vers la terre. Tout comme Ben Franklin l’a fait pour la première fois dans les années 1700, ils sont toujours installés sur les bâtiments aujourd’hui pour se protéger de la foudre et faire un bon travail. Bien que cela fonctionne très bien pour la plupart des structures, comme votre maison par exemple, il existe certaines situations où un grand poteau en métal ne le coupera tout simplement pas.

Protection passive contre la foudre (et l’option radioactive)

Parfois, la chose que vous essayez de protéger est, eh bien, un grand poteau en métal. Les tours radio font d’excellents paratonnerres, et il est difficile de garantir que les nuages ​​choisiront de décharger leurs électrons refoulés sur un pôle voisin au lieu de la tour elle-même. Le type de protection contre la foudre utilisé sur une tour ou une antenne dépend de l’application – de nombreux opérateurs de radioamateurs utilisent des parafoudres pour protéger leur équipement. Il s’agit de petites boîtes qui servent de passerelle pour la ligne d’alimentation de l’antenne. Ils sont directement mis à la terre et, dans le cas où la foudre frappe l’antenne, sont conçus pour fournir un chemin rapide vers la terre pour tous ces frais supplémentaires.

Beaucoup d’entre nous ont également mis en place des systèmes secondaires – des déconnexions automatiques d’antenne, par exemple – juste au cas où un excès d’énergie « fuirait » à travers le parafoudre. Tout cela est conçu pour protéger l’équipement coûteux de la cabane, et non l’antenne elle-même, que vous devrez probablement remplacer après un coup de foudre direct. Et si on voulait éviter complètement les coups de foudre ?

Paratonnerre à pointe radioactive
La pointe radioactive d’un vieux paratonnerre. La source: Gestion des paratonnerres radioactifs désaffectés (PDF)

Eh bien, les paratonnerres conventionnels faire aider. Un système de protection contre la foudre (LPS) correctement installé peut réduire le risque qu’une antenne ou une tour soit heurtée en fournissant de nombreuses cibles attrayantes que le boulon peut frapper en toute sécurité. Les scientifiques ont même essayé de trouver des moyens de rendre ces cibles alternatives un peu plus séduisantes.

Au début des années 1900, on pensait que mettre un peu de matière radioactive sur le dessus de la tige aiderait à attirer la foudre. L’idée était que la matière radioactive ioniserait partiellement l’air environnant, rendant la zone encore plus attrayante. Plusieurs pays ont adopté leur utilisation dans les années 1970 et ont rapidement découvert que, dans la pratique, cela ne fonctionnait pas aussi bien que la théorie le dictait. Il n’y a pas eu d’amélioration suffisamment significative par rapport à la variété conventionnelle, en particulier compte tenu des complications évidentes pour la santé et la sécurité que les sources radioactives parasites peuvent causer. En 1990, de nombreux pays avaient interdit leur vente, et ils ont depuis été abandonnés.

Radioactifs ou non, les systèmes de protection contre la foudre peuvent devenir encombrants. Prenez un aérodrome, par exemple. Si nous voulons protéger les avions pendant le décollage et l’atterrissage, nous aurions besoin de couvrir une vaste zone avec des paratonnerres et des lignes de mise à la terre… une vaste zone qui devient infranchissable pour les avions, pour des raisons évidentes.

Éclairer le chemin

Un article récemment publié pourrait bien être en mesure de fournir une alternative. Il détaille le projet Laser Lightning Rod (LLR) qui vise, comme son nom l’indique, à créer des paratonnerres à partir de colonnes de lumière. Essentiellement, un laser extrêmement puissant est pointé vers le ciel, coupant un paratonnerre conventionnel en cours de route. Le faisceau ionise l’air dans son volume, créant une sorte de « fil » qui guide les éclairs dans le paratonnerre. L’équipe LLR a proposé le système pour protéger les bâtiments, les fusées et les aéroports, et a même émis l’hypothèse qu’une série de lasers pourrait être utilisée autour d’un aéroport pour protéger une grande zone (et les lasers pourraient, bien sûr, être désactivés de manière sélective. à l’approche d’un avion). Le laser en question est un système complexe, ensemencé par les rafales d’un émetteur construit par la société TRUMPF. Le faisceau est amplifié à environ 800 W, pulsant à 1 kHz, chaque rafale d’une durée d’environ 1 ps. La puissance maximale absolue du système n’est pas donnée, mais Jean-Pierre Wolf, le chef de l’équipe, a déclaré à CNN qu' »une seule impulsion à la puissance de crête est égale à celle produite par toutes les centrales nucléaires du monde » – ce qui ressemble à c’est peut-être un léger exagération, mais je n’ai pas pu trouver un chiffre exact dans le journal.

Schéma fonctionnel du fonctionnement d'un paratonnerre laser
Fumée (d’accord, j’espère que non) et miroirs : un schéma du paratonnerre laser. La source: Le projet de paratonnerre laser EPJAP CC-BY 4.0
Système de paratonnerre laser déployé à Santis
Le système LLR déployé au Säntis. La source: Le projet de paratonnerre laser EPJAP CC-BY 4.0

L’équipe a construit un prototype du système, qu’elle a déployé dans une tour de communication au sommet du Säntis, la plus haute montagne des Alpes suisses. Comme on peut s’y attendre, la haute structure métallique au sommet de la plus haute montagne de la région n’est pas étrangère aux coups de foudre. En fait, au cours d’une année moyenne, il est touché environ 100 fois.

L’équipe LLR a transporté un énorme 29 tonnes de matériels et équipements au sommet de la montagne (ça vous semble un peu familier ? Découvrez ce récent Hacker Challenge sur Twitter). Après environ deux semaines de configuration et de test, le laser était prêt à fonctionner. À la mi-juillet, la première série d’expériences a commencé et l’équipe s’attend à avoir quelques chiffres à calculer lorsque les essais se termineront en septembre. En attendant, ils espèrent juste du mauvais temps.

Les lasers de haute puissance peuvent être un peu excessifs pour la grande majorité des besoins actuels de protection contre la foudre (à moins que vous ne construisiez la cabane de radio amateur la plus sûre au monde, que vous ayez des millions de dollars et que vous puissiez convaincre votre gouvernement local de vous laisser tirer des lasers sur le sky) mais cette recherche est incontestablement intéressante. Après tout, y a-t-il quelque chose qui ne soit pas instantanément plus frais lorsque vous lancez des lasers dans le mélange ? Nous avons même vu des phares laser ! Comme pour de nombreuses nouvelles technologies, nous surveillerons celle-ci de près (avec la protection oculaire de sécurité laser appropriée, bien sûr) et attendons avec impatience le jour où, plutôt que de ressembler à quelque chose d’une matrice de contrôle météorologique dans Star Trek, il devient un système de protection contre la foudre viable et peut-être même omniprésent.