Arme laser

[Ncc]

Bonjour à tous,

j'ai à deux ou trois reprises vue des reportages sur les armes laser et je cherche d'avantage d'informations !?!

y a t-il des spécialistes de ce sujet sur le forum ?

à priori les recherches seraient sur le point de faire apparaitre les premiers laser de forte puissance 150Mwatts ce qui pourrait correspondre en terme de puissance à faire voler en éclat une petite voiture ! nous sommes encore loin de la puissance de feu de l'étoile de la mort  :lol:

certaines de ses armes seraient capables d'abattre en pleins vol une roquette ou un obus avant qu'il ne touche le sol !

un nouveau type de laser a fait son apparition également, plus performant que le laser chimique et surtout bien moins encombrant, il pourrait être monté sur un avion de chasse !

bref un sujet intéressant qui mérite d'être approfondi  ;)

[murena]

Hum, la seule chose que j'aie en tête est un gros laser monté sur le nez d'un gros porteur/AWACS ou autre de l'USAF, qui pour l'instant ne marche que dans leurs vidéos de simu évidemment.

Mais on va laisser parler les experts  8)

[Rob1]

C'est le YAL-1 Airborne Laser (ABL), sur base de Boeing 747.

Il y a aussi le THEL ou MTHEL dont un proto déployé en Israél a abattu des roquettes katiouchkas et des obus d'artillerie.

Et un projet de laser air-sol sur C-130 appelé Airborne Tactical Laser (ATL), mais je ne sais pas où il en est.

[Serge]

Petite précision:

le MTHEL est resté à l'état de projet et n'a jamais été déployé. Il a demontré qu'il était capable de détruire deux obus de 155 successivement.

En Israel, la protection laser a été abandonné au profit du système "Iron Dome" à base de roquettes.

De memoire, DSI avait fait des dossiers assez complet sur l'emploi des laser.

[aviapics]

Hum, la seule chose que j'aie en tête est un gros laser monté sur le nez d'un gros porteur/AWACS ou autre de l'USAF, qui pour l'instant ne marche que dans leurs vidéos de simu évidemment.

Mais on va laisser parler les experts  8)

Il me semble bien que c'est alle plus loin que ca, a bord du 747 comme du C130.

Un lien resumant les projets en cours :

http://www.ausairpower.net/APA-DEW-HEL-Analysis.html

Pour le 747 il y a eu un tir reel sur missile balistique.

http://boeing.mediaroom.com/index.php?s=43&item=1075

[Ncc]

merci !

c'est bien cela !! les progrès réalisés sont donc assez significatif et c'est assez impressionnant.

cependant quel peut être l'avantage d'une arme laser par rapport aux armes plus conventionnelles ?

dans l'espace j'imagine très bien leurs avantages, mais sur terre donc en atmosphère dense ??  

[Rob1]

Je suppose que pour intercepter un missile, il est plus simple de pointer un laser dessus que d'envoyer un missile anti-missile. Le laser, il ne faut presque que le pointer sur la cible, alors que le missile, comme il vole à une vitesse proche du missile qu'il doit intercepter, va avoir plein de corrections à faire en vol. (Quand je pense que les Patriot galéraient à intercepter des Scuds qui avaient des trajectoires ballistiques...)

[g4lly]

http://www.wired.com/dangerroom/2010/03/boeing-completes-design-of-shipboard-super-laser/

The U.S. military is bankrolling all kinds of projects to harness the power of directed energy, from laser-equipped aircraft that can shoot down ballistic missiles to smaller beam weapons mounted on Humvees that could zap mortars or artillery shells. The Navy is no exception: It wants a shipboard laser that is powerful enough to destroy anti-ship missiles.

Defense giant Boeing now says it has completed the preliminary design of one such weapon, the Free Electron Laser, or FEL. In a news release today, the company said it had presented its FEL design, which will operate by forcing a stream of high-energy electrons through a series of magnetic fields, creating a weapons-grade blast of laser light.

If it works, it would be the holy grail of military lasers. For starters, it would able to blast though the atmosphere without losing too much strength (see explanation here). And it would have an unlimited magazine: As long as the ship provided enough electrical power, it could keep on zapping.

Boeing isn’t the only company working on such a project. Last year, the Office of Naval Research awarded contracts to both Raytheon and Boeing for preliminary design work on FEL. As we reported, this laser would be capable of reaching up to 100 kilowatts. In theory, it would be a potential long-range replacement for the radar-guided Phalanx gun, the Navy’s current system for close-in defense from cruise missiles and other threats.

But as we noted last year, it’s all easier said than done. Developing prototypes isn’t enough: The future Navy will need a fleet of futuristic, fully electric ships that generate enough power for these next-generation weapons.

Photo: Lawrence Livermore National

[Rescator]

il y a des articles sur ce sujet dans le hors série raids "armes du futur"

[BPCs]

Boeing has won a U.S. Navy contract worth up to $163 million to develop the Free Electron Laser (FEL), a weapon system that the company says "will transform naval warfare in the next decade by providing an ultra-precise, speed-of-light capability and unlimited magazine depth to defend ships against new, challenging threats, such as hyper-velocity cruise missiles." The envisioned level of precision would enable U.S. Navy ships to deliver nonlethal or lethal force to targets with power and minimal collateral damage.

http://www.gizmag.com/boeing-us-navy-contract-free-electron-laser/11480/

Cette annonce datant de 2009, la décade mentionnée est donc l'actuelle: donc à partir de  2020 la question de la protection AA d' une flotte serait revisitée...

[Shorr kan]

Une fois n’est pas coutume, j’ai une nouvelle question pour vous les gars :

Comment ça ce fait que dans le domaine de la détection les LIDAR, les radars laser, ne se sont jamais imposés en complément des radars à ondes radios.

Après tout c’est du matériel compact, donc relativement peu cher et facile à dissimuler, leur faisceau  étroit les rends discret.

Certes, les conditions météorologiques les rendent un peu aléatoire, mais en complément d’autre moyen de veilles et de détections ça devrait le faire. Et même avoir une place de choix dans les régions ou ciel est clément comme dans les déserts, principaux théâtre de ses dernières décennies

Éclairez-moi de vos lumières cohérentes… :lol: mouahaha :lol:….elle est belle celle-là :oops:

EDIT : je précise. Je parle de défense AA

[Serge]

Il me semble que tu donnes la réponse.

[Chronos]

ertes, les conditions météorologiques les rendent un peu aléatoire, mais en complément d’autre moyen de veilles et de détections ça devrait le faire. Et même avoir une place de choix dans les régions ou ciel est clément comme dans les déserts, principaux théâtre de ses dernières décennies

Et même dans un désert. Dans quelle mesure un léger coup de vent ne peut-il pas projeter un écran de sable bloquant le laser.

À part dans l'espace un tel système m'a l'air trop dépendant de l'environnement pour mériter une ligne budgétaire autre que relevant de la R&D/veille technologique.

[alexandreVBCI]

Rheinmetall a testé une arme laser de 50 kw

Un an après avoir réalisé des essais prometteurs avec un canon laser d’une puissance de 10 kw, Rheimetall Defence a récidivé avec une arme cinq fois plus puissante à Ochsenboden, en Suisse.

Selon le groupe allemand, les essais du démontrateur HEL (high-energy laser, laser à haute énergie) ont porté sur différents types de scénarios, dont la défense aérienne, la manace asymétrique et le contexte C-RAM (Counter – Rocket, Artillery and Mortar).

Suite :

http://www.opex360.com/2012/12/27/rheinmetall-a-teste-une-arme-laser-de-50-kw/

[Kamelot]

Le 27/12/2012 à 22:55, alexandreVBCI a dit :

d’une puissance de 10 kw, Rheimetall Defence a récidivé avec une arme cinq fois plus puissante

Il serait intéressant qu'un "moustachu" du sujet nous explique la relation qu'il y a entre la "puissance" d'un laser, son mode de fonctionnement, son rendement et ses effets sur une cible donnée dans un environnement nominal.

J'ai du mal à appréhender, d'une manière opérationnelle et proportionnelle, l'efficacité de cette arme avec la seule notion de "puissance".

Merci d'avance.

Modifié le 2 août par Kamelot

[Alzoc]

il y a 12 minutes, Kamelot a dit :

Il serait intéressant qu'un "moustachu" du sujet nous explique la relation qu'il y a entre la "puissance" d'un laser, son mode de fonctionnement, son rendement et ses effets sur une cible donnée dans un environnement nominal.

J'ai du mal à appréhender, d'une manière opérationnelle, l'efficacité de cette arme avec la seule notion de "puissance".

Merci d'avance.

Pas "moustachu" du sujet (loin de là^^) mais effectivement la puissance (laquelle?) toute seule ne dit pas grand chose.

Il existe énormément de différents type de laser et presque autant d'applications différentes. La manière dont le faisceau interagira avec son environnement et sa "cible" dépends de beaucoup de paramètres (longueur d'onde, forme et durée de l'impulsion, énergie totale délivrée, puissance instantanée, puissance moyenne, propriétés physico-chimiques du milieu et de la cible, etc, etc) :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_des_types_de_laser

Juste un exemple de différents modes d'interactions qui permettent d'obtenir des effets complètements différents :

https://medilaser.fr/traitement/

Modifié le 2 août par Alzoc

[Janmary]

Bonjour

Kamelot

Je ne peux pas, bien malheureusement, afficher ici même les cours du CNAM (une année pour un certificat) du fait qu'Internet n'était pas diffusé à l'époque et les Lasers n'étaient pas aussi développés qu'aujourd'hui.

J'ai trouvé sur internet, un certain nombre de cours répondant de près ou de loin à ta question. Alzoc à raison de parler d'un très grand nombre de paramètres et des caractéristiques de Lasers.

http://www.optique-ingenieur.org/fr/cours/pdf/OPI_fr_M01_C01.pdf

https://www-lmj.cea.fr/docs/Livrets-thematiques/CEA-Laser.pdf

https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2011/05/photon201155p52.pdf

https://www.enderi.fr/Lasers-a-usage-militaire-ou-en-sont-les-developpements_a279.html

Bien à toi.

Janmary

 

[Kamelot]

C'est bien ce qui me semblait... Donc, pas de formule simple. 

Merci pour vos deux réponses et les raccourcis que je ne manquerai pas de consulter.

Effectivement, entre des tirs d'essais avec différentes formules techniques et la réalité opérationnelle il y a tout un univers.

Bien à vous,

[Nec temere]

il y a 32 minutes, Kamelot a dit :

C'est bien ce qui me semblait... Donc, pas de formule simple. 

Merci pour vos deux réponses et les raccourcis que je ne manquerai pas de consulter.

Effectivement, entre des tirs d'essais avec différentes formules techniques et la réalité opérationnelle il y a tout un univers.

Bien à vous,

Tu devrais t'adresser directement à @hercivil me semble que c'est lui le moustachu en ces lieux 

[herciv]

Il y a 14 heures, Kamelot a dit :

C'est bien ce qui me semblait... Donc, pas de formule simple. 

Merci pour vos deux réponses et les raccourcis que je ne manquerai pas de consulter.

Effectivement, entre des tirs d'essais avec différentes formules techniques et la réalité opérationnelle il y a tout un univers.

Bien à vous,

J'avais pas lu ton post. Dsl.

Pour comprendre un laser et l'interaction qu'il permet le mieux est de partir de l'énergie. Elle est en rapport direct avec le nombre de photons qui sont envoyés (à condition de tenir compte de la longueur d'onde). Tes photons, ce sont tes munitions. Pour avoir le nombre de photons envoyés donc l'energie tu multiplies la puissance (en watt) par la durée de l'impulsion en seconde. 

Un photon à 300 nm) (UV) est 3 fois plus énergétique qu'un photon à 900 nm. 

Pour casser une liaison interatomique par exemple d'une molécule d'éthanol il faut un seul photon à 300 nm mais trois à 900. Pour faire un trou dans un missile ou dans un blindage il faut apporter autant de photons suffisamment énergétique qu'il y a de liaisons à casser. Evidemment plus tes photons sont concentrés plus tu as de chance de faire un trou et d'atteindre les parties sensibles.

Mais tes photons, comme tes balles ont une dispersion : la divergence. Un faisceau de photon n'est pas rectiligne même pour un laser. Donc plus ta cible se rapproche plus elle prend une énergie concentrée qui pourra la détruire rapidement. A l'inverse l'énergie nécessaire est rapidement insuffisante avec la distance. 

Ensuite il y a plein d'effets non linéaires à pendre en compte quand l'énergie des impulsions sont très concentrés. Certain de ces effets (qu'on appel autofocalisation) permettre par exemple de contrer la divergence et donc d'obtenir des tirs à très très longue distance. J'en parle un peu au-dessus. Actuellement ces effets ne sont pas accessibles avec les armes laser actuelles. Le laser alizé  (https://images.cnrs.fr/photo/20060001_0303) en est probablement capable mais c'est un gros bébé. 

 

Modifié le 4 août par herciv

[johnsteed]

Bonjour,

Je ne suis pas du tout moustachu mais je vais tenter d’expliquer de manière imagée pourquoi considérer l’énergie ou la puissance seule ne suffit pas et fournir quelques bases pour permettre d'approfondir ce vaste sujet.

Pour les interactions laser plasma matière on se réfère généralement au modèle Vlasov-Maxwell qui est considéré comme la voie royale dans ce domaine. Mais avant de détailler un peu, quelques petits rappels:

Pour traiter une cible, il s’agit d’y transférer le maximum d’énergie par unité de temps rapporté à une surface la plus concentrée possible (mais pas trop, j’y reviendrais). Or l’énergie (W) par unité de temps, c’est la puissance (P) qui est la capacité à faire un travail (= délivrer une énergie) vite. Nous pourrions donc imaginer une problématique de puissance dissipée sur une surface. Mais si une puissance donnée est dissipée même très concentrée sur une surface, ça ne garantira pas que l’énergie totale (puissance x durée) aura été suffisante pour détruire la cible. En outre, si on concentre l’énergie dans le temps, la puissance augmente. Avec les « femto laser » on atteint une puissance phénoménale car le dt est très petit. Mais l’énergie délivrée totale peut rester dérisoire. On peut très bien imaginer produire 1GW avec 1J. Ça durera 10^-9 seconde…  Elle peut suffire à ioniser quelques atomes mais pas forcément à percer une cible macroscopique qui possède beaucoup de matière (épaisseur).

On pourrait considérer qu’il faut regarder la puissance « assez longtemps » donc P x t. Mais comme P=W/t, P x t devient W. Or l’énergie ne suffit pas si elle n’est pas assez concentrée dans le temps. (voir plus bas)

En résumé, il s’agit de tenir compte à la fois de la puissance et de l’énergie pour regarder quelque chose comme le produit P x W (Puissance x Energie). Ensuite on regarde sur quelle surface on va dissiper tout ça. Par exemple, si c’est une surface de la taille d’un seul atome qui est visée, la cible se fera trouer… mais avec un trou de l’ordre de l’angström ça ne fera pas beaucoup de mal à une cible comme un missile. Donc il faut imaginer une surface minimale à traiter mais ne pas trop étaler l’énergie non plus sur une trop grande surface au risque de diluer l’impact et d’être obligé d’augmenter la puissance et l’énergie à déployer au niveau de la source.

Pour comprendre ça il faut se représenter qu’il s’agit exactement du même problème que les coups de soleil, la radioactivité ou l’alcool. En hiver l’inclinaison de la terre augmente la surface touchée pour un même rayonnement et il est tout de suite beaucoup plus compliqué d’attraper un coup de soleil, même en restant longtemps au soleil (= beaucoup d’énergie mais peu de puissance). La cible, notre peau peut encaisser la dose car elle se régénère plus vite qu’elle ne se dégrade. Avec l’alcool, pour se saouler, il faut beaucoup d’alcool en peu de temps. Un litre saoule en une heure mais pas en une année. Cependant, même une dose très concentrée à 90° en très peu de temps (une seconde) ne saoulera pas s’il n’y en a qu’une goutte.

On pourrait multiplier les métaphores à volonté. Avec une mitrailleuse en considérant le calibre, la cadence de tir et la durée de la rafale. (Pour la métaphore, la cadence de tir x calibre => puissance, Durée de la rafale x calibre => énergie). Pour le canon du Rafale justement, savoir qu’il peut envoyer 1 kg de projectile en 0,5 seconde ne suffit pas à le caractériser. Il faudrait savoir combien de temps il peut maintenir ce rythme. En revanche on peut indiquer qu’avec son alimentation, il peut envoyer 2 kg de matière par seconde (Puissance) pendant 3 secondes soit 6 kg au total (Energie) en 3 secondes

Bref, il faut apporter à la cible plus d’énergie qu’elle ne peut en absorber pendant un temps assez long pour saturer sa capacité de récupération.

- Il faut donc assez d’énergie pour attaquer suffisamment de matière sur la cible.
- Il faut assez de puissance pour saturer la capacité d’absorption de la cible et user la matière.
- Il faut une surface touchée assez petite pour concentrer la puissance et l’énergie envoyées et minimiser les besoins de l’arme et éviter le gaspillage.
- Il faut une surface touchée assez grande pour obtenir des dommages significatifs sur la cible. 10 mm sur un missile, ça commence à compter. Sur une cible comme un porte-avions, c’est dérisoire. Donc tout dépend le la cible et de la zone touchée.

Cependant, il convient de bien aborder les choses car si l’on considère le porte-avions par ses sous ensembles, un impact de 10 mm sur l’une des antennes actives ou sur un des avions du navire, ça commence à devenir enquiquinant. En somme c’est comme de disposer d’un FaMAS d’une portée de 25 km. Les possibilités de criblages de la moindre frégate pourraient pousser à repenser une partie du combat naval voire du combat tout court.

En outre, pour revenir au sujet, il faut tenir compte de la stabilité du faisceau. Si ce dernier bouge à la surface de la cible, si cette dernière tourne sur elle même ou si la cible manœuvre sans que le faisceau suive, la surface balayée augmentera et la concentration (surface) de l’énergie envoyée diminuera. On peut imaginer de moins focaliser le faisceau afin qu’il englobe toute la cible mais une partie de l’énergie sera alors gaspillée à côté et l’efficacité de l’arme diminuera à caractéristiques égales.

L’énergie apportée par le laser est directement proportionnelle au nombre de photons x leur énergie individuelle. Cette dernière est proportionnelle à la fréquence de chaque photon qui est un peu la métaphore du calibre d’un projectile. Mais contrairement à ces derniers pour les photons, plus le calibre augmente (la fréquence), plus la taille diminue. On va voir que ça a son importance. 

Je ne détaille pas les effets quantiques et probabilistes qui sont bien présents. Je rappelle que je  préfère m'en tenir à des considérations générales pour constituer une base d'entrée pour quiconque voudrait approfondir le sujet.

En théorie on aurait tout intérêt à avoir la plus haute fréquence possible, quitte à aller au delà du domaine du visible: UV, X… Mais il faut tenir compte des propriétés du milieu de propagation (humidité, particules en suspensions…) et de la cible. C’est un sujet en soit qu’il faut étudier selon l’usage que l’on veut en avoir. Avec un photon très énergétique, il sera tellement petit qu’il ne touchera pas la matière qu’il traversera de part en part. Par exemple utiliser des rayons X sur un plastique qui ne serait pas radio-opaque serait complètement inutile car les photons traverseraient la cible sans interagir, donc sans y dissiper leur énergie. Donc, monter les photons en énergie, c’est en théorie souhaitable. Mais en pratique, selon la cible il y a quand même un limite qui force à déterminer une plage de fréquences préférables.

Maintenant on va entrer dans la partie essentielle du sujet et regarder ce qui se passe quand le laser touche la cible. Il va se créer une stratification modélisée par le modèle Vlasov:

La cible est à gauche et le laser attaque depuis la droite.
- matière <=> plasma opaque <=> plasma transparent au laser incident <=> laser incident.

Pour faire simple, le laser va ioniser la surface de la cible et créer un plasma qui va s’organiser en couches. Or une des propriétés des plasmas c’est qu’il est une éponge à tous le spectre électromagnétique. Il absorbe le rayonnement incident qui le fait chauffer. Donc plus le laser « allume » la cible, plus il alimente une couche de plasma qui protège la cible du « laser direct » en quelque sorte.

Première conséquence, la zone de la cible sous plasma, en plus de s’auto-protéger, disparait des radars de poursuite. C’est le moment pour la cible de manœuvrer. Au passage, on notera que les plasmas constituent une bonne base de recherche pour la furtivité.

Mais alors si le plasma protège la cible, comment celle ci peut elle être détruite ? Comment une machine à découpage laser peut elle percer sa pièce ?

Tout simplement parce qu’un plasma est généré parce qu’il y a des atomes et qu’il est chaud. Il n’y a pas plus d’électrons pour constituer un plasma absorbeur qu’il y a d’atomes donc de matière pour les fournir. En outre, un plasma est très chaud et par convection (conduction) et rayonnement l’intérieur de la matière (à gauche sur mon schéma) va monter en température et fondre.

Une manière de se protéger de la cible serait d’augmenter la quantité de matière qui peut créer du plasma sans pour autant mettre en danger la cible en se consumant avec un point de fusion relativement bas pour commencer à absorber rapidement. C’est la méthode « ablative ». On pourrait imaginer une couche de liège par exemple qui serait le consommable chargé d’absorber le rayonnement incident avant que les parties vitales du missile ne soient entamées. C’est cette solution qui était utilisée avant l’invention des plaques des bouclier des récentes navettes (X31, IXV…) par les missions Apollo quand elles se « faisaient attaquer » non pas par des lasers mais par les couches denses de l’atmosphère lors de la rentrée atmosphérique.

Modifié le 4 août par johnsteed