Impulsion électromagnétique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche
Un orage à Sydney en Australie, en 1991 : un éclair toutes les 30 secondes pendant deux heures

Une impulsion électromagnétique (IEM), également connue sous le nom EMP (de l'anglais electromagnetic pulse) est une émission d'ondes électromagnétiques brève et de très forte amplitude qui peut détruire de nombreux appareils électriques et électroniques (reliés au courant et non protégés) et brouiller les télécommunications.

Cette impulsion peut être générée artificiellement par une explosion nucléaire ou un générateur à micro-ondes, mais peut aussi être d'origine naturelle, comme la foudre ou l'électricité statique.

Les applications d'une IEM peuvent être militaires, mais aussi industrielles.

Types d'impulsions électromagnétiques[modifier | modifier le code]

Foudre[modifier | modifier le code]

Article principal : Foudre.

La foudre est la plus connue des IEM, c'est un phénomène naturel de décharge électrostatique, du à la différence de potentiel électrique entre deux nuages.

Elle est inhabituelle en ce sens qu'elle a typiquement une décharge préliminaire de basse énergie qui s'accumule jusqu'à l'impulsion principale, qui à son tour peut être suivie à intervalles de plusieurs rafales plus petites.

Décharge électrostatique[modifier | modifier le code]

Article principal : Décharge électrostatique.
Palais de la découverte à Paris démonstration de décharges électrostatiques sur le corps humain. (En 2006)

Les décharges électrostatiques sont caractérisés par des tensions élevées, mais de faibles courants et provoquent parfois des étincelles visibles. Elles sont considérées comme de petits phénomènes localisés, même si techniquement, la foudre en fait partie. Elles peuvent également être artificielles, comme avec un Générateur de Van de Graaff.

Une décharge électrostatique peut endommager les circuits électroniques en injectant une impulsion de haute tension, en plus de donner aux gens un choc désagréable. Elle peut également créer des étincelles, qui peuvent déclencher des incendies ou des explosions de vapeurs de carburant. Pour cette raison, avant de faire le plein d'un avion ou d'exposer de la vapeur de carburant à l'air, la buse de carburant est d'abord connectée à l'avion pour décharger toute électricité statique.

Impulsion électromagnétique nucléaire (NEMP)[modifier | modifier le code]

Explosion nucléaire

Lorsqu'une arme nucléaire explose, elle produit une brève impulsion électromagnétique. Son importance dépend de nombreux facteurs, notamment la taille et le type de la bombe et l'altitude à laquelle elle explose, mais ses effets peuvent être dévastateurs sur les installations électriques et les télécommunications !

Il s'agissait au début d'un effet secondaire des bombes atomiques découvert en 1945 lors de premiers essais nucléaires de l'armée américaine, qui s'est rapidement transformé en une arme à part entière.

Impulsion électromagnétique non nucléaire (NNEMP)[modifier | modifier le code]

Article principal : Hautes puissances pulsées.
la Z machine en 2013

Les armes radiofréquences permettent de générer des impulsions électromagnétiques non nucléaire (NNEMP) à l'aide de générateurs de micro-ondes à forte puissance d'émission. Elles sont réparties en deux grandes catégories, les armes HPM (High Power Microwave) ou en français MFP (micro-ondes à forte puissance), qui émettent sur une fréquence micro-onde précise, et les armes UWB (Ultra Wide Band) qui produisent une impulsion sur une large bande du spectre électromagnétique, atteignant ainsi une gamme étendue de systèmes électroniques[1].

Les générateurs NNEMP peuvent être réalisés comme une charge utile de bombe, de missile de croisière ou de drone, ce qui permet la construction de bombes électromagnétiques avec moins d'effets mécaniques et thermiques et moins de rayonnements ionisants. Cela permet aussi d'éviter les conséquences politiques du déploiement d'armes nucléaires.

La portée des armes NNEMP est sévèrement limitée par rapport aux IEM nucléaires car elles sont presque toutes utilisées avec des explosifs chimiques comme source d'énergie initiale, mais les explosifs nucléaires ont un rendement énergétique d'une importance de l'ordre de un million de fois plus important que celui des explosifs chimiques de poids similaire[2]. De plus, l'impulsion électromagnétique d'armes NNEMP doit venir de l'intérieur de l'arme elle-même, tandis que les armes nucléaires génèrent les IEM comme effet secondaire, souvent à de grandes distances de la détonation[3]. Ces faits limitent sévèrement la portée des armes NNEMP par rapport à leurs homologues nucléaires, mais permettent des frappes plus chirurgicales. L'effet de petites e-bombes s'est avéré suffisant pour certaines opérations terroristes ou militaires[4],[5],[6].

Le concept du générateur magnéto-cumulatif qui produit une impulsion électromagnétique non-nucléaire a été conçu dès 1951 par Andreï Sakharov en Union soviétique[7], mais les pays ont attendu que des idées similaires émergent dans d'autres nations avant de révéler leurs recherches.

Il y a un certain nombre de dispositifs qui permettent d'atteindre cet objectif, comme une grande batterie de condensateurs à faible inductance déversées dans une seule antenne boucle ou un générateur de micro-ondes vers un générateur magnéto-cumulatif. Pour atteindre les caractéristiques de fréquence des impulsions nécessaires pour le couplage (transfert d'énergie) optimal vers la cible, les circuits de mise en forme d'onde et/ou les générateurs de micro-ondes sont ajoutés entre la source de l'impulsion et l'antenne. Un tube à vide particulièrement adapté pour la conversion des micro-ondes d'impulsions à haute énergie est le Vircator (en)[8].

Magnétoformage[modifier | modifier le code]

Article principal : Magnétoformage.
Une cannette en aluminium, produite à partir d'une impulsion magnétique créé par une forte décharge de 2 kilojoules d'une batterie de condensateurs haute tension.

Le magnétoformage est un procédé industriel de formage permettant de déformer ou découper une pièce métallique en utilisant un champ magnétique, le plus souvent du cuivre ou de l'aluminium. La pièce est remodelé par des impulsions magnétiques à haute intensité qui induisent un courant dans la pièce. La pièce peut être modifiée sans contact à partir d'un outil, bien que dans certains cas, la pièce peut être pressée contre une matrice.

Impulsion électromagnétique solaire[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Orage magnétique.

En raison de la similitude entre une impulsion E3 due à une explosion atomique et un orage géomagnétique induit par le soleil, il est devenu courant de se référer à l'énergie de ces orages comme IEM solaire[9]. Au niveau du sol, cependant, l'IEM solaire n'est pas connue pour produire des impulsions E1 ou E2.

Les satellites et les véhicules spatiaux sont naturellement exposés à ces phénomènes d'IEM liés à l'activité du soleil et au vent solaire, qui peuvent perturber, dégrader voire détruire les satellites ou les appareillages électroniques. Ce fut le cas en 2000, lors d'une période de forte activité solaire.

Impulsions de commutation[modifier | modifier le code]

L'action de commutation d'un circuit électrique crée un changement brusque dans le flux d'électricité. Ce changement brutal est une forme d'IEM.

Dans la fiction[modifier | modifier le code]

Les médias populaires décrivent souvent les effets d'une IEM de manière incorrecte, provoquant des malentendus parmi le public et même parmi les professionnels. Des efforts officiels ont été déployés aux États-Unis pour réfuter ces idées fausses[10],[11].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « EMP et armes électromagnétiques », sur http://zonedinteret.blogspot.com/,
  2. Glasstone, Samuel and Dolan, Philip J., The Effects of Nuclear Weapons Chapter 1, 1977, United States Department of Defense. [1]
  3. Glasstone, Samuel and Dolan, Philip J., The Effects of Nuclear Weapons, Chapter 11, 1977, United States Department of Defense. [2]
  4. Marks Paul, Aircraft could be brought down by DIY 'E-bombs' New Scientist, 01 April 2009, p. 16-17 [3]
  5. The SUMMA Foundation The University of New Mexico.
  6. TRESTLE: Landmark of the Cold War (Documentary Movie)
  7. Stephen Younger, « Scientific Collaborations Between Los Alamos and Arzamas-16 Using Explosive-Driven Flux Compression Generators », Los Alamos Science, no 24,‎ , p. 48–71 (lire en ligne [PDF])
  8. (en) Carlo Kopp, « The Electromagnetic Bomb - A Weapon of Electrical Mass Destruction », USAF CADRE Air Chronicles, U.S. Air Force,‎ (lire en ligne)
  9. (en) « Natural Sources of EMP : EMP Caused by Geomagnetic Storm »
  10. (en) Edward Savage, James Gilbert et William Radasky, « The Early-Time (E1) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) and Its Impact on the U.S. Power Grid »,
  11. (en) Manitou Motion Picture Company, Ltd., « 2009 Telly Award Winners » [archive du ] (consulté le 20 mai 2018)

Voir aussi[modifier | modifier le code]