Le Sabre-Laser dans la
science.
I) Généralités
Le sabre-laser, cette arme imaginaire, est construit
sur beaucoup de contradictions. Bien sûr, ces sabres se manipulent comme leurs
équivalents terrestres et leurs lames se heurtent bruyamment avec ce son si
caractéristique des combats de science-fiction. Quel serait en effet l'intérêt
d'un sabre inutilisable pour exécuter les attaques et parades de l'escrime ou du
kendo (sport de combat japonais) ? Mais la matérialité des lames de lumière pose
un grave problème, car deux faisceaux lumineux se croisent sans opposer la
moindre résistance: la lumière n'est pas de la même nature que la matière, elle
est formée de photons qui s’agitent à une très grande vitesse (299.978 km/sec)
et qui ne peuvent donc pas se cogner avec d’autres d’entre
eux.
Il faut aussi régler le problème de la source d'énergie
du sabre-laser. Les sources officielles indiquent que ce dernier est alimenté
par des batteries dont l’énergie passe dans des cristaux trouvables sur
différentes planètes (voir la partie "Le sabre-laser dans la fiction"). Au vu
des dégâts qu'il peut causer, le sabre-laser est certainement doté d'une
batterie de très grande capacité. Quand on voit l'autonomie ridicule de nos
téléphones portables, qui font des choses nettement moins ambitieuses qu'un
sabre-laser, qui lui ne doit jamais être rechargé, on se persuade facilement
qu'il n'existe encore aucune batterie capable d'alimenter un sabre-laser tout en
tenant dans un manche. Mais sait-on jamais, lorsque on se rappelle de l'énorme
engin qu'était le premier laser, en 1960, personne n'aurait cru qu'il serait un
jour possible de réaliser de minuscules pointeurs laser. Or ce dernier existe
bel et bien: il est même parfaitement capable de détruire la rétine d'un œil...
Et n'oublions pas que les Jedis sont directement "branchés" sur la Force, qui
semble être une immense source d'énergie.
Troisième
souci : les lames des sabres devraient être quasiment invisibles. En effet,
à la différence d’une ampoule électrique classique, la lumière d’un laser ne
s’éparpille pas dans l’espace, mais reste contenue dans un faisceau dont l’angle
d’ouverture est très petit. Cette excellente directivité du laser est justement
l’un de ses atouts les plus précieux. Ainsi, le faisceau laser ne sera vu que si
sa direction de propagation rencontre notre œil. Cette configuration est à
éviter absolument car l’intensité lumineuse d’un laser, même de faible
puissance, est telle que notre rétine ne s’en sortirait pas sans
dommages.
Comment sortir de cette impasse ? Il faudrait
qu’une partie de la lumière du faisceau laser soit forcée de sortir « sur
le coté ». Une solution consiste à saupoudrer le faisceau de fines
particules de poussières, de la craie par exemple. En diffusant la lumière,
elles matérialiseront le faisceau. Ce phénomène s’observe facilement dans une
pièce sombre dans laquelle pénètre un rayon de soleil : il est vu grâce à
la lumière diffusée sur les cotés par les poussières qui virevoltent dans la
pièce. Puisque l’on distingue nettement les lames des sabres, c’est que
l’atmosphère des vaisseaux de l’Empire est très poussiéreuse. Il est urgent que
Dark Vador fasse un petit ménage !
Oublions quelques instants les points évoqués précédemment. Il reste encore à résoudre un problème technique crucial : comment limiter la longueur de la lame d’un sabre ? Imaginons un duel se déroulant dans un vaisseau spatial, comme celui qui oppose Luke Skywalker et Dark Vador dans l’épisode V, « L’Empire contre-attaque (Empire Strike-Back) ». Luke active son sabre dont la lame se développe jusqu’à atteindre le plafond de la pièce du duel. En effet, un faisceau lumineux se propage en ligne droite tant qu’il ne rencontre pas d’obstacle qui le réfléchisse, le réfracte ou l’absorbe. Que se passe-t-il alors ? Si le sabre laser est aussi puissant qu’on le dit la lame perfore le plafond puis le suivant et ainsi de suite, jusqu'à découper la paroi de la Cité des Nuages (Bespin). Gênant. Pour que les combattants intergalactiques ne sombrent pas dans le ridicule, il faut absolument que la lame de leur sabre ait une longueur raisonnable.
II) Plusieurs systèmes optiques.
Certains des plus bricoleurs d'entre nous ont déjà
imaginé une solution: se débrouiller pour placer un miroir en face de l'orifice
de sortie du laser, de sorte qu'il se réfléchisse en sens opposé. Bonne idée,
mais comment faire tenir le miroir? Tout simplement en le fixant à l'extrémité
d'une tige télescopique qui se déroule lors de l'activation du sabre.
Malheureusement, l'usage de l'arme est alors très peu aisé: couper en deux un
droïde de combat nécessite de donner un coup de taille par la gauche, puis par
la droite, parce que cette tige gère le mouvement complet. Et puis, il ne
faudrait pas que la tige de support se brise sinon la lame prendrait la longueur
maximale compatible avec le lieu du combat et adieu le plafond !
En dehors de ce système de tige, il serait aussi possible de
faire flotter le miroir par une ionisation de l'air se trouvant en dessous
du-dit miroir grâce à un générateur à haute tension (appellé THT) c'est à dire
libérant une grande quantité de Volts et peu d'Ampères. Pour éviter que le
miroir soit dévié (car la ionisation de l'air correspond en quelques sortes à
repousser l'air se trouvant sous un objet de sorte à permettre à ce dernier de
"flotter") à cause de mouvements trop brusques, on pourrait imaginer un système
de fils reliant le miroir au manche du Sabre-Laser. Celui-ci serait beaucoup
plus dur à casser car les fils ne seraient pas raides. Il serait en revanche
nécessaire au Jedi de n'effectuer que des mouvements très fluides afin de ne pas
pencher le miroir.
Une autre solution existe. L'idée
consiste à garder une lame de grande longueur tout en limitant la zone ou
l'intensité lumineuse serait dangereuse. Pour cela, il suffit de placer une
lentille convergente (sorte de loupe) sur la trajectoire du faisceau. Les rayons
lumineux convergent alors vers le point focal (point où se retrouve la lumière)
de la lentille avant de poursuivre en divergeant. Au point focal, l'intensité du
faisceau sera bien plus élevée qu'en dehors car tous les rayons du faisceau,
donc toute son énergie, y seront concentrés. En revanche, l'intensité lumineuse
sera d'autant plus faible que l'on s'éloignera du foyer. Pour nous convaincre de
l'efficacité de la méthode, rappelons comment, par un jour bien ensoleillé, il
est facile de faire bruler des feuilles sèches avec une loupe. Il suffit de
placer cette dernière de sorte que la tache de lumière projetée sur la feuille
soit la plus petite possible: la loupe concentre alors toute la lumière dans
cette tache et la feuille commence à se carboniser. Et il suffit de déplacer la
feuille hors du foyer de la loupe pour que l'effet cesse immédiatement.
La focalisation d'un faisceau laser est couramment utilisée
dans l'industrie pour la découpe précise de pièces métalliques ou de plastique.
Une lentille fait converger le laser sur la surface du plan à découper. En
dehors de ce plan, le faisceau diverge et s'atténue rapidement. Un laser de
faible puissance permet de découper des plaques métalliques de quelques
centimètres d'épaisseur avec une rapidité et une précision que les Jedis
envieraient. Pour améliorer notre sabre, il suffirait de le munir d'une lentille
dont la longueur focale serait de l'ordre d'un mètre. Combinée avec une source
laser de forte puissance, cela devrait permettre d'obtenir un faisceau lumineux
d'une grande intensité sur une longueur limitée, autour du point focal de la
lentille. Si cela semble pouvoir fonctionner, le système évoque davantage un
couteau qu'un sabre. Mais il permet au moins de couper un soldat de l'Empire en
deux sans faire un trou au plafond en même temps. Il reste néanmoins quelques
inconvénients. D'abord, le problème de la matérialité de la lame n'est pas
résolu. Ensuite, je vous déconseille vivement de braquer votre "couteau-laser"
vers une surface réflectrice concave (style miroir grossissant): le faisceau
divergent pourrait être refocalisé et endommager le "quelque chose" qui se
trouve devant le miroir, peut-être l'utilisateur. Jeme permettrai donc de donner
un conseil : éviter de vous battre avec ce type de sabre dans une galerie des
glaces
III) Un Sabre-Plasma.
Abandonnons l’idée du laser, puisqu’elle semble si fortement
compromise, et voyons s’il est possible de concevoir une arme ayant les mêmes
caractéristiques, mais en se fondant sur d’autres principes. Une idée plutôt
intéressante serait d’utiliser un plasma confiné par un champ magnétique
astucieusement disposé. Avant d’examiner les détails techniques, voyons d’abord
ce qu’est un plasma. Souvent appelé quatrième état de la matière (les autres
états étant : solide, liquide et gazeux), le plasma est un gaz dans
lequel les atomes nt perdu un ou plusieurs de leurs électrons. Cette
ionisation peut être obtenue, par exemple, en chauffant fortement un gaz :
sous l’effet de la chaleur, les collisions entre atomes deviennent si violentes
que des électrons leur sont arrachés. Nous sommes environnés de plasmas. Il
suffit d’ailleurs qu’il fasse beau pour voir briller dans le ciel la plus grosse
boule de plasma qu’il nous soit donné de contempler de ce coté de l’univers, le
Soleil. Les éclairs, qui résultent de l’ionisation de l’air sous l’effet de
l’intense champ électrique établi entre un nuage et le sol, en sont un autre
exemple, comme nous l’avons déjà vu. Dernier exemple de plasma, celui d’un tube
au néon : il contient un plasma obtenu par des décharges électriques
adéquates, dont le rayonnement lumineux est utilisé pour l’éclairage. Un néon
est d’ailleurs un bon moyen de bricoler un sabre-laser plus vrai que nature,
avec le défaut évident qu’à part faire une jolie lumière et taper sur la tête de
quelqu’un avec un tube en verre, très fragile par ailleurs, il ne fait rien de
spécial.
Le premier avantage d’un plasma : comme un
laser, il est relativement facile de lui donner la couleur que l’on souhaite, il
suffit de choisir la température et le gaz créant le plasma. Une température
élevée, de l’ordre de 10.000°C, donnera plutôt une couleur bleutée tandis qu’une
température de l’ordre de 2.000°C à 3.000°C semblera plus rouge. Côté gaz,
le sodium donnera une belle couleur orangée et le mercure produira une teinte
plus blanchâtre. Nos Jedi n’ont donc que l’embarras du choix. Second
avantage : le plasma rayonne de la lumière dans toutes les directions, on
peut donc le voir même dans un lieu propre.
Inutile de le
cacher, l’utilisation d’un plasma chaud dans l’air ne va pas sans poser quelques
problèmes. D’abord, la température du plasma doit être maintenue en permanence.
Tout refroidissement fournit aux électrons et aux noyaux l’occasion de se
recombiner pour former à nouveau des atomes complets, neutres et faire ainsi
disparaitre l’état de plasma. Par ailleurs, il faut aussi compenser en
permanence l’hémorragie d’énergie résultant de l’appréciable quantité de lumière
rayonnée par lega, faute de quoi il se refroidirait. Enfin il faut avoir une
réserve de gaz suffisante pour produire un jet continu de plasma. Il est
envisageable d’obtenir un jet d’une dizaine de centimètres de long et d’une
température de 10.000°C a partir d’un générateur d’énergie de taille raisonnable
délivrant une puissance de quelques dizaines de kW, a condition toutefois de
pomper plusieurs dizaines de litres d’air par minute. 10cm de long, cela donne
encore une fois plus un couteau qu’un sabre.
Voyons
maintenant du coté de l’industrie aérospatiale, qui possède une torche à plasma
dont le jet mesure près d’un mètre. Cette torche fut utilisée pour tester le
bouclier thermique de la navette européenne Hermès. L’inconvénient de cet objet,
c’est qu’il faut un générateur de 6MW pour l’alimenter et qu’il consomme
plusieurs mètres cube d’air à chaque minute. Dernier détail : le tout pèse
quelques tonnes. Pas facile à tenir dans la poche d’un Jedi…
Comme on vient de le dire, dix centimètres de lame, c’est un peu court. Pour
améliorer cet aspect, il suffit d’étirer le jet de plasma, en le forçant à
épouser la forme d’une sorte de bouteille magnétique. Pourquoi utiliser un champ
magnétique ? Tout simplement parce qu’un plasma est un gaz constitué de
particules ayant une charge électrique (les atomes ayant perdu des électrons
sont chargés positivement et les électrons sont chargés négativement) et donc
sensibles a l’action d’un champ magnétique. Confiner durablement un plasma est
une opération que les chercheurs tentent de réaliser en vue de contrôler des
réactions de fusion thermonucléaire. Le réacteur expérimental ITER, qui doit
être implanté dans quelques années en France, près de Cadarache, est précisément
construit pour conduire de telles expériences. Le plasma au sein duquel doivent
se produire les réactions thermonucléaires est confiné dans un champ
magnétique en forme de chambre à air de vélo. En ce qui concerne notre
sabre-plasma, il suffirait d’ioniser de l’air (grâce à l’énergie empruntée a la
Force évidemment) avant de l’injecter dans le volume de confinement de forme
allongée délimité par le champ magnétique. Celui-ci serait créé par de puissants
électroaimants intégrés à la poignée du sabre.
Outre le
fait de confiner et de donner forme au plasma, le champ magnétique a un autre
avantage décisif. Pour le comprendre, faisons une expérience. Prenons deux des
aimants qui tiennent la liste des courses sur un réfrigérateur et approchons les
l’un de l’autre : ils s’attirent mutuellement. Retournons-en un et
recommençons : ils se repoussent. Ce phénomène est du au fait qu’un aimant
possède deux pôles nommés « Nord » et « Sud » et, si les
pôles opposés s’attirent, les pôles de même nature se repoussent. Ainsi
l’aiguille de la boussole, qui est un petit aimant, pointe son pole nord vers le
pole magnétique sur de la Terre, qui se trouve être voisin du pole Nord
géographique. Si l’on considère qu’une lame d’un sabre-plasma est analogue à une
sorte d’aimant, il suffit que les polarités des lames soient identiques pour
qu’elles se repoussent et donnent l’illusion qu’elles sont matérielles !
Evidemment il faut que tous les possesseurs de sabre-plasma se mettent d’accord
sur une polarité commune sans quoi les lames s’attireraient.
Ce nouveau sabrer se comporterait plus ou moins comme le font les sabres-laser
de Star Wars. En articlier l’exploit de Qui Gon Jinn qui, dans l’épisode I,
« La menace fantôme » réussit à percer une épaisse porte métallique
grâce a son sabre-laser : son sabre dégage une intense chaleur faisant
fondre le métal. Pour être tout à fait juste notons que cet avantage doit être
relativisé. Un sabre-plasma est chaud et brillant, avons-nous dit. Il est donc
facile d’imaginer que la prudence soit de rigueur quand on manipule ainsi du
feu. Or notre sabre plasma est au bas mot si a dix fois plus chaudes que la
flamme d’une torche et mille à dix mille fois plus brillant. Il est inutile
d’argumenter longtemps pour se convaincre de tenir le sabre loin du visage
pointé en permanence vers l’adversaire…
Dernier argument qui
achèvera de vous persuader qu’il n’est pas raisonnable de se précipiter à
construire un sabre-plasma : il n’est pas très sage de confiner
magnétiquement quelque chose d’aussi chaud qu’un plasma car, si la bouteille
magnétique est perturbée, le gaz vous sauterait à la figure et comme la cuve à
bacta n’existe pas encore, vous seriez mort en moins de temps qu’il n’en faut
pour le dire.