11. La technologie des plasmas                                              English translation

Comme nous l’avons déjà indiqué en première partie de cet ouvrage au § 12, de nombreux témoignages inclinent à penser qu’il n’y a pas de forme réelle entre les différents points lumineux que les témoins observent dans le ciel, et que cette forme est seulement simulée.

Est-il techniquement possible de produire un point brillant flottant dans le ciel sans qu’il s’agisse pour autant d’une simple projection lumineuse sur fond de nuages ? Pour répondre à cette question, il nous faut introduire ici le concept de plasma, apparu en 1928. Un plasma est un fluide composé de molécules gazeuses électriquement neutres, d’ions positifs et d’électrons négatifs. En bref, il s’agit d’un gaz ionisé émettant des photons du fait de cette ionisation, et donc plus ou moins lumineux.

Il existe trois mécanismes principaux d’ionisation d’un gaz :

L'ionisation thermique : l'agitation thermique provoque des collisions telles qu’un atome peut donner naissance à un couple électron-ion positif. Ce couple est instable et a tendance à se recombiner. Mais si la température est assez élevée et la densité suffisamment grande, chaque recombinaison est rapidement suivie par une nouvelle ionisation et le plasma se maintient. La température requise pour cela est au minimum de 10 000°C.

En utilisant un laser de puissance et une lentille convergente, il est possible d’ioniser localement l'air au point de focalisation. Si la lentille a une distance focale de 1 m par exemple, une bulle de plasma se forme " miraculeusement " à 1 m de la lentille et semble flotter dans l’air. En utilisant un laser infrarouge dont le rayonnement est normalement invisible à l’œil nu, le résultat est très spectaculaire. Mais pour projeter cet " ovni " à longue distance, il faudrait un laser très puissant et une lentille de focale correspondant à la distance de projection. Il est alors plus efficace d’utiliser une matrice de lasers convergeant vers un point dans le ciel.

Les premiers lasers à haute énergie fonctionnaient au dioxyde de carbone (CO₂) et travaillaient dans la gamme des infrarouges. Ils apparurent aux Etats-Unis en 1968. Le CO₂ était introduit à une extrémité du laser tandis que les gaz résiduels non toxiques étaient rejetés de l’autre côté.

La première tentative d’en faire une arme transportable sur un champ de bataille revient à l’US Army. Vers le milieu des années 70, un laser CO₂ d’une puissance de 30 kW fut monté sur un véhicule chenillé LVTP-7 pour constituer une " Mobile Test Unit ".

A la fin des années 70, la société allemande Diehl conçu un prototype similaire, le HELEX (High Energy Laser Experimental). Il s’agissait d’un véhicule blindé de 28 tonnes qui devait transporter un laser CO₂ à haute énergie d’une puissance de plusieurs mégawatts dont la portée aurait atteint 10 km par temps clair (fig. 11-a). La consommation de CO₂ requise permettait d’envisager 50 tirs laser à chaque mission.

Fig. 11-a : projet HELEX de l’armée de l’air allemande Dessin d’après une illustration de MBB/Diehl Notons que dans le cas où ce n’est pas une matrice de lasers qui est mise en œuvre, le point lumineux ne peut exister qu’au contact de la cible visée.

L’armée américaine procéda par la suite à de nouveaux tests avec le " Close-Combat Laser Weapon " ou " Roadrunner ", véhicule conçu pour détruire les senseurs et les équipements de vision de nuit ennemis, puis vint l’" Airborne Laser Laboratory ", un avion Boeing dont le laser de 400 kW réussit en 1983 à détruire en vol plusieurs missiles air-air " Sidewinder ".

Concernant l’utilisation d’une telle arme à bord d’un navire, se posait le problème de l’humidité de l’atmosphère ambiante susceptible de perturber fortement la propagation du rayon laser.

En France, c’est seulement en 1986 que la DGA (Délégation générale pour l’armement) initia le projet LATEX (Laser Associé à une Tourelle Expérimentale) basé sur un laser de 10 mégawatts.

Si tous ces appareils furent ou sont encore aujourd’hui de simples prototypes, ils ont peut-être été néanmoins responsables de l’observation de quelques ovnis.

Rappelons que la découverte du laser date seulement de 1958 et que ce n’est qu’à partir de cette date qu’il aurait pu être utilisé volontairement pour produire de faux ovnis. Cette technique de création d’un plasma à distance n’est donc pas suffisamment ancienne pour avoir été utilisée dès 1942 à Los Angeles, lors de la première apparition historiquement attestée d’un phénomène lumineux non identifié simulant une attaque aérienne par temps clair donc sans qu’il puisse s’agir d’une projection sur fond de nuages (voir ci-dessous § 15).

L'ionisation électrique : ce phénomène se produit lorsqu'un champ électrique intense est appliqué à un gaz. Les électrons arrachés par les forces électrostatiques sont alors accélérés et acquièrent une grande énergie cinétique qui leur permet, par collision avec d'autres atomes, de propager l'ionisation. Un bon exemple de création d’un plasma de ce type est fourni par l’éclair d’un orage.

L'ionisation radiative : elle se produit lorsque les atomes sont soumis à un rayonnement électromagnétique dont les photons ont une énergie supérieure au seuil d'ionisation.

Cette situation se rencontre naturellement dans la haute atmosphère où les photons ultraviolets provenant du soleil ionisent les atomes de gaz de la couche appelée ionosphère. On sait depuis 1991 que les chercheurs travaillant sur l’Initiative de Défense Stratégique du président Reagan s’étaient aperçus en 1981 qu’il était possible de stimuler la fluorescence d’une couche de sodium située à 90 km d’altitude à l’aide d’un rayon laser (rayon de photons) pour engendrer un point lumineux. Cette technique de production d’une " étoile artificielle " (mais aussi de création d’" ovni "…) a été redécouverte en 1985 par 2 astronomes français et est depuis employée pour focaliser les télescopes [JPP00 p. 103].

Le rayonnement utilisé peut être aussi dans la gamme des hautes fréquences (ondes radio) ou des hyperfréquences (micro-ondes). On obtient la focalisation de ces ondes en un point de l’espace à partir d’une matrice d’antennes émettant en phase. Grâce à la technique de la " synthèse d’ouverture ", cette matrice peut simuler l’effet d’une lentille géante de très longue focale. Lors de son discours de réception du prix Nobel, Piotr Kapitsa décrivit dès 1978 les expériences soviétiques de génération de plasma à distance par des micro-ondes de puissance [FU93 p. 11]. Aux Etats-Unis, cette technique est utilisée par l’US Air Force pour produire des " miroirs ionosphériques artificiels " (Atmospheric Ionospheric Mirror – AIM) qui permettent de faire rebondir des ondes radar afin de pouvoir explorer au-delà de l’horizon ou des ondes radio pour communiquer entre deux positions précises. Ces " miroirs " permettent aussi d’intercepter ou de brouiller les communications ennemies.

Chacun peut expérimenter chez lui la création d’un plasma à l’aide d’un rayonnement de micro-ondes émises par un magnétron. Il suffit pour cela de disposer sur une soucoupe à l’intérieur d’un four à micro-ondes un grain de raisin frais coupé en deux dont les deux demi-sphères sont restées reliées entre elles. Très rapidement, le grain de raisin s’enflamme et les flammes successives ainsi créées – qui ne sont rien d’autre que des boules de plasma – s’envolent vers le haut du four où elles survivent quelque temps grâce à la stimulation des micro-ondes dont la fréquence est ici de 2,45 GHz (gigaherz).

Des micro-ondes avaient été produites artificiellement par Heinrich Hertz dès 1887 et le magnétron fut inventé en 1921 puis le Klystron en 1938. Quant au premier maser, l’équivalent du laser pour les micro-ondes, il vit le jour en 1953. Cette technologie, probablement encore balbutiante, était donc déjà disponible en 1942.

Pour générer un plasma, le rayonnement de photons peut être remplacé par l’émission d’autres particules telles que des protons ou des électrons. Nous reprenons ici la description du mécanisme présenté au § 12 de la première partie de cet ouvrage.
 
Un synchrotron permet de générer un rayon de protons suffisamment énergétiques pour que ceux-ci traversent une certaine distance dans l’atmosphère en n’émettant qu’un très faible rayonnement dû à une légère perte d’énergie. Lorsque cette énergie descend en dessous d’un certain seuil à cause des pertes, les protons ne peuvent plus se propager dans l’atmosphère et l’énergie restante, encore importante, ionise alors l’oxygène et l’azote pour former une boule de plasma brillante : un point lumineux dans le ciel.

En modulant l’énergie des protons, on peut diminuer ou augmenter la distance de formation du plasma lumineux. Une modulation rapide d’avant en arrière peut ainsi donner l’illusion d’un trait de lumière dans le ciel. De même, en modulant la quantité de protons émise, on peut diminuer ou augmenter l’intensité lumineuse du plasma. Enfin, on peut jouer sur l’orientation du tir pour produire une forme lumineuse spécifique par balayage. Cette mise en scène est à la portée de l’armée qui peut générer les phénomènes lumineux à partir du sol ou à partir d’une plate-forme aérienne, sans doute un ballon dirigeable puisque les témoins sont nombreux à faire état d’un vol silencieux et très lent des ovnis observés.

Une évaluation de Tom Mahood trouvée sur son site Internet nous apprend qu’un synchrotron de taille moyenne capable de générer en continu un rayon de protons d’une énergie de 500 MeV (mégaélectronvolts) pourrait produire un plasma lumineux à 1 200 m de distance. Ce rayon perdrait 3 KeV (kiloélectronvolts) par centimètre parcouru avant de libérer 100 KeV par centimètre à l’arrivée. L’intensité lumineuse / cm du rayon serait donc égale à 3% de celle de la boule de plasma. Celle-ci ferait une douzaine de mètres de diamètre, soit 1% de la distance parcourue dans notre exemple. Ces calculs ont été effectués grâce à la formule de Bethe. Il nous semble cependant qu’il doit exister un phénomène ignoré par cette formule qui permette de réduire l’énergie requise d’un facteur 100 et de limiter ainsi l’encombrement et le poids du synchrotron à mettre en œuvre. Il se trouve en effet que les premières particules émises chauffent l’air à travers lequel elles se propagent, entraînant sa dilatation avant d’être stoppées, ce qui permet aux particules suivantes de progresser plus avant puisqu’elles rencontrent une moindre résistance. Ce faisant, une sorte de tunnel de faible densité est creusé dans l’atmosphère en une fraction de seconde jusqu’à la distance limite de progression où se produit l’ovni, qui peut ainsi être entretenu avec beaucoup moins d’énergie.

On pourra objecter que les particules ne peuvent être accélérées que sous un vide poussé ce qui pose alors le problème de leur projection dans l’atmosphère. Ce problème est résolu en utilisant un matériau perméable aux protons à la sortie du rayon. Le nickel, le tantale ou le Kapton par exemple satisfont à cet emploi. Ils doivent cependant être refroidis car le passage des particules provoque un fort échauffement. Tom Mahood nous a dit avoir soumis son hypothèse à plusieurs physiciens travaillant sur la physique des particules qui n’y ont pas vu d’objection. Il est possible que l’utilisation d’électrons en place des protons puisse produire un résultat identique tout en consommant une moindre énergie. Cependant, l’électron ayant une masse environ 2000 fois inférieure à celle du proton, il aura certainement plus de difficultés à pénétrer profondément dans l’atmosphère avant d’être arrêté par une collision. L’armée américaine étudie aujourd’hui activement le concept de " rayon de particules chargées " (Charged Particle Beam – CPB) composé d’ions ou d’électrons pouvant se propager dans l’atmosphère à une vitesse proche de celle de la lumière, et celui de " rayon de particules neutres " (Neutral Particle Beam – NPB) composé d’atomes d’hydrogène ou de deutérium, utilisable dans l’espace pour la lutte contre les missiles balistiques dans le cadre de l’Initiative de Défense Stratégique.

Le schéma de principe du canon à particules utilisé pourrait être proche du fonctionnement du canon à électrons de nos téléviseurs (fig. 11-b).