Magnétohydrodynamique

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Magnétohydrodynamique

L'annonce officielle des nouveaux systèmes d'armes russes est une révolution silencieuse dont on n'a pas fini d'apprécier les implications. Pour l'instant l'aspect technologique a été très peu commenté. Il le mériterait bien : à l'heure actuelle il n'existe pas de technique officiellement répertoriée pour faire voler un aéronef à plus de Mach 5. 

Soit Vladimir Poutine a menti, soit il a donné le coup d'envoi d'une nouvelle révolution industrielle. 

Rappelons qu'à une vitesse supérieure à celle du son, l'échauffement des points de la voilure où se forme l'onde de choc augmente avec le carré du nombre de Mach. À 5.000 km/h, c'est à dire à Mach 5, on atteint les 1000°c, température à laquelle tous les matériaux perdent leur rigidité. Donc un aéronef volant à plus de 20.000 km/h n'existe pas. Ou alors les Russes ont trouvé un truc complètement fou. 

Ce truc s'appelle la magnétohydrodynamique, une technique connue depuis plusieurs décennies mais quasiment absente de toute la recherche civile. La plus grande partie de cet article essaiera de mettre en ordre quelques connaissances sur le sujet. Puis nous terminerons en extrapolant sur les conséquences politiques et industrielles. 

La magnétohydrodynamique, ou MHD de son petit nom, est l'application des Forces de Laplace à des fluides. Monsieur Laplace nous dit que la conjonction d'un champ électrique et d'un champ magnétique met en mouvement un matériau conducteur. Et inversement : le déplacement d'un matériau conducteur dans un champ magnétique crée un champ électrique. C'est au programme du cours de science au lycée.

En appliquant les Forces de Laplace à des fluides on peut modifier leur écoulement, jusqu'à l'annulation de l'onde de choc matérialisée par le bang supersonique d'un avion ou la vague d'étrave d'un bateau. Mais on peut aussi produire de l'électricité à partir d'un flux de gaz brûlant (qui est conducteur, car ionisé). Dit comme ça on pourrait penser que la MHD dispose d'un potentiel industriel hallucinant, donc si elle n'est utilisée dans aucun procédé industriel civil c'est qu'il y a une raison.

La raison est largement documentée mais pour y avoir accès il faut se plonger dans l'œuvre de Jean-Pierre Petit, certainement le plus grand scientifique français toujours en vie, et assurément le plus décrié. Jean-Pierre Petit s'est notamment illustré dans les années 80 par ses interventions publiques pour tenter d'élaborer une approche scientifique du phénomène des OVNI. 

Personnellement j'estime que sa volonté de développer une recherche civile sur la MHD a entraîné un effort pour le mettre à l'écart du monde scientifique, et son intérêt pour les OVNI a largement été exploité à cette fin. Ce chercheur phénoménal est aujourd'hui marqué au fer rouge et ses publications se retrouvent reléguées au rayon "ésotérisme", entre l'Atlandide et la voyance. D'un autre côté vu la pauvreté de la recherche institutionnelle on peut aussi dire qu'il ne loupe rien.

Jean-Pierre Petit a été le pionnier de la MHD française dans les années 80. Il a notamment publié en 1985 une bande dessinée de vulgarisation Le Mur du Silence téléchargeable gratuitement. Il y a un escargot qui parle, une héroïne sexy, la description d'expériences de MHD à réaliser dans sa cuisine et aussi les principes d'un aéronef capable de se déplacer à des vitesses hypersoniques. Oui cette bande dessinée dévoile des techniques toujours ultra-classifiées trente ans après sa parution. Tout cela n'est pas complètement absurde si l'on considère qu'une publication aura moins de chances de se faire censurer pour divulgation de secrets militaires si c'est une bande dessinée, à plus forte raison si elle met en scène un escargot parlant. Mais au-delà de tous ces stratagèmes, Jean-Pierre Petit avait surtout envie de nous faire découvrir des choses passionnantes dans la joie et la bonne humeur.

Ces techniques ont été appliquées dans le programme Aurora. Pour les détails je renvoie à la conférence Jean-Pierre Petit about the secret American MHD technology (en français sous-titré en anglais).

Aurora est un aéronef atteignant la vitesse de Mach 8. Aurora utilise la MHD pour ralentir le flux d'air avant d'alimenter un turboréacteur, et l'énergie produite par ce ralentissement est réutilisée pour réaccélérer les gaz en sortie de tuyère. La MHD oriente les flux de plasma formés sur les bords d'attaque de façon à gainer l'aéronef d'une bulle protectrice qui évite le contact direct avec l'air en surpression. Cette technique de bulle protectrice est utilisée depuis plusieurs décennies par les torpilles à supercavitation de type Shkval.

Aurora se situe dans la lignée des programmes secrets de type SR-71 ou F-117. D'après Jean-Pierre Petit, la MHD est également mise à profit par le bombardier B-2, dont le coût délirant à l'unité ne serait pas justifié par des techniques traditionnelles, et dont l'exiguïté de l'habitacle ne collerait pas avec le rayon d'action et la vitesse annoncés. 

Vers 1994 j'ai recueilli un témoignage en faveur de l'existence d'Aurora. Je connaissais un gars qui programmait les missions des Mirage 2000N sur les simulateurs de l'Armée de l'Air, donc il était en relation avec les gens chargés de l'analyse des photos prises par satellite. C'est lui qui m'a sorti le premier cette histoire d'avion volant à Mach 8. Ça ressemblait à une légende du bar des sous-officiers jusqu'à ce qu'il sorte le bon argument. "Tu vois les traînées de condensation que laissent les avions ? Leur vitesse de dissipation est fixe. Donc sur une photo satellite ça t'indique la trajectoire et la vitesse. Et ils ont mesuré Mach 8." À l'époque Aurora était un sujet parfaitement inconnu du grand public donc il n'y a pas eu d'influence extérieure. Je pense que cette constatation sur image satellite a vraiment eu lieu, et je ne vais pas fatiguer le lecteur avec des conditionnels de précaution.

Maintenant on peut se demander si Aurora ou le B-2 fournissent un avantage militaire quelconque, d'autant plus qu'à Mach 8 la bulle de plasma isole des ondes radar et radio. D'après les confidences recueillies Aurora serait orbitable, ce qui en ferait un véhicule de reconnaissance hybride avec la souplesse d'emploi de l'avion et les capacités d'un satellite. Bref nous avons probablement affaire à des jouets monstrueusement chers dont l'utilité se résume à donner des frissons érotiques à une catégorie de décideurs focalisés sur le chiffre fabuleux de Mach 8 et imperméables à toute évaluation sérieuse du retour sur investissement.

Il n'en reste pas moins que le vol hypersonique est le cas d'utilisation qui atteste du caractère révolutionnaire de la MHD, ce caractère s'accompagnant d'une bonne dose de désinformation pour en conserver le secret. Pour plus de détails sur l'histoire tragique de la MHD en France je recommande de regarder ce document : Interview de Jean-Pierre PETIT—Prague Juin 2012 (version française) où on apprend les détails du sabotage institutionnel d'une branche extraordinairement prometteuse de la recherche française.

Mais pour l'instant nous n'avons parlé que des USA. Où donc en sont les Russes ? Selon Jean-Pierre Petit, Sakharov a été actif dans le domaine de la MHD dès les années 50 avec quelques belles trouvailles, notamment un générateur de courant électrique de grande puissance utilisant des explosifs. Le programme Ajax — l'équivalent soviétique d'Aurora — s'est arrêté avec l'effondrement de l'URSS. Au moins l'URSS avait-elle entrevu le potentiel de la MHD, et les programmes récemment révélés ont bénéficié de l'avance précédemment acquise. 

En extrapolant un peu sur la description des nouvelles armes russes on peut y voir de la MHD partout. 

Avangard est un planeur placé sur trajectoire orbitale grâce à un lanceur traditionnel à moteur chimique. Une telle trajectoire implique une vitesse d'environ 30.000 km/h et il n'y a pas de limitation à la distance parcourue. Après un retour dans la mésosphère grâce à un moteur-fusée, l'énergie de l'air circulant sur les surfaces d'attaque alimente un générateur MHD qui produit le plasma nécessaire pour protéger l'appareil du frottement. Il manœuvre alors selon des trajectoires imprévisibles. La vitesse d'impact annoncée est de 20.000 km/h au moins, ce qui est cohérent avec le fonctionnement imaginé. Comme l'énergie augmente avec le carré de la vitesse, la puissance de l'impact doit être celle d'une petite bombe nucléaire.

Pour obtenir une portée illimitée, le missile de croisière utilise forcément l'énergie nucléaire. Dans un réacteur nucléaire conventionnel, la réaction de fission dégage une chaleur qui vaporise de l'eau en circuit fermé pour alimenter une turbine. Mais on peut alléger l'engin en se passant du circuit de refroidissement et de la turbine. La réaction nucléaire chauffe alors directement l'air entrant pour l'accélérer. Le seul souci c'est qu'il ressort chargé d'une horrible pollution radioactive. La MHD sert à reconvertir une partie de l'énergie produite en courant électrique et à orienter le flux, le tout sans aucune pièce mobile. Même principe pour le sous-marin. 

Et concernant les lasers de combat mentionnés à la fin du discours de Poutine, ils sont alimentés par des explosifs selon le dispositif inventé par Sakharov. 

On peut noter que les nouvelles armes russes, au moins dans leur principe, s'avèrent plus déterminantes qu'un bombardier ou qu'un avion de reconnaissance hypersonique. Il n'est pas certain qu'Aurora et le B-2 soient les seules utilisations de la MHD du côté des USA, mais il semblerait logique que l'utilisation de la MHD demeure aussi limitée que possible, afin d'en garantir la confidentialité. 

C'est là que se situe le caractère technologiquement révolutionnaire de l'annonce de Poutine. La MHD ne confère un avantage aux USA que tant qu'elle demeure inconnue des civils. Mais maintenant n'importe quel étudiant en sciences doté de plus d'un demi-cerveau peut se poser la question de la faisabilité de ces nouvelles armes, gougler un peu, tomber sur une vidéo de Jean-Pierre Petit et convaincre un investisseur de lancer des développements basés sur des techniques éprouvées mais pour l'instant libres de tout brevet. Avec le développement d'Internet ces 20 dernières années, on a vu comment un projet d'origine militaire pouvait être complètement réorienté par l'effort industriel civil. 

En toute logique ce seraient les fabricants d'Aurora et du B-2 qui devraient creuser leur avantage technologique. Mais ils ne le feront pas parce que les programmes secrets leur rapportent beaucoup trop de sous, et beaucoup trop confortablement puisqu'il s'agit d'un marché sans concurrence. Si jamais ils rendent public une partie de leur savoir-faire, ce ne sera pas avant qu'il ait perdu son caractère déterminant. 

Concernant les Européens, nous pouvons prédire que leur comportement se situera entre l'insignifiance et le néant. Dès les années 80 les Français se sont empressés de réduire Jean-Pierre Petit au silence dans l'espoir de se créer un avantage militaire secret au lieu d'investir dans la recherche publique. Le résultat est qu'ils n'ont eu ni l'un ni l'autre. On n'a pas vu les autres pays d'Europe faire beaucoup mieux. 

Les Russes et les Chinois ont tout à gagner en utilisant la MHD le plus largement possible, autant à des fins civiles que militaires. C'est l'opportunité pour eux de créer un nouveau pan d'industrie où pour une fois ils ne serait pas à la traîne des Occidentaux. On peut interpréter l'annonce de Poutine comme le début d'une divulgation contrôlée, utilisable pour enrôler certains acteurs de l'industrie triés sur le volet dans le développement de la MHD. Il y a un intéressant précédent avec l'ouverture de la géolocalisation satellitaire GLONASS. Poutine a montré à cette occasion qu'il pouvait transformer un atout purement militaire en avantage économique aux retombées beaucoup plus larges. La MHD fournit l'occasion de renouveler cette démarche, et on peut s'attendre à des avancées phénoménales dans les domaines de la propulsion et de la génération de courant électrique, pour ne citer que les plus évidents. 

En gouglant "Poutine weapons how do they work" il est facile de vérifier que dans les pays occidentaux, aucun commentateur influent n'a encore posé les bonnes questions : ces putains d'armes existent-elles, et si oui comment peuvent-elles fonctionner ? C'est à peine croyable dans un monde où la seule promesse d'un nouvel iPhone est saluée par des milliers d'articles spéculant sur le matériau choisi pour le boîtier. Vladimir Poutine n'est pas très différent de l'escargot des bandes dessinées de Jean-Pierre Petit : quoi qu'il dise, et à plus forte raison si c'est intéressant, une vaste portion du monde refusera toujours de l'écouter.

Laurent Caillette

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