On considère généralement qu’une arme est à énergie dirigée lorsque l’action de cette arme est produite par un faisceau d’ondes électromagnétiques qui se propage à la vitesse de la lumière avec
une grande directivité et qui peut être concentré sur une cible à grande distance. Ce type d’arme répond ainsi à une demande permanente des militaires : toujours plus loin, toujours plus
vite, toujours plus fort. On peut rajouter : toujours plus précis (pour réduire les dégâts collatéraux) et toujours plus économique. Il s’agit
essentiellement des différents types de lasers et des faisceaux de microondes. On considère aussi les faisceaux de particules (protons, neutrons, particules alpha, etc.) comme de l’énergie
dirigée du fait de leur directivité et de leur capacité à être concentrés à distance bien qu’il ne s’agisse pas d’un rayonnement électromagnétique. Par extension, on considère les
canons à rail électromagnétiques comme de l’énergie dirigée bien que l’obus ou le missile lancé soit généralement à effet cinétique sur la cible, car dans ce cas l’action du lanceur est basée
sur de l’énergie électromagnétique. On utilise, pour le lancement du projectile, les forces de Laplace engendrées par une combinaison de champs EM pulsés, contrairement aux méthodes classiques
basées sur des réactions chimiques.
Vous les sous-titrez : du mythe à la réalité ? Avec un point d’interrogation. Nous en serions donc encore aux hypothèses ou des applications sont-elles déjà
opérationnelles ?
En vérité, j’aurais pu écrire « du mythe à la réalité » sans point d’interrogation car la situation a bien changé depuis l’époque d’Archimède et de ses miroirs ardents, qu’ils aient été un
mythe ou bien réels. Depuis une cinquantaine d’années, des progrès considérables ont été obtenus dans le domaine des armes à énergie dirigée, que cela soit pour les sources ou leur intégration
dans des systèmes d’armes. Depuis 4 à 5 ans, on peut voir une accélération importante dans le développement de systèmes à vocation opérationnelle bien qu’il soit très difficile de passer d’un
système étudié en laboratoire à un dispositif opérationnel sur un champ de bataille (fiabilité, fonctionnement en milieu hostile, difficulté de gestion par un non spécialiste, etc.).
Parmi les progrès les plus significatif sur les sources, on peut citer la réalisation de laser chimiques de plusieurs mégawatts de puissance continue ou moyenne (lasers HF-DF et Iode-COIL), des
lasers solides à haute capacité thermique pompés par diodes (SSHCL) et des lasers à fibres, émettant dans le proche infrarouge, d’une puissance moyenne ou continue pouvant atteindre, pour les
plus puissants actuellement, 100 kilowatts. Ce sont des gammes de puissance qui rendent ces sources suffisantes pour des armes stratégiques (quelques mégawatts) et tactiques (100 kilowatts),
bien qu’il reste d’importants progrès à faire sur les rendements, sur le « durcissement » et surtout sur le stockage de l’énergie nécessaire à alimenter les lasers solides.
Un autre type de lasers, les lasers femtosecondes, d’une durée très courte, quelques dizaines de femtosecondes (10-15 s) et de très grande puissance crête, des dizaines de
térawatts (1012 w), sont en développement très rapide et sont envisagés pour la défense, du fait des champs électriques extrêmement élevés qu’ils sont capables de créer à grande
distance.
Un type différent de laser est développé par la DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) aux USA, c’est le projet HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense
System) dont l’objectif est de réaliser un laser de 150 KW ayant une masse réduite par rapport aux systèmes actuels pour la même puissance laser.
Un dernier type de laser qui intéresse beaucoup l’US Navy du fait d’une longueur d’onde d’émission variable, ce qui est bien utile à la surface de la mer où les absorbions sont très
fortes à certaines de celles-ci, est le laser à électron libre. Là aussi, des progrès importants ont été accomplis récemment. Toujours pour les sources, on sait réaliser des générateurs de
microondes de grande puissance avec des rendements très importants.
En ce qui concerne les systèmes d’armes à énergie dirigée, ici aussi des progrès considérables ont été réalisés, notamment dans l’amélioration de la propagation des faisceaux laser par la
compensation de la turbulence au moyen de méthodes d’optique adaptative et dans les systèmes de contrôle de faisceau, ainsi que dans la direction de tir. Il y a, bien sur, depuis longtemps, le
déploiement des systèmes laser de mesures et de contre mesures optroniques contre les dispositifs de visée et de contrôle de tir de véhicules blindés, d’hélicoptères, etc. Il y a aussi la
démonstration faite avec le Boeing 747-400 F Cargo « Airborne laser » équipé d’un laser chimique COIL de 2 mégawatts environ émettant dans le proche infrarouge. Celui-ci a montré
la capacité de détruire au moyen d’un laser, à une distance de plusieurs centaines de kilomètres, un missile balistique intercontinental dans sa phase de décollage où les propulseurs sont
encore actifs. Le 11 février 2010, l’ABL en vol a ainsi détruit un missile balistique à carburant liquide de type SCUD lui aussi en vol, à une altitude entre 12000 et 20000 m, en conditions
opérationnelles.
Il y a enfin, l’ATL (Advanced Tactical Laser), nom donné au C130 H « Gun Ship », équipé d’un laser COIL de 100 kilowatts. Le 30 août 2009, l’ATL en vol, équipé d’un laser
COIL à pleine puissance et du système de contrôle de faisceau et de direction de tir, a détruit un véhicule militaire au sol dans des conditions opérationnelles. Ce test constitue le premier
engagement air-sol par un laser de grande puissance d’une cible représentative. Le 19 septembre 2009, le même ATL en vol a réussi à détruire un véhicule terrestre en mouvement. Ce ne sont
que des démonstrateurs, et le programme de l’Airborne laser vient d’être abandonné pour des raisons de complexité du laser et des raisons économiques, mais, conceptuellement, ces
systèmes ont vocation à devenir opérationnels à terme, avec des lasers plus performants. Le Gun Ship devrait être déployé dans les années qui viennent probablement équipé d’un
laser à solide de 100 kilowatts. Des systèmes d’armes utilisant des lasers solides embarqués sur des véhicules terrestres et alimentés en énergie électrique par des batteries au lithium,
elles-mêmes rechargées au moyen de génératrices thermiques, sont en cours de tests aux USA. Des lasers sont actuellement en phase de démonstration ou déployés pour la neutralisation des IED
(engin explosif improvisé), la protection des aéronefs contre les MANPAD (système portatif de défense aérienne), la défense des navires contre les embarcations très rapides et les
communications avec les sous-marins en plongée profonde.
Un domaine qui est, lui aussi, en forte progression est celui des armes non létales, ou à létalité réduite, domaine dans lequel les sources à énergie dirigée tiennent une grande place. On peut
considérer 3 catégories :
1) Des systèmes laser de relativement faible puissance émettant dans le visible (vert) de type « Dazzler » et permettant d’éblouir un assaillant ou défendre un navire contre des
pirates. BAE Systems et B.E. Meyer Electrooptics (système Glare Mout plus laser) viennent de développer des prototypes de ce type, ayant une portée de 500 à 2000 m, pour l’US
Navy. Après des tests à des check-points en Afghanistan et en Irak, l’US Army vient de commander des milliers de ces systèmes pour déploiement (voir J. Hecht, « Diode-Pumped solid-state
lasers : laser dazzlers are deployed », Laser focus World, 01/03/2012). Ces systèmes apparaissent efficaces comme arme de défense non létale, cependant il y a toujours le
risque de l’aveuglement qui est interdit par le protocole IV de 1995 de la convention de Genève de 1980 sur l’interdiction ou la limitation de l’emploi de certaines armes classiques.
2) Des systèmes utilisant des faisceaux micro-ondes de grande puissance (High Power Microwaves) (HPM) sont développés depuis de nombreuses années. Ces études ont abouti, aux USA, au
système d’arme non létale Active Denial System (ADS) de contrôle des foules qui a été déployé, notamment en Irak, et à des armes tactiques réutilisables permettant de neutraliser
des systèmes électroniques à relativement grande distance grâce à leur directivité et aux puissances disponibles.
3) Un système complètement différent est l’E-bomb (Bombe E) (E pour électromagnétique). L’effet de l’impulsion électromagnétique (IEM) (EMP en anglais), comme arme destructrice des systèmes
électroniques, qui met, lui aussi, en jeu des rayonnements électromagnétiques dans la gamme de longueur d’onde des hyperfréquences, est connu depuis au moins 1962. Un nouveau concept est
envisagé pour le futur de l’E-bomb. Il s’agit de la réalisation de générateurs d’impulsions électromagnétiques compacts à compression de flux magnétique. Ils utilisent l’énergie d’un explosif
pour produire instantanément une impulsion électromagnétique large spectre de grande puissance. Ce générateur « exotique » pourrait être placé dans une bombe, dans un obus de gros
calibre, sur un missile de croisière ou sur un missile air-surface. Il faut remarquer que, bien qu’équipé d’une antenne, ce système est moins directif que les HPM précédents et n’est pas
réutilisable. Un des avantages d’un tel concept est de disposer d’une arme « conventionnelle » non létale, non interdite par les traités internationaux et qui serait en mesure de
neutraliser tous les systèmes électroniques de communication, de détection et de conduite de tir qui n’auraient pas été « durcis », et cela dans un rayon de plusieurs centaines de
mètres autour de l’impact. Cet armement conventionnel à IEM aurait beaucoup d’applications différentes lors d’un conflit « mineur », tant pour l’attaque que pour la défense. Il pourrait
notamment paralyser une large part de l’activité économique et sociale d’un pays et cela sans s’en prendre – du moins directement – à la vie de ses habitants. On imagine combien est grande la
vulnérabilité à l’IEM d’une société largement informatisée et des armées équipées de matériels sophistiqués remplis d’électronique, quand on voit les effets que peut produire la foudre sur un
appareil électronique domestique insuffisamment protégé. Boeing et l’US Air Force, après un premier test, le 15 avril 2009, sur un prototype de 35 MW émettant des impulsions de 100 à
150 nanosecondes dans la gamme 2-6 GHz ont, en septembre 2011, expérimenté un missile « EMP » ou HPM pour High Power Microwaves appelé CHAMP pour Counter-Electronics
High-Powered Microwave Advanced Missile Project. La puissance de la charge devrait être de centaines de MW crête En janvier 2012, Boeing a annoncé avoir obtenu un contrat de 38 millions de
dollars pour la poursuite du développement du programme CHAMP.
Enfin le développement actuel des canons à rails électromagnétiques est spectaculaire. Dans les années 1970, une équipe de mon laboratoire de l’époque, l’Institut de Mécanique des fluides de
Marseille avait effectué des recherches fondamentales pour la DGA sur les canons à rail, mais ces recherches n’avaient pas été poursuivies par suite des difficultés techniques. La situation a
considérablement évoluée depuis. L’US Navy a ainsi testé avec succès son EMRG (Electro-magnetic rail Gun) (canon électromagnétique à rail) en janvier 2008. L’objectif ultime
poursuivi par la Marine est d’atteindre des cibles à 200 nautiques (170 km) contre 13 nautiques (24 km) au maximum pour un canon classique de 127 mm. Le temps de vol, serait de 6 minutes et la
précision de 5m. Le nombre de Mach initial serait M = 7 et la seule énergie cinétique serait suffisante pour détruire l’objectif. Le système est particulièrement complexe tant pour le guidage
que pour la miniaturisation. La supraconductivité pourrait être mise à profit pour le stockage de l’énergie (stockage magnétique) et la miniaturisation. Une autre limitation importante est
l’érosion des rails lors des tirs. Les spécialistes de l’armement estiment qu’un canon électromagnétique pourrait, dans le futur, propulser un projectile jusqu’à 3500 m/s, soit Mach 10 au
niveau de la mer et même, avec un complément magnétique, jusqu’à 8000 m/s et cela à une cadence de tir de 10 coups par minute. Le 10 décembre 2010, un projectile d’une vingtaine de kilogrammes
a été propulsé à une distance de 160 km par un EMRG lors d’essais de l’US Navy, soit 4 fois plus loin qu’un canon traditionnel. Enfin, le premier prototype industriel de l’EMRG a
été livré le 30 janvier 2012 par BAE Systems à la Navy qui a effectué ses premiers tests fin février 2012. Ce canon a une capacité de 32 mégajoules (cette énergie correspond à
l’énergie cinétique d’une véhicule d’une tonne roulant à 160 km/h.)
Comment voyez-vous leur utilisation dans le futur ? Dans quelle combinaison avec d’autres armes plus traditionnelles pourraient-elles être employées, pour quels effets ? Et
quelle plus value ?
Question bien difficile, surtout que je n’ai pas de boule de cristal en magasin. Je vais tout de même essayer de faire une tentative de prospective. Malgré les progrès très récents sur les
sources laser de grande puissance, notamment sur les lasers à solide, et leur intégration dans des systèmes, beaucoup de recherche et développement est encore nécessaire pour réaliser des
systèmes d’armes laser vraiment opérationnels pour les conditions exigées par les militaires. Le mot-clef pour l’avenir est «intégration» : intégration des différentes armes tactiques et
stratégiques, à énergie dirigée et autres, dans un système global espace-air-mer-terre. Les nanotechnologies joueront un rôle de plus en plus important dans cette intégration et aussi dans la
protection de matériels sensibles et fragiles, tels les satellites, par l’usage de nanomatériaux.
Ceci étant dit, je suis absolument convaincu, comme de nombreux spécialistes des lasers de grande puissance et des systèmes d’armes, que les armes à énergie dirigée vont profondément modifier
le concept d’arme offensive ou défensive, que ce soit comme arme principale ou comme arme d’appoint. Cela se produira dans 1es 10 ans à venir ou dans un demi siècle, mais cela arrivera car les
avantages de ces sources et notamment la rapidité d’intervention et de transfert d’énergie à très grande distance et la capacité de focaliser cette énergies ont incomparables (voir B.
Fontaine, Les armes à énergie vont-elles entrer en service ?, interview par J.
Henrotin, Défense & Sécurité Internationale (DSI), N° 79, mars 2012)
J’imagine trois niveaux d’utilisation pour le futur :
1) Les armes stratégiques, qu’elles soient spatiales ou aériennes. Un exemple est la défense anti-missile stratégique où le laser pourrait intervenir dans la phase « booster » du
missile balistique tandis que les moyens « conventionnels » tels les missiles anti-missiles interviendraient dans les 2 phases balistiques du missile (vol balistique et rentrée). Le
problème des moyens spatiaux impliquant un laser dans l’espace ou un relai dans l’espace pour un laser à terre est conceptuellement envisageable et envisagé mais il s’agit alors de
l’arsenalisation de l’espace qui est, pour le futur, un problème plus politique que technologique.
2) Les armes tactiques qu’elles soient à base de lasers ou de faisceaux de microondes. Elles sont sur le point d’être déployées et elles vont être de plus en plus développées. En ce qui
concerne les lasers elles permettront, dans l’attaque comme dans la défense, de réduire le temps de réaction et aussi les dégâts collatéraux. De plus elles pourront permettre des
économies très notables sur les munitions, un tir laser coutant beaucoup moins cher qu’un missile. Enfin les lasers seront probablement de plus en plus utilisés pour la défense contre les IED
et les MANPAD et plus généralement pour les contre mesures optroniques.
3) Les armes non létales. C’est la tendance « lourde » pour le futur, principalement pour des raisons « éthiques ». il s’agira de plus en plus du contrôle des foules
ou d’assaillants par laser (dazzler) (effet d’éblouissement) ou faisceaux de microondes (ADS) (sensation de brulure sur la peau). Il s’agira aussi de la neutralisation de réseaux électroniques
par effet EMP pour remplacer les bombardements « classiques » (effet de destruction d’infrastructures militaires ou administratives sensibles sans victimes et sans destruction de
bâtiments).
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Et les scientifiques, industriels et militaires français dans tout cela ? Spectateurs ou acteurs ?
En France, dès les années 1970, la Délégation Générale à l’Armement (DGA) (la direction DRME puis DRET) du Ministère de la Défense a financé, sous l’impulsion, notamment, de Bernard Lavarini,
un des « pères » du 1er laser français à haute énergie (12), des programmes importants de recherche sur les sources à énergie dirigée de grande puissance. Il s’agit
principalement des lasers de puissance (GDL CO2, HF-DF, Excimères, Iode – Coil). Des laboratoires dépendant directement du Ministère de la Défense tels l’ONERA, le CEA-DAM (Direction des
Affaires Militaires) et l’Institut Franco-allemand de Saint Louis (ISL) (centre commun aux Ministères de la défense français et allemand) et des organismes publics dépendant du CNRS ou de
l’Université (IMFM, LALP, LULI et LPTP ex PMI à l’Ecole Polytechnique, etc.) se sont fortement investis dans ces programmes. Des laboratoires de sociétés industrielles françaises se sont aussi
mis, pour la DGA, dans le développement des armes à énergie dirigée, essentiellement des lasers à haute énergie. On peut citer, sans être exhaustif, la division laser des laboratoires de la
CILAS, filiale de la CGE à Marcoussis devenue LASERDOT en1989, puis de nouveau CILAS en 1994, ainsi que les laboratoires de Thomson-CSF à Corbeil-Essonnes, devenu Thales en 2000, pour les
activités militaires. Un programme de recherche appelé LATEX (Laser Associé à une Tourelle Expérimentale) a été entrepris en France dans les années en 1990 par le Ministère de la Défense.
L’objectif était d’obtenir une capacité d’aveuglement des senseurs électro-optiques de chars et d’hélicoptères de combat. Le laser utilisé, un laser chimique DF à λ=3,8 μm, était d’une
puissance de 50 kW. Il était couplé à un faisceau directeur.
Un projet franco-allemand appelé MEL-COIL pour Medium Energy Laser – COIL a été développé conjointement, par la compagnie EADS (European Aeronautic Defense and Space Company)
et le DLR (Deutsches Zentrum für Luft and Raumfaurt) sous contrat du BWB (Federal Office of Defense Technology and Procurement allemand) (Agence Fédérale Allemande de
Recherche de Défense). L’objectif était le développement d’un « canon laser » de moyenne énergie basé sur une source chimique à iode de type COIL (λ= 1,3 μm), comme celle du système
laser ABL. La portée prévue était de plusieurs kilomètres. Ce laser expérimental localisé au centre technique de l’armée allemande à Meppen a délivré une puissance de près de 10 kW en 2004. Les
tests sur cible ont débuté la même année.
Actuellement, la DGA et des sociétés industrielles françaises développent des programmes d’optronique de puissance, y compris des systèmes d’armes comprenant des lasers à haute énergie et des
lasers femtoseconde (Thales et Safran (Sagem) qui se sont rapprochés très récemment, EADS, Quantel, CILAS, etc.). À titre d’exemple, on peut citer, un système laser aéroporté antimissile
développé par la DGA dans lequel un laser de relativement faible puissance (quelques centaines de watts), d’une portée de quelques centaines de mètres, « brouille » la tête chercheuse
infrarouge de missiles sol-air. Des systèmes similaires sont développés aux USA par Raytheon (CIRM pour Common Infrared Counter Measures) et Northrop (ASALTT pour All Semiconductor
Airborne Laser Threat Terminal).
Je ne voudrais pas terminer cette évocation, bien sûr non exhaustive, des systèmes d’armes laser développés en France sans mentionner le développement par un consortium conduit pour le compte
de l’Agence Européenne de Défense (AED) depuis 2009 et comprenant la CILAS (France), l’ISL (France et Allemagne), l’INETI (Portugal), la MUT (Pologne), la DLR (Allemagne), et MBDA (Allemagne),
qui est porteur du Programme, d’un projet d’arme laser tactique de contre mesure (DIRCM). Ce consortium a mis au point un démonstrateur basé sur un laser solide de 10 kW qui a permis d’obtenir
en septembre 2011 des effets sur des cibles dynamiques (roquettes, obus de mortier) poursuivies par le faisceau à plus de 2300 mètres de distance et cela dans des conditions environnementales
réalistes. Il est à noter que la société allemande Rheinmetall, qui a récemment utilisé un laser à haute énergie pour détruire un drone, a développé de son coté un prototype laser de 10 kW
intégré dans un système de défense aérienne comprenant une tourelle et une unité de contrôle de tir. Ce système a été testé avec succès sur des obus. Rheinmetall envisage qu’un système d’arme
laser à haute énergie d’une puissance de 100 kW soit disponible dans les 3 à 5 prochaines années alors que Northrop et Raytheon ont déjà mis au point des lasers d’une telle puissance.
Je voudrais conclure en mentionnant la 9e édition de la Conférence sur les Armes à Énergie Dirigée (DES 2012) qui s’est tenue les 22 et 23 février 2012 à Munich et dont le sous-titre
est « Preparing Directed Energy for the Battlefield». Cette Conférence Internationale abordait les progrès évoqués ci-dessus et les problèmes restant à résoudre dans le domaine (voir
M. Peach, « Conference expects slow transition to laser weapons », Optics.org, 7 mars
2012).