Railguns, canons de Gauss et autres catapultes électromagnétiques.

Publié: février 5, 2013 par futurscience dans science et technologies, Spatial
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Le titre de cet article vous a peut-être fait penser à certaines armes que l’on peut voir dans des films de science-fiction ou encore certains jeux vidéos mais aujourd’hui ce genre d’armement est bien réel et les militaires comptent bien un jour le mettre en service. La vidéo ci-dessus montre des tirs d’un railgun conçu par l’US Navy et l’industriel britannique BAE Systems. Le projectile (la sorte d’enclume) atteint en fin de propulsion une vitesse de l’ordre de mach 5-6 mais ceci n’est qu’un début. Les railguns sont des canons électriques qui permettent d’éjecter un projectile à des vitesses très élevées grâce à la force électromagnétique et plus particulièrement sa composante magnétique. Voici, de manière simple, comment fonctionne une telle arme (voir le schéma ci-dessous): une différence de potentiel entre deux rails conducteurs est appliquée mais sans « pont » entre ceux-ci le système est en circuit ouvert ainsi il ne se passe rien. Lorsque l’on veut effectuer un tir, on place le projectile, lui aussi conducteur, entre les deux rails ainsi le courant peut maintenant passer. Un courant très fort (de plusieurs millions d’ampères) se met donc à parcourir ce circuit désormais fermé et celui-ci crée ainsi un champ magnétique. Le projectile étant mobile, la force que va exercer le champ magnétique sur le courant parcourant celui-ci va l’entraîner vers la sortie du canon. Une fois parti, le projectile n’est plus propulsé et son comportement s’assimile à une sorte de balle hypersonique.

Railgun_schema

La différence avec une simple balle de fusil est que la vitesse acquise par le projectile peut aller jusqu’à mach 6 aujourd’hui et les américains espèrent arriver bientôt à des vitesses de l’ordre de mach 9-10 (~10000km/h). Pour information, une balle de fusil va trois ou quatre fois moins vite en sortie de canon. La portée des railguns pourrait aussi être de l’ordre de 200 km (voir 300) ce qui représente une nette amélioration par rapport à l’armement conventionnel actuel. Les militaires voient plusieurs autres avantages dans ces armes et notamment la marine américaine puisque ce genre de canons seraient adaptés pour être installé sur des navires. En effet, il est encore difficile d’envisager ce genre de dispositifs sur des véhicules terrestres de type char puisque qu’il faut, en plus du canon lui même, de grandes installations pour fournir l’énergie nécessaire. Sur un navire, ce genre d’équipements peut être installé, plus encore si l’énergie fournie est d’origine nucléaire (porte-avions par exemple). Un autre avantage non négligeable est que du fait de la grande énergie cinétique du projectile (de l’ordre de 32 et bientôt 64 Mégajoules) celui-ci na pas besoin d’être doté d’une charge explosive, l’impact à de telles énergies infligeant suffisamment de dégâts. Cela permettrait de faciliter la logistique et surtout la sécurité. Voici une autre vidéo de tests de railgun, en 2010:

 

Après avoir vu ce que les militaires pouvaient faire avec ce genre de technologie, regardons rapidement ce que les ingénieurs du spatial, puisque c’est cela qui nous intéresse vraiment, pourraient faire avec de tels propulseurs électromagnétiques. L’idée de base (propulser un objet par la force de Lorentz) est la même sauf qu’ici c’est plutôt un phénomène de répulsion magnétique par induction qui serait utilisé (plus de détails sur wikipédia). Ce genre de mécanisme est appelé canon magnétique (coilgun en anglais) ou canon de Gauss mais appliqué à l’astronautique on utiliserait plutôt le terme de catapulte électromagnétique. L’autre grande différence avec les railsguns ou colguns est que le projectile utilisé (et sa destination) est différente. Ici on placerait entre les rails une sonde à destination de l’orbite. Bien évidemment, les énergies en jeux ici sont bien au dessus de celles mentionnées précédemment et c’est donc pourquoi de tels machines ne sont pas envisagées à court et moyen terme sur Terre car la forte attraction gravitationnelle complique les choses. En revanche, des études ont été menées pour évaluer la faisabilité de tels engins sur la Lune, la gravité y étant bien plus faible. Un tel système présenterait plusieurs avantages, notamment celui de ne pas (ou beaucoup moins) nécessiter de carburant mais en revanche la source d’énergie nécessaire serait plus difficile à trouver. Il n’est pour l’instant pas question d’installer une catapulte électromagnétique sur la Lune mais cette dernière pourrait représenter à terme une solution intéressante pour soutenir l’établissement d’une éventuelle base lunaire dans le futur…

Lunar_base_concept_drawing_s78_23252

commentaires
  1. […] Elon Musk envisage pour cela d’utiliser les forces électromagnétiques (voir à ce sujet les railguns). Il serait monté sur environ 1 % du trajet des moteur électriques à induction, similaire à […]

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