Aujourd’hui sort le dernier épisode de la saga Star Wars dans les cinémas français. La Star Wars mania continue, et il y aura sûrement quelqu’un dans ton entourage qui se fera offrir à Noël un joli sabre de Jedi en plastique. Eternelle curieuse, Berthine s’est demandée si cette arme redoutable pourrait exister dans la réalité.
Le sabre laser est un symbole de la saga. Qui n’a jamais rêvé de jouer la majorette avec ce sabre lumineux aussi tranchant que stylé?
Fabriquer des lasers, on sait le faire. Du pointeur des conférenciers au laser mégajoule (et méga badass) construit en Aquitaine, il en existe de (presque) toutes les puissances, (presque) toutes les couleurs. Mais des sabres lasers, des vrais, on n’en a pas vraiment vu…
Alors, est-ce que c’est possible?
Les caractéristiques du sabre laser
Pour commencer, il faut bien définir ce que l’on appelle sabre laser. Laissons de côté les tubes en plastique rétractables des jouets pour enfants. Les sabres des collectionneurs sont réalisés avec des tubes de plastique plus solides et une source lumineuse qui vient l’éclairer depuis le manche. Un petit haut parleur permet au sabre d’émettre le son caractéristique à chaque mouvement du sabre. Cependant, ce ne sont pas à proprement parler des sabres lasers: ils permettent au mieux de faire un bleu à Dark Maul mais en aucun cas il ne le coupera en deux façon Obi Wan.
Une page Wikipedia est dédiée au “vrai” sabre laser, expliquant ses spécificités et caractéristiques. Le principe est le suivant, d’après cette page : “Les sabres laser produisent à partir d’une poignée une lame lumineuse d’énergie pure, ils s’utilisent comme un sabre conventionnel et peuvent pénétrer les pierres, les métaux ou les blindages”.
On peut ainsi définir les caractéristiques à donner à notre sabre laser : un faisceau laser puissant (assez pour découper du métal), d’une longueur d’environ un mètre et visible sur toute sa longueur.
Petit point sur les laser
L’ingrédient principal est bien évidemment le laser. Inventé dans les années 1960, environ 10 ans avant la création de la saga, il est omniprésent aujourd’hui. Contrairement aux sources lumineuses traditionnelles comme les ampoules à filament ou le Soleil, les sources laser fournissent un rayon de lumière allant une seule direction et d’une seule couleur – les sources « blanches » sont en réalité composées de plusieurs couleurs, celles de l’arc-en-ciel. Ils reposent sur le principe de l’émission stimulée, découvert par Einstein au tout début du XXe siècle.
La lumière est composée de petits « grains » de lumière: les photons, dont l’énergie donne la couleur. Au sein d’un laser, les photons sont placés entre deux miroirs (ils forment ainsi une cavité) dans un milieu dit « amplificateur »: c’est un milieu transparent dans lequel se trouvent des atomes. La lumière est réfléchie et fait des allers-retours dans la cavité. Lorsqu’un photon rencontre un atome, un processus quantique crée un deuxième photon identique: de même couleur et de même direction. Au fil des allers-retours, le phénomène se répète : la lumière est amplifiée. Si l’un des miroirs laisse passer une petite partie de la lumière, un faisceau laser est émis. Pour mieux visualiser le processus, je vous propose de regarder cette courte animation:
Revenons à notre sabre
Pour permettre ce processus, il est nécessaire d’apporter de l’énergie au milieu: un courant électrique doit être fourni. Malheureusement, l’existence de la Force n’a pas été constatée à ce jour et aucun Jedi ne peut fournir l’énergie en question par la paume de sa main.
Notre sabre devra donc contenir dans son manche la cavité décrite précédemment et la source d’énergie, une batterie par exemple.
Pour découper du métal, la puissance de la lumière doit être au moins de l’ordre du kilowatt, soit plus de cent fois la puissance d’une ampoule, le tout concentré dans un fin rayon de lumière. On considère qu’un laser est dangereux pour l’oeil à partir de la centaine de milliwatt, soit 1000000 fois moins puissant que notre sabre : inutile de préciser que ladite arme devra être maniée avec précaution, et surtout avec des lunettes de protection !
Un premier problème apparaît : fournir l’énergie nécessaire, qui doit être contenue dans une petite poignée et avoir plus de quelques minutes d’autonomie. Pour découper efficacement avec un laser, il ne faut pas prendre en compte l’énergie du faisceau mais la quantité de lumière par unité de surface, c’est à dire l’intensité. Si l’on veut un faisceau large, de manière à ce qu’il soit visible, cette puissance devra être d’autant plus importante.
Un autre problème est celui de la dimension finie de la lame. En effet, un laser se propage en ligne droite jusqu’à ce qu’il rencontre un obstacle. C’est d’ailleurs pour cela que l’on utilise des lasers pour mesurer la distance entre la Terre et la Lune, ou pour projeter des « étoiles artificielles » dans le ciel pour les observatoires.
Il nous faut donc un obstacle pour intercepter le faisceau. Celui-ci doit être constitué d’un matériau qui ne sera pas détruit par notre lame : un miroir comme ceux de la cavité, par exemple. Ce dernier pourrait être fixé au bout d’une tige qui pourrait être rétractable. Pas impossible, mais on perd déjà un peu de style.
Le dernier aspect que je traiterai ici est l’impossibilité de faire des combats dignes de maître Yoda avec ce genre d’épée. Avec une lame constituée uniquement de lumière, les épées se croiseraient sans jamais se heurter. De même, aucun bruit ne serait provoqué par le mouvement des lames, si ce n’est celui de la matière qui fond sous l’action du laser.
Quelques solutions envisagées
Les obstacles à la réalisation de ce rêve de geek semblent nombreux. Mais rien n’est insurmontable pour des ingénieur·e·s motivé·e·s, et des exemples de sabres lasers ont été proposés par des scientifiques.
Une lame de céramique
Une première solution peut être imaginée avec une lame composée d’un matériau solide et non de lumière. On s’éloigne un peu de la promesse du sabre laser, mais laissons une chance à cette invention impressionnante. D’après le journaliste américain Dr. Mark Hom sur le site d’informations Memeburn, “Il est possible de construire un véritable sabre laser mortel avec notre technologie actuelle.”
Son idée est de créer une lame télescopique composée de céramique. Mais attention, on ne parle pas ici d’une lame en céramique comme celle d’un couteau de cuisine, mais d’une structure composée de minuscules tubes de céramiques. Ces motifs sont de l’ordre du nanomètre, soit environ un millième du diamètre d’un cheveu humain. Ce matériau dit « nanostructuré » possède des propriétés thermiques très intéressantes, lui permettant lorsqu’il est éclairé par un faisceau laser de dégager une très forte chaleur. Hom imagine ainsi chauffer la lame à plus de 27 000 °C pour couper du métal et de la chair humaine. Notons tout de même que les matériaux similaires développés par la NASA résistent à des températures d’environ 1700 °C, ce qui est encore bien loin des performances que l’on souhaite pour notre catana de science fiction. Toujours est-il que selon lui, le chauffage progressif de la lame pourrait être à l’origine du bruit caractéristique, et les combats seraient rendus possibles par la solidité du matériau qu’il imagine. Plus spéculative qu’autre chose, cette idée a le mérite de nous faire rêver un peu.
Un sabre de plasma
D’après le site Futura Sciences, « si le sabre existe, il est fait de plasma« . Le plasma est un état de la matière que l’on obtient en apportant beaucoup d’énergie un gaz d’atomes. Un plasma peut être très chaud, de l’ordre de 10000 °C, et on est capable aujourd’hui de réaliser des « torches à plasma » qui sont utilisées entre autres pour la découpe de matériaux métalliques dans l’industrie.
Le problème de ce type de jet de plasma est l’énergie nécessaire: pour 10 centimètres de plasma à 10000 degrés, il faut environ 40 kilowatts d’électricité. Si mes calculs sont justes, cette énergie est comparable à 1000 batteries d’ordinateur pendant une heure : difficile de les faire tenir dans la main d’un Jedi.
Supposons que de nouvelles batteries soient découvertes et que l’on puisse apporter l’énergie nécessaire à l’allumage de notre « couteau » plasma. [J’ajoute au passage que dans cette éventualité, beaucoup d’autres problèmes un peu plus importants dans le monde seraient réglés depuis longtemps.] La longueur de dix centimètres pour notre lame n’est pas très satisfaisante. Pour avoir une lame plus longue, il faudrait créer une « cage » électromagnétique pour confiner le plasma. Petit problème : la moindre modification du champ magnétique autour de la lame pourrait laisser échapper l’énergie. Autrement dit, il suffirait pour vaincre notre bien-aimé Luke de lui faire face avec un aimant, et l’énergie contenue dans sa lame viendrait le brûler entièrement. Plus efficace encore qu’une gousse d’ail face à un vampire.
Conclusion : Les sabres lasers appartiennent encore à la science fiction, du moins avec les technologies actuelles. Et en même temps, s’ils existaient… Ne seraient-ils pas secrets?
Sources
- La page Wikipedia concernant les sabres lasers de Star Wars https://fr.wikipedia.org/wiki/Sabre_laser
- Le site de vulgarisation « Tout est quantique » : http://toutestquantique.fr/
- Le sabre de nanotubes de céramique: https://www.courrierinternational.com/article/star-wars-fabriquer-un-sabre-laser-cest-deja-possible, https://memeburn.com/2015/12/can-a-real-fighting-lightsaber-be-built-with-current-technology/
- Le sabre de plasmas : https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/astronomie-secrets-star-wars-631/page/3/
- Le sabre laser de l’image mise en avant : © GooKingSword, Pixabay, DP
