La Chine touche du doigt la propulsion laser, clé technologique vers des sous-marins nucléaires ultrarapides et silencieux

Des sous-marins nucléaires qui atteignent la vitesse du son dans un silence assourdissant. Voilà la promesse de la future génération de ce type de véhicule, que la Chine pourrait posséder prochainement. Des ingénieurs chinois ont expliqué avoir franchi une nouvelle étape de développement autour de ces engins.

Les systèmes de propulsions ont été grandement améliorés, ont indiqué les membres de l’équipe dirigée par Ge Yang, professeur associé à l’école d’ingénierie mécanique et électronique de Harbin. La nouvelle technologie de propulseurs laser peut générer une poussée de 70 000 newtons, ce qui correspond à la force d’un moteur à réaction commercial.

Créer un phénomène de « supercavitation » pour réduire les frottements dans l’eau

L’école de Harbin, située dans la partie nord-est de la Chine, fait office de spécialiste de l’armement militaire maritime. C’est notamment ici que le premier sous-marin chinois a été mis au point. Les travaux qui y sont menés ont participé aux dernières grandes avancées technologiques de la marine chinoise, aussi bien sur l’armement que sur l’équipement.

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La particularité de la technologie développée par Ge Yang et son équipe, c’est qu’elle ne se contente pas de pousser un engin dans une direction, explique South China Morning Post. De son nom complet « propulsion sous-marine par détonation de plasma induite par laser de fibres », elle crée un environnement favorable pour atteindre une vitesse élevée.

La coque des sous-marins est recouverte d’un revêtement en fibre optique dans laquelle une puissance de 2 MW est envoyée. Cela permet de vaporiser l’eau de mer autour de l’appareil afin de l’entourer d’une sorte de bulle d’air. C’est tout l’enjeu de la technique de « supercavitation », qui permet de réduire fortement les frottements afin de se déplacer plus rapidement.

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Les chercheurs chinois estiment que la supercavitation peut être utilisée pour allier de manière inédite vitesse et furtivité. Les sous-marins nucléaires sont ainsi susceptibles d’atteindre la vitesse du son, sans émettre le bruit caractéristique à ce déplacement, qui permet de localiser les sous-marins lors de leurs déplacements.

Une transformation de l’énergie en poussée relativement faible auparavant

« Cette méthode peut également être appliquée aux armes sous-marines, en provoquant un phénomène de supercavitation, ce qui augmente considérablement la portée sous-marine d’un projectile, d’un missile ou d’une torpille », estiment les chercheurs d’Harbin.

Mais si cela fait maintenant 20 ans que des scientifiques japonais ont posé les bases de la propulsion laser, jamais aucun projet n’a réussi à s’emparer de cette technologie. Le point bloquant était l’impossibilité de contrôler la direction de la détonation qui doit, selon la loi de Newton exercer une force contraire sur le sous-marin et ainsi le faire avancer.

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Ce problème avait été adressé par un consortium de pays (dont la Chine) en finançant des recherches complémentaires approfondies. L’approche trouvée était alors de charger la puissance de l’onde de détonation sur de minuscules particules sphériques. L’efficacité du système était très faible et ne permettait de générer qu’un millionième de newton de poussée pour chaque watt injecté.

Mais l’équipe de Ge Yang est parvenue à rendre beaucoup plus rentable cette opération. Les scientifiques ont développé un moteur laser pouvant améliorer la conversion des lasers en poussée d’un facteur de trois à quatre.

Des inspirations tirées de l’aérospatiale et des réacteurs de fusées

Pour ce faire, ils ont travaillé sur l’extrémité des fibres optiques qui recouvrent les sous-marins. Ils y ont ajouté un dispositif similaire au canon d’un fusil, des sortes de tubes qui ont permis de résoudre les problèmes de perte d’énergie rencontrés précédemment. L’interface tube-fibre a été adoucie pour lui donner une forme de « U ». Aussi, la friction interne des ondes de choc a été réduite à l’aide de structures saillantes sur le côté interne des tubes.

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Ces astuces ont été dénichées dans l’aérospatiale, où la Chine a déjà mis en œuvre des réacteurs de propulsion électrique à plasma avancés. D’après les travaux de Ge Yang, c’est à partir de ce domaine de recherche que des informations précieuses sur la conception d’hélices laser sous-marines ont été trouvées.

Mais avant de voir la Chine disposer de sous-marins nucléaires de nouvelle génération, d’autres développements sont nécessaires. La chaleur des fibres optiques pendant le fonctionnement doit être dissipée, et son intégration en tant que revêtement oblige à adapter des fenêtres d’émission aux tuiles anéchoïques de la surface des sous-marins (qui rendent le déplacement silencieux en absorbant les bruits).

Enfin, la durabilité d’une telle technologie dans un environnement à forte pression et à haute salinité doit encore être vérifiée. Ce sera alors l’heure de la formation pour les unités militaires. Car les chercheurs ont déjà prévenu que la propulsion laser impactera la manière dont les sous-marins sont contrôlés, mais aussi dont ils remontent à la surface.