

Recréer à très petite échelle une onde de choc
Au sein du laboratoire, à Brest, l’équipe de recherche a utilisé un laser de type « impulsionnel » pour réaliser ces essais. En concentrant le faisceau en un point précis au centre du foyer d’une lentille sur une durée extrêmement brève - 2,3 joules sur 3,5 nanosecondes - une puissance phénoménale est générée. L’air ambiant, initialement à 20°C au lancement de l’essai, atteint localement plusieurs milliers de degrés, créant ainsi un plasma au centre de la zone où se focalise le laser. Le gaz produit, non confiné, se détend en repoussant l’air environnant. Cette expansion du plasma engendré par le claquage de l’air provoque la formation d’une onde de choc quasi-sphérique, à l’échelle du laboratoire. On obtient ainsi un effet identique à celui généré par la dégradation chimique d’une substance explosible dans le cas des explosions thermiques.
Nous ne sommes pas les premiers à générer des minis « blasts* », mais bien les premiers à les comparer aux modèles décrivant les explosions chimiques
*explosions
Photo ci-contre : Visualisation par ombroscopie de la propagation d'une onde de souffle créée par claquage laser. La barre d'échelle indique 1 cm. Durée réelle du phénomène : 0,085 s.

La propagation de l’onde reproduite pendant ces essais présente des similitudes avec celle d’une explosion chimique
L’équipe a réalisé des essais pour déterminer le lien entre la puissance du laser utilisé dans l’expérience et son équivalence en charge explosive. Elle a équipé le dispositif expérimental de capteurs de pression fabriqués au laboratoire. Ces capteurs reposent sur l’utilisation d’un matériau piézoélectrique particulier, le PVDF (PolyVinyliDene Fluoride). Les chercheurs ont mesuré et tracé la surpression générée en fonction de la distance à la source, afin de la comparer aux explosions chimiques. En faisant correspondre l'énergie de claquage du laser à un équivalent TNT, ils ont démontré une correspondance avec les résultats obtenus lors d'explosions de charges explosives.
À ces petites échelles, de l’ordre du centimètre, l’utilisation d’une caméra rapide est limitée par la résolution et la cadence (plusieurs centaines de milliers d’images par seconde). La mesure de pression mise en place par l’équipe s’avère plus précise et fournit des informations plus détaillées sur l’amplitude et l’évolution de l’onde de choc au cours de sa propagation
Cette étude ouvre de nombreuses perspectives. Grâce à la capacité du laser à effectuer un tir toutes les 15 minutes, il est désormais possible d’accumuler un volume de données conséquent, enrichissant ainsi la base de connaissances. De plus, l’utilisation de l’optique, un dispositif contrôlable et précis, permet de caractériser les propriétés de l’onde.
Cette étude offre la possibilité d’analyser la propagation des ondes de chocs dans des milieux complexes, tels que sous l’eau ou en reproduisant un environnement urbain à échelle réduite.
Ces travaux ont fait l’objet d’une publication récente dans le journal Shock Waves