Le Pentagone veut fabriquer un aimant

Les navires de guerre, à la fois sur et sous la mer, pourraient un jour naviguer sans pièces mobiles.

La division scientifique avancée du Pentagone jette un nouveau regard sur une technologie qui promet de révolutionner la façon dont les navires de guerre voyagent et combattent dans les océans du monde.

La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) met l'industrie au défi de voir si le développement de systèmes d'entraînement magnétohydrodynamiques (MHD) de pointe pourrait devenir réalité. Les MHD, qui utilisent l'électromagnétisme au lieu d'hélices physiques, promettent une propulsion quasi silencieuse, une aubaine pour les sous-marins et les navires qui les chassent.

Le programme de la DARPA, connu sous le nom de Principes des pompes magnétohydrodynamiques sous-marines (PUMP), a débuté fin mai. Comme l'agence le décrit dans sa sollicitation auprès de l'industrie, l'objectif du programme est de développer et de démontrer des pompes MHD qui correspondent à l'efficacité et dépassent la fiabilité des pompes à turbine conventionnelles, tout en réduisant le bruit. En d'autres termes, la nouvelle technologie de propulsion PUMP devrait être aussi bonne que la technologie conventionnelle basée sur les hélices et les roues. En mettant l'accent sur la réduction de la génération de bruit, le programme vise également assez carrément les sous-marins et, dans une moindre mesure, les autres navires de guerre.

Les systèmes traditionnels de propulsion des navires utilisent des hélices pour pousser l'eau ou des pompes à jet pour pomper l'eau, générant dans les deux cas une poussée dans la direction opposée. Bien que généralement efficace - une seule vis d'hélice peut facilement déplacer un gros navire dans l'eau - le système est bruyant. Les machines qui alimentent les propulseurs, les moteurs, les transmissions, les pompes et autres équipements font du bruit qui peut s'échapper du navire et se répercuter dans la colonne d'eau. Cela aide les systèmes de sonar, conçus pour détecter le bruit, capter et suivre les navires en mouvement.

Un autre problème avec la propulsion mécanique conventionnelle est la cavitation. À des vitesses plus élevées, une hélice sous-marine ou une turbine à jet de pompe générera des bulles de gaz qui traînent le navire, qui éclatent ensuite et font un bruit cacophonique. Cela peut être un cadeau mort pour un sous-marin essayant de se faufiler en présence de navires de guerre ennemis. Le risque de cavitation peut être minimisé grâce à une conception appropriée de l'hélice ou de la roue, mais il existe des compromis qui peuvent réduire les performances et la vitesse globales du navire.

La propulsion basée sur l'entraînement magnétohydrodynamique évite tout cela. Les MHD utilisent la conductivité de l'eau de mer et un champ magnétique appliqué pour produire une force de Lorentz, suffisamment puissante pour déplacer un navire. Comme l'a décrit cette étude de faisabilité produite par Argonne National Lab il y a plus de 30 ans, "le propulseur MHD est une pompe électromagnétique qui accélère le fluide [l'eau de mer] pour fournir une poussée".

Les entraînements MHD reposent sur des champs magnétiques et des courants électriques dans un processus qui comporte beaucoup moins de pièces mobiles bruyantes que les autres systèmes de propulsion. Cela promet de les rendre beaucoup plus silencieux que les systèmes de propulsion existants, une caractéristique attrayante pour les sous-marins. Les disques MHD manquent également d'un propulseur physique déplaçant physiquement l'eau, de sorte que la cavitation est minimisée. Les partisans pensent que les MHD rendraient également les navires plus maniables que les méthodes de propulsion traditionnelles.

Les sous-marins bénéficieraient le plus de la technologie de propulsion MHD ; ils sont conçus pour être aussi silencieux que possible afin d'empêcher les systèmes de sonar passifs de les détecter. Les navires de surface chasseurs de sous-marins en bénéficieraient également, leur permettant de chasser tranquillement les sous-marins et de les prendre au dépourvu.

Les disques MHD existent depuis environ 60 ans. En 1991, la Japanese Ship and Ocean Foundation du Japon a achevé le Yamato-1, un banc d'essai de recherche et développement utilisant la technologie de propulsion MHD. Yamato-1 mesurait 110 pieds de long, avait un déplacement de 185 tonnes et était propulsé par deux propulseurs avec des aimants supraconducteurs générant le champ magnétique. Le navire était capable d'atteindre une vitesse de pointe de huit nœuds.

La propulsion MHD est peut-être mieux connue pour son apparition dans le livre et le film The Hunt for Red October. Dans le roman, le sous-marin de la marine soviétique Red October, un sous-marin de classe Typhoon modifié et plus grand, est équipé d'un système de propulsion MHD pour le rendre presque silencieux. En conséquence, Octobre rouge était capable de ramper près de la côte est des États-Unis, d'échapper aux patrouilles anti-sous-marines américaines, puis de lancer une première frappe nucléaire paralysante.

Aussi grand que fût le Yamato-1, les contraintes technologiques signifiaient que 100 de ses 185 tonnes étaient consacrées au système de propulsion, limitant l'utilité du navire. Selon la sollicitation PUMP de la DARPA, pour que la propulsion MHD soit plus pratique, il fallait "un champ magnétique plus élevé pour augmenter l'efficacité; et (2) un système de matériau d'électrode qui traite les effets de l'hydrolyse, de l'érosion par effondrement des bulles et de la corrosion et peut fonctionner de manière fiable avec des champs magnétiques actuels et élevés dans l'eau de mer".

La DARPA pense qu'un nouvel effort de propulsion MHD pourrait aboutir à des systèmes trois fois plus efficaces que ceux qui ont propulsé Yamato-1. Cela pourrait suffire à rendre ces systèmes pratiques et permettre aux futurs navires de guerre de tirer pleinement parti de tout ce que les MHD ont à offrir.

Si vous avez une idée brillante qui mettra des systèmes d'entraînement magnétique sur chaque sous-marin d'attaque de l'US Navy, la sollicitation des sous-traitants SAM.gov est là, et l'agence veut que les propositions de l'industrie soient renvoyées d'ici le 31 juillet 2023.

Kyle Mizokami est un écrivain sur les questions de défense et de sécurité et travaille chez Popular Mechanics depuis 2015. S'il s'agit d'explosions ou de projectiles, il y est généralement favorable. Les articles de Kyle ont été publiés dans The Daily Beast, US Naval Institute News, The Diplomat, Foreign Policy, Combat Aircraft Monthly, VICE News et d'autres. Il vit à San Fransisco.

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