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Le temps retourné

Pour perfectionner les tests de compatibilité électromagnétique, des chercheurs de l'Onera adaptent une technique développée depuis quelques années en acoustique, le retournement temporel.

Numéro 37

Dans un environnement surchargé d'ondes électromagnétiques, vérifier la compatibilité EM des systèmes est un enjeu capital.
Dans un environnement surchargé d'ondes électromagnétiques, vérifier la compatibilité EM des systèmes est un enjeu capital.
 

Dérouler le temps à l’envers... ce rêve inaccessible de retour vers sa jeunesse n’est pourtant pas si absurde en physique. Les systèmes dits « à retournement temporel » fonctionnent sur ce principe. Aujourd’hui, les chercheurs de l’Onera s’en servent pour améliorer leurs systèmes de test dans le domaine électromagnétique.

Avec le nombre croissant d’équipements électroniques dans les équipements civiles et militaires, il est indispensable de vérifier la compatibilité électronique des différents systèmes. Par exemple, lorsqu’un avion de combat s’approche de son porte-avion, comment être sûr que les puissants radars du porte-avion n’interfèreront pas avec les équipements électroniques de l’avion, rendant dangereux l’atterrissage ? Dans le domaine civil, on a répertorié des cas où le système de freinage ABS ne fonctionne plus au voisinage des aéroports, ou bien des airbags se déclenchant tous seuls. Sans oublier la foudre, qui a des impacts directs sur les structures, mais aussi des impacts indirects à cause des forts champs électromagnétiques qu’elle induit. C'est cela qui motive les activités de l'équipe compatibilité électromagnétique de l'Onera.

Pour tester la compatibilité électromagnétique des différents systèmes, on utilise des chambres de test appelées " chambres réverbérantes à brassage de mode ". Elles nécessitent de créer des champs électromagnétiques très intenses, afin de s'approcher des conditions critiques pour les équipements. Or, créer de tels champs est coûteux. " Le retournement temporel nous offre un moyen de créer des champs forts avec des générateurs de puissance limitée ", indique Florent Christophe, adjoint au directeur du département Electromagnétisme et radar à l’Onera de Toulouse. Le retournement temporel permet en effet de concentrer l’énergie émise par le générateur pendant une durée " longue " (en fait plusieurs microsecondes) sur une durée cent à mille fois plus courte. La puissance maximale de l’onde électromagnétique est donc cent à mille fois plus élevée, on peut faire aussi bien avec un générateur de quelques dizaines de Watts à faible coût qu'avec un amplificateur de plusieurs kW qui coûterait des dizaines de milliers d'euros.

Chambre réverbérante pour l'expérience de retournement temporel à l'Onera
Chambre réverbérante pour l'expérience
de retournement temporel à l'Onera

Mais comment fonctionne cette technique de retournement temporel ? D’abord mise au point pour les ondes acoustiques par l’équipe de Mathias Fink à l’École supérieure de physique et chimie industrielles, elle est ici adaptée pour les ondes électromagnétiques. On envoie une première fois dans la chambre une onde impulsionnelle brève, qui se réfléchit de multiples fois sur les parois. Au centre de la chambre, on dispose un appareil de mesure de l’onde. On s’aperçoit que celle-ci s’est dégradée à cause des réflexions sur les parois : les fréquences sont déphasées, le signal dure plus longtemps, et la puissance est plus faible. Ce signal dégradé est ensuite enregistré et reproduit " à l’envers ", comme dans les anciens films sur cassettes vidéo, où l’on repassait le film à l’envers pour rembobiner. Puis on émet ce signal retourné vers la chambre réverbérante. Et là, on ré-obtient quasiment l'impulsion brève de départ, avec donc une énergie concentrée sur une toute petite durée. " Généralement, la réverbération est un handicap, mais ici, au contraire, on se sert d’elle pour concentrer le signal ", remarque Florent Christophe.

Première partie de l'expérience : on envoie un signal bref que l'on recueille réverbéré, dégradé en un point choisi (ici au pied de l'antenne).
Première partie de l'expérience : on envoie un signal bref que l'on recueille réverbéré, dégradé en un point choisi (ici au pied de l'antenne)

Deuxième partie : le signal dégradé précédent est inversé, amplifié et renvoyé de la même façon : on obtient sur le pied d'antenne un signal très proche du signal initial, amplifié.
Deuxième partie : le signal dégradé précédent est inversé, amplifié et renvoyé de la même façon : on obtient sur le pied d'antenne un signal très proche du signal initial, amplifié

 

Cécile Michaut, journaliste scientifique.

 

20.02.2008