Ce site présente le sujet Lanceur de Laplace de l'unité d'enseignement Projet Tuteuré en Laboratoire de la faculté des sciences de Nice-Sophia Antipolis. Vous y trouverez un résumé du compte-rendu de ce projet, ce dernier étant disponible dans la rubrique téléchargement.

Avant d'entrer dans le vif du sujet il convient tout d'abord de présenter l'unité d'enseignement et le sujet que j'ai choisi. Lors de la troisième année de Licence de Physique nous avons dû réaliser, pendant environ deux mois, un projet en laboratoire sous la tutelle d'un enseignant-chercheur afin de mettre en pratique nos connaissances et adopter une démarche scientifique. Passionné de science-fiction j'ai choisi de réaliser un rail-gun, mettant alors à profit les connaissances que j'ai acquises en électromagnétisme durant mes seconde et troisième années de licence.

Les rail-guns sont aussi appellés canons électriques et leur origine remonte aussi loin que la découverte de la force de Laplace (d'où le titre de Lanceur de Laplace, en hommage au physicien). Ils ont été démocratisés via la science-fiction au travers de films, romans, jeux vidéos etc. Leur conception est plutôt simple, un rail-gun consiste en deux élements conducteurs de courants, les rails, aux bornes desquels on établi une différence de potentiel, la mise en place d'un projectile conducteur entre les rails permet l'établissement d'un courant électrique. Les segments de courant dans les rails vont générer un champ magnétique qui va agir sur l'élement de courant parcourant le projectile via la force de Laplace et donc accélerer le projectile. L'intensité de la force, et donc l'accélération, va dépendre du carré de l'intensité parcourant le système. Il faut donc, suivant le poids du projectile, fournir un courant de très haute intensité.

Les rail-gun ont deux applications principales: en tant qu'arme (l'énergie cinétique transmise à un projectile en métal peut être gigantesque et donc occasionner de très gros dégats) ou en tant que lanceur, par exemple pour lancer des avions. Cela est prévu sur le futur porte-avion de classe Ford de l'US Navy pour lequel la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, soit agence pour les projets de recherche avancée de défense) a developpé un Electromagnetic Aircraft Launch System, une catapulte basée sur le principe du rail-gun et pouvant lancer un avion de quarante-cinq tonnes à plus de deux cent quarante kilomètres par heure et se recharger en quarante-cinq secondes (plus efficace qu'une catapulte à vapeur traditionnelle). Cependant ce système a un gros défaut: les pertes par effets Joules. Ces dernières, vu l'intensité qu'il faut fournir, sont très grandes et peuvent endommager le rail-gun ou le projectile et representer un danger pour les opérateurs.

Pour ce projet j'ai donc choisi de réaliser une maquette d'un rail-gun, alimentée par un bloc de condensateurs , dans le but de propulser une bille en aluminium. Bien que sa puissance soit moindre qu'un vrai rail-gun le principe reste exactement le même.

Vous trouverez sur ce site la théorie physique et les simulations ayant mené à la Conception physique du lanceur.