Que se passe-t-il lorsqu’un projectile lancé à près de 14 500 km/h atteint une masse d’eau ? Pour le savoir des scientifiques américains vont filmer le moment précis de l’impact avec une caméra spéciale.

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Avec la guerre en Ukraine, on entend régulièrement parler des missiles hypersoniques russes. Ces armements technologiquement avancés seraient imparables et destructeurs. Ce qui caractérise un missile hypersonique, c’est sa vitesse allant au-delà de Mach 5 et sa capacité à rester manœuvrable à cette allure afin d’éviter d’être intercepté. Un missile tel le Kh-47M2 Kinzhal, que la Russie aurait utilisé lors d’une frappe en Ukraine, peut ainsi évoluer à Mach 9.

Si les Américains sont en retard sur le développement de telles armes, leurs projets autour des véhicules hypersoniques sont multiples et les scientifiques réalisent de nombreuses expérimentations liées à ce domaine. C’est notamment le cas des laboratoires de la Case Western Reserve University aux États-Unis qui bénéficient d’un financement de l’US Navy et de l’US Air Force.

Plutôt que de concevoir un tel armement, ils cherchent à capturer en image le moment précis de l’impact d’un projectile évoluant à près de 14 500 km/h sur un mur d’eau, c'est-à-dire à une vitesse hypersonique. Les scientifiques s’attendent à voir la formation de glace, de bulles de vapeur et leur éclatement, ou encore la sonoluminescence. Ils estiment même que ce dernier phénomène lumineux pourrait être une source d’énergie possiblement exploitable.

Le Commandement des opérations spéciales américain teste des munitions spéciales qui peuvent être tirées à la fois sous l'eau et dans les airs. © Ussocom

Une caméra qui prend 200 millions d’images par seconde

Dès les années 1940, l’armée américaine avait réalisé des études sur l’impact d’un projectile à haute vitesse dans l’eau pour évaluer les effets de l’onde de choc sur les coques des navires. Alors que la vitesse était loin d’être hypersonique, en partant de ces données, dans les années 1950, les scientifiques avaient réalisé des extrapolations et estimé qu’un impact pourrait conduire à la formation de glace. Une glace dite « exotique » car elle n’aurait pas les caractéristiques habituelles de la glace cristalline avec sa symétrie hexagonale.

Les chercheurs de la Case Western Reserve University souhaitent donc vérifier ce postulat et leurs autres suppositions en réalisant l’impact avec la masse d’eau à cette vitesse hypersonique de 14 484 km/h. Il faut savoir que la vitesse supersonique dans l’eau est déjà de 5 630 km/h, alors que celle du mur du son dans l’air est d’environ 1 200 km/h.

Pour réaliser leur expérience, les chercheurs utiliseront un pistolet à gaz doté d’un canon de 12,2 mètres de long pour propulser un projectile de 18 mm dans un réservoir d’eau profond de 2,4 m. Comme pour propulser les fusées, le projectile sera doté de deux étages de charge afin d’atteindre cette haute vélocité. Pour capturer le moment précis de l'impact, l’équipe utilisera une caméra à très haute vitesse capable de prendre 200 millions d'images par seconde. À titre de comparaison, un œil humain peut saisir 30 images par seconde et un smartphone performant peut en capturer jusqu’à 300.

Mise à part l’étude des phénomènes induits par l’impact, pour les militaires, ces résultats devraient permettre d’évaluer les dommages potentiels sur des navires se trouvant à proximité de fortes explosions sous-marines, ou encore d’optimiser le vol de véhicules ou missiles hypersoniques au travers de la pluie, ou du brouillard.