Laser spatial

02 août 2026
laser rectiligne

Par quelle magie entend-t-on et voit-on un rayon laser dans l'espace ? Pourquoi est-il si lent ? Et pourquoi va-t-il si droit ?
Ça m'énerve !


Nous avons tous pris l'habitude de voir des tirs de laser dans les films de science-fiction, de diverses couleurs, allant tout droit vers l'adversaire qui, parfois, a même le temps de le voir et de l'éviter, avec bruitage (piou ! piou !) et même gros bruit d'explosion. Ne niez pas.

Eh bien ça m'énerve car ça ne se peut pas. Mais bon, comme je suis bon spectateur, je regarde tout ça avec ravissement.

Pas de bruit dans l'espace

Pour rappel, j'ai déjà râlé dans d'autres pages, dans le vide, le son —vibration des molécules d'air sur Terre— n'existe pas.


seriously
Du bruit ? Dans le vide spatial ? Sérieux ?

Laser invisible

Si vous voyez un rayon laser, ou d'ailleurs n'importe quel rayon lumineux, alors c'est que vous l'avez reçu dans l'œil et là, ce n'est pas bon du tout, ou alors qu'une partie des photons a été déviée dans votre direction.

On peut rendre visible la trajectoire d'un rayon lumineux à l'aide de molécules qui dévieront des photons, ça se fait souvent avec du brouillard ou de la fumée.

Les particules constituant le brouillard dispersent la lumière, qu'elle soit laser ou pas.

Alors dans le vide, où il n'y a rien, aucune dispersion n'est possible, et on ne verra rien du tout.

Laser lent

À quelle vitesse se déplace la lumière ?
Dans le vide ?
Oui
😏 Ben, à la vitesse de la lumière.
Et c'est rapide ?
😎 Rien ne va plus vite, c'est 300 000 kilomètres par seconde.
laser rectiligne
On ne s'en lasse pas...
Et là, dans le film, qu'est-ce que tu vois ?
😼 Des tirs laser successifs.
Il va finir par l'avoir !
Si tu vois le rayon laser se déplacer, c'est que de la lumière est arrivée jusqu'à tes yeux.
😦 C'est vrai ça...
Donc non seulement une partie de la lumière du laser a été déviée vers tes yeux
😏 mais en plus, on peut la voir se déplacer alors que c'est la chose la plus rapide du monde.
🙁 Ça ne se peut pas...
Je ne te le fais pas dire.

Les photons du laser se déplacent à la vitesse lumière, et sur des distances aussi courtes, le parcours paraitra instantané à n'importe quelle être humain ou alien de circonstance.

Laser inefficace

Un tir laser ne se verra pas (circulez, il n'y a rien à voir), à part un éventuel impact de chaleur sur la cible, qui, pour se protéger, pourra utiliser un bête miroir pour dévier le rayon 😅

De plus, ça mettra du temps à chauffer la cible (c'est tout ce que ça sait faire), surtout si elle est grosse. Même en mettant le paquet sur la source laser, le moindre blindage sur la cible absorbera l'énergie, et de là à faire un trou, il y a de la marge.

En réalité, si on devait s'impliquer dans une bataille spatiale, on utiliserait des armes à projectiles genre mitraillettes, canons, obus... Éventuellement du plasma, mais ça n'est pas si facile à produire. En tout cas, de la matière sera projetée.

Et on ne verra pas la trajectoire des balles, sauf si on met un dispositif spécial d'émission de lumière dans la balle, comme c'est fait avec les balles dites traçantes. Donc de la matière en plus des photons.

Ricochet sur l'eau avec des balles traçantes.
Maintenant vous savez ce que les auteurs de film ont tenté de reproduire.

Mais il faut reconnaitre que ces tirs laser à l'écran égayent beaucoup les scènes de combat. Imaginez la scène sans ces trajectoires, avec la cible qui explose sans raison évidente...

Le plus efficace pour les combats spatiaux serait de provoquer une IEM —une impulsion électromagnétique— qui dézinguera toute électronique à portée en provoquant des surtensions destructrices pour les transistors élémentaires. Ça se fait facilement avec une bombe atomique. Il faudra des blindages vraiment sérieux pour réaliser des cages de Faraday dignes de ce nom.

L'impulsion électromagnétique IEM provoquée par une explosion nucléaire mettra en rade toute l'électronique environnante, détruisant irrémédiablement les minuscules transistors de nos processeurs.

Vraiment rectiligne ?

Mais pourquoi le rayon laser est-il droit ?
😬 C'est une onde électromagnétique, elle devrait aller dans toutes les directions depuis la source !
Bonne question !
Une réponse simple est de dire qu'il s'agit d'une onde plane.
😒 C'est peut-être le cas une fois qu'on s'est éloigné de la source, mais pas au départ !
Une autre réponse est d'indiquer qu'il s'agit de lumière cohérente, tous les photons sont identiques.
😤 Certes, mais ce n'est pas pour ça que la source émet dans une seule direction !
🧐 Excellente réflexion !
La taille de la source est l'élément-clé pour la réponse.
Mais de plus le rayon n'est pas vraiment rectiligne, il diverge toujours un peu à cause de la diffraction.

Diffraction

La mécanique quantique et l'optique indiquent qu'un faisceau de lumière présentera une divergence liée à la diffraction, qui est provoquée par la taille forcément limitée de la source, et qui vaut en première approximation (notez que c'est plus compliqué qu'il n'y parait) :

Θ ~ λ / π D

où λ est la longueur d'onde de la lumière, et D le diamètre de la source.


Un laser hélium-néon de 2 mm de diamètre à 633 nm diverge d'environ 0,3 milliradian, soit 30 cm après 1 km. La source est constituée de 2 miroirs, de la lumière s'échappant par un trou (de 2 mm ici).


C'est pareil lorsque vous éclairez une fente avec une lumière monochromatique plane : la fente devient une source multiple d'ondes électromagnétiques sphériques, ce qui provoque des interférences.

Diffraction par une fente. Un exercice classique en prépa.

Taille de la source

😠 Mais les diodes laser des pointeurs que l'on peut acheter comportent toujours une lentille.
Si on la retire, on a de la lumière laser dans toutes les directions !
T'as raison.
C'est parce que la taille de la source est de l'ordre du micromètre, ce qui est proche de la longueur d'onde.
😮 Ah !
Du coup ça diverge vraiment beaucoup.
Des dizaines de degrés
Quelques lasers semiconducteurs. Notez la divergence en fonction de la taille.
Du coup, on place une lentille avec le point focal juste sur la source pour « rectifier le tir »
😁 C'est le mot qui convient.
Structure d'un pointeur laser rouge ultra simple.
Notez la présence de la lentille convergente, réglable par vis.
Mais j'ai vu qu'on lançait des rayons laser sur la Lune, ou dans l'espace lointain.
Dans ce cas, on fait exprès d'agrandir la taille de la source pour avoir un « gros faisceau » qui divergera moins ensuite, son diamètre étant plus grand.
Le centre de télémétrie laser du centre Goddard, situé à Greenbelt (Maryland), dirige un laser (faisceau vert) vers la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter en orbite autour de la Lune, volontairement surexposée pour mettre en évidence le laser.
Tom Zagwodzki/Goddard Space Flight Center
🤨 Mais on voit le laser vert !
L'air, avec son taux d'humidité, n'est pas aussi transparent que le vide...
Remarque le diamètre du faisceau.

À présent, vous pourrez la ramener la prochaine fois que vous verrez une bataille spatiale au cinéma 😏 😎