Le 29 août 1831, dans le sous-sol de la Royal Institution de Londres, un ancien apprenti relieur devenu physicien enroule deux bobines de fil de cuivre sur un anneau de fer doux. Il relie la première à une pile, la seconde à un galvanomètre. Lorsqu’il ferme le circuit, l’aiguille dévie brièvement. Lorsqu’il l’ouvre, elle dévie dans l’autre sens. Michael Faraday vient d’établir qu’un champ magnétique variable engendre un courant électrique. De cette observation de quelques secondes procèdent la dynamo, le transformateur, le télégraphe, la radio, le radar (de manière indirecte), la mine magnétique et sa parade, la catapulte électromagnétique, le canon électrique et la guerre électronique.
Michael Faraday naît le 22 septembre 1791 à Newington Butts, dans le Surrey, 3e des 4 enfants d’un forgeron sandemanien de santé fragile. La famille est pauvre ; l’instruction du garçon se limite à la lecture, l’écriture et le calcul élémentaire. À 14 ans, il entre comme apprenti chez un relieur londonien, George Riebau. C’est là que se joue son destin scientifique : il lit les ouvrages qui passent entre ses mains, notamment l’article « Électricité » de l’Encyclopædia Britannica et les Conversations on Chemistry de Jane Marcet.
En 1812, un client lui offre des billets pour les conférences de Humphry Davy à la Royal Institution. Faraday prend des notes, les relie soigneusement et les envoie au conférencier avec une demande d’emploi. Davy, temporairement handicapé par un accident de laboratoire, l’engage comme assistant en mars 1813.
Sa formation est empirique et le restera. Faraday ne maîtrisera jamais le formalisme mathématique de ses contemporains français (Ampère, Poisson, Fourier) et raisonnera toute sa vie par images physiques.
Cette faiblesse apparente va s’avérer être un atout. La physique continentale de l’époque considérait que deux corps électrisés ou aimantés exercent l’un sur l’autre une force instantanée, à travers un espace vide où rien ne se passe : on savait calculer cette force, on ne se demandait pas par quel chemin elle passait. Faute de pouvoir suivre ce raisonnement mathématique, Faraday s’en construit un autre. Il se représente l’espace autour d’un aimant comme rempli de lignes de force, physiquement réelles, le long desquelles l’action se transmet de proche en proche. Ce n’est plus le corps distant qui agit : c’est l’état de l’espace intermédiaire. Si l’action se propage de proche en proche, elle met un certain temps à parcourir la distance et ce qui se propage à vitesse finie peut prendre la forme d’une onde. La conception concurrente, celle de l’action instantanée à distance, interdit cette conclusion. C’est donc bien la représentation de Faraday que Maxwell mettra en équations 30 ans plus tard, et c’est d’elle que sortiront les ondes électromagnétiques, la radio et le radar.
En 1820, le Danois Hans Christian Ørsted observe qu’un fil parcouru par un courant fait dévier une aiguille aimantée. La démonstration est immédiatement reprise et généralisée par Ampère à Paris. L’électricité produit du magnétisme.
La question de la réciprocité s’impose aussitôt : le magnétisme peut-il produire de l’électricité ? Faraday la formule dès 1822 dans son carnet de laboratoire, sous la forme d’une note laconique (convertir le magnétisme en électricité) qu’il n’oubliera plus.
Il obtient d’abord un résultat partiel. En septembre 1821, il réalise la rotation électromagnétique continue : un fil parcouru par un courant tourne autour d’un aimant plongé dans du mercure. C’est le premier moteur électrique de l’histoire, aussi rudimentaire soit-il. Mais l’inverse (produire du courant à partir d’un champ) lui résiste.
Ses recherches sont d’ailleurs interrompues entre 1825 et 1830 par une commande de Davy et de la Royal Society : améliorer la qualité du verre optique destiné aux lentilles d’instruments. Le travail est ingrat, sans résultat marquant, et il lui coûte cinq ans.
Les tentatives précédentes échouaient toutes pour la même raison, que personne n’avait identifiée : les expérimentateurs plaçaient un aimant à proximité d’un circuit et cherchaient un courant permanent. Or il n’y en a pas. L’effet n’existe que pendant la variation.
Le 29 août 1831
L’appareil que Faraday construit à l’été 1831 est d’une simplicité désarmante et d’une fabrication laborieuse. Un anneau de fer doux d’environ 15 centimètres de diamètre, apparemment forgé sur commande. Deux enroulements de fil de cuivre isolé (du fil ordinaire, du type employé pour les armatures de chapeaux) séparés par du coton et de la ficelle, bobinés sur les deux moitiés opposées de l’anneau. Le bobinage a probablement demandé une dizaine de jours de travail.
Le 29 août, Faraday relie l’une des bobines à une pile voltaïque par un interrupteur, l’autre à un galvanomètre. Il attend, en réalité, autre chose que ce qu’il va voir : il suppose qu’une sorte d’onde va traverser l’anneau et produire un effet permanent de l’autre côté.
Il note dans son carnet que l’aiguille du galvanomètre est perturbée à l’instant où le contact est établi. Puis, lorsqu’il rompt le contact, elle dévie de nouveau ; en sens inverse. Entre les deux, rien. Le courant induit n’existe qu’aux instants de variation.
C’est le fait décisif, et Faraday le comprend immédiatement. Il substitue un anneau de cuivre au fer et constate que l’effet s’affaiblit considérablement, ce qui confirme le rôle de l’aimantation du noyau. Il conclut, dans une formulation qu’il conservera, qu’un effet particulier se produit pendant la formation de l’aimant, et non par sa simple présence.
L’anneau d’induction de Faraday est, sans que le mot existe encore, le premier transformateur.
L’automne 1831 : de l’induction à la machine
Faraday enchaîne. En octobre, il montre qu’un aimant permanent déplacé à l’intérieur d’une bobine y induit un courant : plus besoin de pile, le mouvement mécanique suffit. C’est l’induction magnéto-électrique, distincte de l’induction volta-électrique de l’anneau.
Le 28 octobre, il construit le disque de Faraday : un plateau de cuivre tournant entre les pôles d’un aimant, avec un contact au centre et un autre sur la périphérie. Il produit un courant continu tant que le disque tourne. C’est la première génératrice électrique, la première conversion directe et continue d’énergie mécanique en énergie électrique.
Faraday présente ses résultats à la Royal Society le 24 novembre 1831. Le mémoire paraît en 1832 dans les Philosophical Transactions et ouvre la longue série de ses Experimental Researches in Electricity.
Il faut toutefois préciser que l’Américain Joseph Henry avait obtenu certains de ces résultats environ un an plus tôt, mais ne les avait pas publiés. L’antériorité de la publication revient à Faraday ; la découverte est, pour partie, simultanée. L’unité d’inductance porte le nom de Henry, celle de capacité celui de Faraday.
Faraday décrit mais il ne calcule pas. La loi qui porte son nom (la force électromotrice induite est proportionnelle à la variation du flux magnétique à travers le circuit) a été mise en forme par d’autres. Le Russe Emil Lenz énonce en 1834 la règle du signe : le courant induit s’oppose à la cause qui lui donne naissance. Franz Neumann en donne une expression mathématique en 1845.
Surtout, c’est James Clerk Maxwell qui, entre 1861 et 1865, intègre l’induction dans le système d’équations décrivant l’ensemble des phénomènes électromagnétiques. Maxwell y démontre que les perturbations du champ se propagent à la vitesse de la lumière, et que la lumière est elle-même une onde électromagnétique. Heinrich Hertz produira et détectera expérimentalement ces ondes en 1887-1888.
Maxwell a explicitement reconnu sa dette : il déclarait avoir simplement traduit en langage mathématique les idées de champ que Faraday avait formulées en mots. Einstein conservera dans son bureau les portraits de Newton, de Faraday et de Maxwell.
Faraday poursuivra par ailleurs d’autres travaux : les lois de l’électrolyse en 1833, la cage qui porte son nom en 1836, la découverte en 1845 de la rotation du plan de polarisation de la lumière par un champ magnétique ; l’effet Faraday, qui établit le lien entre optique et électromagnétisme et qui trouvera un siècle plus tard des applications en radar et en optronique.
Pendant la guerre de Crimée, le gouvernement britannique consulte Faraday sur la faisabilité d’armes chimiques destinées à réduire les défenses de Sébastopol ; le projet le plus connu étant celui de lord Dundonald, qui proposait d’employer des nappes de fumée soufrée pour asphyxier les défenseurs. Faraday répond que le procédé est techniquement praticable mais refuse de participer à son développement, invoquant des réserves morales. Pourtant l’homme qui a refusé de contribuer à une arme aura, par une expérience de laboratoire menée 23 ans plus tôt, davantage transformé la conduite de la guerre que la plupart des ingénieurs militaires de son siècle.
Il meurt le 25 août 1867 à Hampton Court, dans une maison mise à sa disposition par la reine Victoria. Il avait refusé l’anoblissement et la présidence de la Royal Society.
DU LABORATOIRE À L’ARSENAL (1840-1914)
Le télégraphe : le commandement à distance
La première application militaire de l’électricité ne relève pas directement de l’induction (le télégraphe électrique fonctionne par transmission de courant sur un fil) mais elle en procède par les instruments qu’elle emploie : électro-aimants, relais, bobines d’induction pour la transmission à longue distance.
L’effet militaire est immédiat et profond. Jusqu’alors, un gouvernement ne pouvait communiquer avec son armée qu’à la vitesse d’un cheval ou d’un navire ; quelques jours pour l’Europe, plusieurs mois pour les Indes. Le télégraphe électrique réduit ce délai à quelques heures, puis à quelques minutes.
La guerre de Crimée en fournit la première démonstration à grande échelle. En avril 1855, un câble sous-marin est posé entre Varna et Balaklava, reliant le camp allié à Londres et à Paris via le réseau continental. Les gouvernements peuvent désormais intervenir dans la conduite quotidienne des opérations. Les commandants sur le terrain découvrent simultanément l’avantage avec la coordination… et l’inconvénient, la tutelle politique en temps réel, qui ne les quittera plus.
La guerre de Sécession en fait un instrument stratégique. L’US Military Telegraph Corps pose plus de 24 000 km de ligne pendant le conflit. Lincoln passe une partie de ses journées au bureau du télégraphe du département de la Guerre, d’où il correspond directement avec ses généraux. À l’inverse, la destruction des lignes devient un objectif tactique courant, et les raids de cavalerie visent systématiquement les poteaux et les stations.
L’empire britannique construit dans la seconde moitié du siècle le réseau de câbles sous-marins qui lui permet d’administrer et de défendre ses possessions ; le All Red Line, ainsi nommé parce qu’il ne touchait que des territoires britanniques. Cette architecture, conçue pour la sécurité impériale, deviendra en 1914 un instrument de guerre.
La dynamo : produire de l’électricité en quantité
Le disque de Faraday produisait un courant faible. Il faut 40 ans pour passer du principe à la machine industrielle : la génératrice de Pixii en 1832, celle de Wheatstone et Siemens exploitant l’auto-excitation en 1867, et surtout la dynamo à anneau de Zénobe Gramme, présentée en 1871, première machine capable de fournir un courant continu régulier avec un rendement acceptable. La production d’électricité en quantité cesse d’être un problème de laboratoire.
Les marines sont parmi les premiers utilisateurs. À partir des années 1880, les navires de guerre embarquent des dynamos qui alimentent l’éclairage intérieur, puis les projecteurs de recherche (armes défensives à part entière contre les torpilleurs, qui attaquent de nuit), puis les transmissions internes, la ventilation, les monte-charges à munitions, et finalement les moteurs de pointage des tourelles. Un cuirassé de 1905 est déjà, pour partie, une machine électrique.
Les projecteurs de côte, les sonneries d’alarme, les circuits de mise à feu à distance des mines de défense portuaire et des torpilles fixes complètent le tableau. L’induction, sous la forme de la bobine de Ruhmkorff, sert à produire les hautes tensions nécessaires à l’allumage électrique des charges.
La télégraphie sans fil
Les ondes de Hertz, prédites par Maxwell à partir des intuitions de Faraday, deviennent une technique de transmission entre 1895 et 1900 grâce à Marconi, Popov, Branly et quelques autres. Les émetteurs à étincelle de la première génération reposent entièrement sur la bobine d’induction. La marine est le premier client car c’est le seul milieu où l’on ne peut pas tirer de fil. La Royal Navy équipe ses bâtiments dès 1900.
La bataille de Tsushima, le 27 mai 1905, est généralement citée comme le premier engagement majeur décidé en partie par la radio. Le croiseur auxiliaire japonais Shinano Maru détecte l’escadre russe de Rojestvenski dans la brume matinale et transmet sa position par TSF ; Tōgō, informé plusieurs heures à l’avance, peut choisir son point d’interception. Les Russes, qui disposaient également d’appareils, entendent le trafic japonais et n’osent pas brouiller (ce que certains officiers avaient proposé) de peur de révéler leur position.
La guerre navale de 1914-1918 sera conduite à la radio, avec toutes ses conséquences : interception, radiogoniométrie, cryptographie. La Room 40 de l’Amirauté britannique lit une grande partie du trafic allemand et permet l’interception de la Hochseeflotte au Jutland.
Août 1914 : couper les câbles
Le 5 août 1914, quelques heures après la déclaration de guerre, le navire câblier britannique Alert appareille de Douvres et sectionne dans la Manche les 5 câbles télégraphiques transatlantiques allemands.
L’opération, préparée de longue date, est l’une des premières actions de la guerre et l’une des plus efficaces. Berlin se trouve privé de communication directe avec l’Amérique et l’essentiel de ses colonies. Son trafic diplomatique doit désormais emprunter des relais neutres ou la radio ; donc être chiffré et interceptable. C’est cette contrainte qui rendra possible, en janvier 1917, l’interception et le déchiffrement du télégramme Zimmermann par la Room 40, et par conséquent l’entrée en guerre des États-Unis.
Symétriquement, l’objectif principal de la campagne alliée contre le Togoland allemand, en août 1914, était la station radiotélégraphique de Kamina, relais entre Nauen et l’escadre d’Extrême-Orient. Les Allemands la détruisirent avant de capituler.
LA GUERRE MAGNÉTIQUE (1918-1945)
C’est durant cette période que le principe de Faraday cesse d’être un moyen de produire du courant ou de transmettre un message pour devenir directement une arme et un capteur.
La mine magnétique
Le principe est d’une élégance redoutable. Une coque d’acier, en se déplaçant dans le champ magnétique terrestre, se comporte comme un aimant : elle concentre et déforme localement les lignes de force. Une bobine posée sur le fond détecte cette variation de flux (exactement l’expérience de Faraday, à l’échelle d’un chenal) et déclenche la mise à feu.
L’avantage tactique est majeur car la mine magnétique n’a pas besoin d’être heurtée. Elle repose sur le fond, invisible, hors de portée des dragues à orin qui coupaient les câbles des mines à orin classiques, et elle explose sous la quille du navire ; là où les dégâts sont maximaux, la coque n’ayant aucune protection ventrale.
Les Britanniques expérimentent le procédé dès 1918 avec un engin désigné M Sinker, employé en petit nombre et sans effet notable. C’est l’Allemagne qui en fait, 20 ans plus tard, une arme de campagne.
Septembre-novembre 1939 : la crise
Dès les premières semaines de la guerre, des navires britanniques coulent dans des eaux réputées sûres, sans torpillage, sans contact, sans explication. Le trafic de la Tamise et les approches des ports de la côte est deviennent impraticables. En novembre 1939, le mouilleur de mines HMS Adventure est touché ; le 21 novembre, le croiseur Belfast, tout neuf, est brisé en deux sans être coulé et restera trois ans en réparation ; le 4 décembre, le cuirassé Nelson, navire amiral, est endommagé à l’entrée de Loch Ewe. La Royal Navy perd en quelques semaines l’usage de ses ports et une part de ses bâtiments lourds.
Le déblocage vient d’une erreur allemande. Dans la nuit du 22 au 23 novembre 1939, un avion de la Luftwaffe largue deux mines qui, au lieu de tomber dans le chenal, atterrissent sur la vase découverte de l’estuaire de la Tamise, près de Shoeburyness. À marée basse, les Britanniques disposent d’un exemplaire intact.
Le désamorçage est effectué le soir même par le lieutenant-commander John Ouvry, du HMS Vernon, l’établissement de recherche sur les mines de Portsmouth, avec trois camarades, à la lampe électrique et avec des outils en laiton amagnétique. L’engin est démonté, radiographié, analysé. On y trouve un détecteur magnétique réglé pour se déclencher sur une variation de champ « pôle nord vers le bas » ; l’orientation correspondant à un navire naviguant dans l’hémisphère nord.
La démagnétisation
La riposte est conçue en quelques semaines par une équipe du Vernon dirigée par le commander Charles Frederick Goodeve, chimiste canadien de la Réserve volontaire de la marine royale canadienne, l’un des scientifiques les plus inventifs de la guerre britannique (il sera aussi à l’origine du mortier anti-sous-marin Hedgehog et de la production sous licence du canon Oerlikon de 20 mm). Si la mine détecte l’anomalie de champ créée par la coque, il suffit de supprimer cette anomalie. Goodeve propose de ceinturer le navire de câbles électriques parcourus par un courant continu, produisant un champ opposé à celui de la coque. Le champ résultant redevient celui du fond marin ; le navire devient magnétiquement invisible.
Il baptise le procédé degaussing (démagnétisation), du nom du gauss, l’unité de champ magnétique employée par les Allemands dans les réglages de leurs détonateurs, et par jeu de mots avec delousing, l’épouillage.
L’installation de bobines permanentes, le coiling, est efficace mais coûteuse en cuivre et en main-d’œuvre : elle est réservée aux bâtiments de guerre importants. Goodeve met au point une méthode dégradée mais rapide, le wiping : on fait glisser le long de la coque, du pont à la quille, un câble parcouru par un courant intense, ce qui réaimante l’acier en sens inverse pour plusieurs mois. Un navire moyen est traité en quelques heures.
Pour l’opération Dynamo, en mai-juin 1940, 400 bâtiments sont traités en 4 jours. Au 6 juin 1944, plus de 18 000 navires alliés ont été démagnétisés.
Les installations à bobines permettaient d’inverser la polarité lorsque le navire passait dans l’hémisphère sud, où les mines allemandes étaient réglées sur la configuration inverse.
Le dragage : la Double L
Rester invisible ne suffit pas ; il faut aussi nettoyer les chenaux. Goodeve conçoit à cette fin le Double L Sweep, remorqué par des dragueurs à coque de bois : deux câbles de longueur inégale, terminés par des électrodes, entre lesquels on fait passer une impulsion de courant intense. Le champ engendré est suffisant pour déclencher les mines dans un large rayon. Deux dragueurs naviguant de front à deux cents mètres traitent une dizaine d’hectares par passe.
La première mine est détruite par ce procédé le 10 février 1940 ; 300 le sont avant la fin juin. La Double L devient la méthode standard des marines alliées.
Une variante aérienne est également employée : des Wellington équipés d’un anneau de duralumin de 20 m de diamètre parcouru par un courant, les DWI (Directional Wireless Installation), survolant les chenaux à basse altitude pour faire exploser les mines devant eux.
Les boucles indicatrices de port
Le même principe, employé en écoute plutôt qu’en émission, donne l’un des systèmes de surveillance les plus discrets de la guerre.
Une boucle de câble posée sur le fond à l’entrée d’un port constitue un circuit fermé. Tout objet ferromagnétique qui la franchit (coque, sous-marin) modifie le flux qui la traverse et y induit un courant, enregistré à terre sur un galvanomètre à trace. On lit le passage d’un bâtiment comme on lit un sismogramme, sans qu’aucun signal ne soit émis, donc sans que l’intrus puisse le savoir.
Ces indicator loops protégeaient Scapa Flow, les Downs, Gibraltar, et de nombreux ports du Commonwealth. Elles sont notamment associées à l’attaque de sous-marins de poche japonais sur le port de Sydney, dans la nuit du 31 mai 1942 : les franchissements furent bien enregistrés, mais mal interprétés sur le moment. L’épisode est devenu un cas d’école sur l’écart entre la détection et l’alerte.
Les recherches menées au Vernon sur ces boucles ont d’ailleurs fourni le moyen de contrôler l’efficacité de la démagnétisation : un navire traité passait au-dessus d’une boucle de mesure, dont la trace indiquait sa signature magnétique résiduelle. Les stations de contrôle magnétique existent toujours dans les ports militaires.
Le détecteur de mines de Kosacki
À terre, l’induction produit en 1941 l’un des instruments les plus économes en vies humaines de la guerre.
Le lieutenant Józef Stanisław Kosacki, ingénieur électricien polonais diplômé de l’École polytechnique de Varsovie en 1933, réfugié en Grande-Bretagne après la campagne de 1939, sert dans les transmissions de l’armée polonaise chargée de la défense de la côte est de l’Écosse. En 1941, une patrouille polonaise est détruite dans un champ de mines britannique mal signalé, près de Dundee. Le ministère du Ravitaillement lance un concours pour un détecteur portatif ; le procédé en usage consistait à sonder le sol à la baïonnette.
Kosacki, aidé du sergent Andrzej Garboś, met au point en trois mois un appareil fondé sur le principe du pont d’induction : deux bobines, l’une émettrice alimentée par un oscillateur, l’autre réceptrice, montées dans une tête de détection ovale au bout d’une perche de bambou de 2 m. En l’absence de métal, les deux circuits sont équilibrés et le casque d’écoute reste silencieux. La présence d’une masse métallique rompt l’équilibre et produit un son. L’électronique et les piles sont portées dans un sac à dos.
L’appareil remporte le concours devant 6 projets britanniques. Kosacki ne le brevette pas et en fait don au gouvernement britannique ; il recevra une lettre de remerciement du roi George VI.
Cinq cents exemplaires du Mine Detector (Polish) Mark I sont expédiés en Afrique du Nord et employés pour la première fois lors de la seconde bataille d’El Alamein, à l’automne 1942, où ils doublent la vitesse de percée des champs de mines allemands ; de 100 à 200 m par heure. Plus de 100 000 exemplaires seront produits pendant la guerre. Les versions dérivées serviront en Sicile, en Italie, en Normandie, et resteront en service dans l’armée britannique jusqu’au milieu des années 1990 ; soit un demi-siècle d’emploi opérationnel pour une conception de 1941.
La détection d’anomalies magnétiques
Le même principe, porté par avion, donne le Magnetic Anomaly Detector. Un sous-marin en plongée, masse d’acier de plusieurs centaines de tonnes, déforme localement le champ magnétique terrestre. Un magnétomètre suffisamment sensible, remorqué derrière un aéronef ou logé dans une perche d’extrémité de fuselage pour l’éloigner des masses métalliques de l’appareil, détecte cette anomalie.
La portée est faible (quelques centaines de mètres) ce qui interdit la recherche et réserve le MAD à la confirmation et à la localisation finale avant le largage d’une arme. Développé par les Américains et les Britanniques à partir de 1941, il équipera les patrouilleurs maritimes pendant tout le reste du siècle : Neptune, Atlantic, Nimrod, P-3 Orion. Les appareils récents, comme le P-8 Poseidon, s’en dispensent au profit des bouées acoustiques et des capteurs multistatiques, mais le principe demeure employé par plusieurs marines, notamment sur hélicoptères.
Le radar
Le radar est un descendant direct de la chaîne Faraday-Maxwell-Hertz. Il faut, pour le construire, savoir produire des ondes électromagnétiques, les émettre de manière directive, et détecter l’écho de retour.
Le réseau britannique Chain Home, opérationnel en 1939, est le premier système de détection intégré à un dispositif de commandement (le système Dowding) et il est l’une des raisons pour lesquelles le Fighter Command survit à l’été 1940. Le magnétron à cavités, mis au point par Randall et Boot à Birmingham en février 1940, multiplie par 1 000 la puissance disponible en ondes centimétriques et rend possibles les radars aéroportés d’interception nocturne et de détection de périscope.
L’induction y intervient partout : dans les alternateurs qui alimentent les émetteurs, dans les transformateurs à impulsions qui produisent les hautes tensions, dans les circuits accordés qui sélectionnent les fréquences. Le tube cathodique lui-même dévie son faisceau par des bobines de déflexion.
LA GUERRE FROIDE
L’impulsion électromagnétique
Le 9 juillet 1962, les États-Unis font exploser une charge thermonucléaire de 1,4 mégatonne à 400 km d’altitude au-dessus de l’atoll de Johnston, dans le Pacifique. L’essai porte le nom de Starfish Prime.
À Honolulu, à 1 445 km de là, 300 lampadaires s’éteignent, des alarmes se déclenchent, une liaison téléphonique interinsulaire est coupée. Plusieurs satellites en orbite basse, dont Telstar, subissent des dégradations qui les rendront inutilisables dans les mois suivants.
Le phénomène était partiellement anticipé mais son ampleur ne l’était pas. Le mécanisme, élucidé ensuite, tient en trois composantes. Les rayons gamma émis par l’explosion arrachent des électrons aux molécules de la haute atmosphère par effet Compton ; ces électrons, déviés par le champ magnétique terrestre, décrivent des trajectoires courbes et rayonnent une impulsion électromagnétique extrêmement brève et intense, dite E1. Suit une composante E2, comparable à celle d’un coup de foudre. Enfin, la perturbation du champ magnétique terrestre lui-même engendre, sur plusieurs dizaines de secondes, des courants induits dans les longs conducteurs (lignes à haute tension, pipelines, câbles) c’est la composante E3, qui est un phénomène d’induction au sens strict de Faraday.
L’Union soviétique obtient des résultats convergents avec les essais du Projet K au-dessus du Kazakhstan, notamment le tir 184 du 22 octobre 1962, dont l’impulsion met le feu à une centrale électrique de Karaganda et détruit une ligne enterrée de 1 000 km.
Les conséquences doctrinales sont durables. Le durcissement des installations militaires contre l’IEM devient une spécialité d’ingénierie à part entière : blindages, filtres, parafoudres, fibres optiques à la place des câbles de cuivre, et surtout généralisation de la cage de Faraday, imaginée par le même homme en 1836. Les postes de commandement stratégiques, les avions de commandement aéroporté, les silos et les sous-marins nucléaires sont conçus pour y survivre. Le risque est aujourd’hui réévalué à la hausse en raison de la dépendance croissante des sociétés à l’électronique… et parce qu’une éruption solaire majeure produirait, par le même mécanisme d’induction, des effets comparables à la composante E3.
La cage de Faraday et le renseignement
L’enveloppe conductrice qui isole un volume des champs extérieurs a une seconde application militaire, symétrique de la première : empêcher les signaux de sortir.
Tout circuit électronique rayonne. Un écran, un clavier, un câble, un chiffreur émettent des signaux parasites qui peuvent être captés à distance et parfois reconstitués. Le problème est identifié dès les années 1940 : les Américains découvrent que leurs téléscripteurs chiffrants trahissaient leur texte clair par rayonnement ; et fait l’objet, à partir des années 1960, d’un programme de contre-mesures désigné par le nom de code TEMPEST.
Le sujet devient public en 1985 lorsque le chercheur néerlandais Wim van Eck démontre qu’on peut reconstituer l’image d’un écran d’ordinateur à plusieurs dizaines de mètres avec du matériel de télévision modifié. Depuis, les locaux traitant de l’information classifiée sont construits en cages de Faraday, les câbles sont blindés et filtrés, et les matériels reçoivent des certifications de rayonnement ; norme applicable aujourd’hui à tout centre opérationnel de l’OTAN.
C’est le paradoxe de l’induction : le principe qui permet de détecter permet aussi d’être détecté.
« Parler » aux sous-marins
Un sous-marin nucléaire lanceur d’engins n’a d’intérêt que s’il reste invisible, donc immergé. Or l’eau de mer absorbe presque toutes les ondes électromagnétiques. Seules les très basses fréquences pénètrent.
Les marines développent à cette fin des émetteurs en ondes très longues (VLF, 3 à 30 kHz), capables d’atteindre quelques dizaines de mètres de profondeur, puis en ondes extrêmement basses (ELF, 30 à 300 Hz), qui traversent plusieurs centaines de mètres d’eau. Le prix à payer est double : un débit dérisoire — quelques caractères par minute en ELF — et des antennes gigantesques. L’installation américaine du projet Seafarer, dans le Wisconsin et le Michigan, utilisait des dizaines de kilomètres de conducteurs enterrés et la croûte terrestre elle-même comme partie de l’antenne. Elle a fonctionné de 1989 à 2004. L’installation russe ZEVS, dans la péninsule de Kola, est toujours en service.
Le signal reçu à bord l’est par une antenne-boucle remorquée : une bobine dans laquelle le champ variable induit un courant. L’expérience de 1831, à l’échelle de l’océan.
La signature magnétique comme vulnérabilité permanente
La course entre la mine à influence et la démagnétisation ne s’est jamais arrêtée. Les mines contemporaines combinent capteurs magnétiques, acoustiques et de pression, et intègrent des microprocesseurs qui analysent la signature pour distinguer un dragueur d’un objectif de valeur, et qui peuvent compter les passages avant de se déclencher.
En regard, les marines équipent leurs bâtiments de systèmes de démagnétisation actifs à compensation automatique, qui ajustent en permanence les courants dans les bobines en fonction du cap et de la latitude. Les chasseurs de mines sont construits en matériaux amagnétiques ; bois moulé, puis plastique renforcé de fibres de verre, comme les Tripartite franco-belgo-néerlandais.
Le minage du golfe Persique dans les années 1980, celui de la mer Rouge en 1984, la mine qui a gravement endommagé le croiseur USS Princeton en 1991, et plus récemment la menace pesant sur les détroits et sur les câbles sous-marins, rappellent que l’arme la moins coûteuse de la guerre navale reste l’une des plus efficaces.
DE NOS JOURS
Le navire comme centrale électrique
L’évolution la plus lourde de conséquences est la moins spectaculaire : les bâtiments de guerre modernes sont conçus autour de leur production électrique.
La propulsion électrique intégrée découple la production d’énergie de son emploi. Des turbines à gaz et des groupes diesel entraînent des alternateurs ; l’électricité produite alimente indifféremment les moteurs de propulsion, le radar, les calculateurs, les systèmes d’armes. Le destroyer britannique Type 45 et le destroyer américain de la classe Zumwalt en sont les représentants les plus aboutis, ce dernier disposant d’une capacité de production de l’ordre de 78 mégawatts ; davantage qu’une petite ville.
L’intérêt est double :
- sur le plan de la discrétion, la suppression de la ligne d’arbres mécanique et l’emploi de moteurs à entraînement direct réduisent considérablement la signature acoustique.
- sur le plan opérationnel, la marge de puissance disponible conditionne l’emport des systèmes à forte consommation : radars à antenne active, brouilleurs, armes à énergie dirigée, canons électromagnétiques.
Cette architecture explique une bonne part des choix de conception navale de la décennie en cours. On ne construit plus un navire pour porter un canon, mais pour produire l’énergie que consommeront ses capteurs et ses armes.
La catapulte électromagnétique
Le porte-avions américain USS Gerald R. Ford, admis au service en 2017, a remplacé les catapultes à vapeur par l’Electromagnetic Aircraft Launch System, l’EMALS.
Le principe est celui d’un moteur linéaire à induction : au lieu d’un rotor tournant dans un stator circulaire, on déroule le stator sur toute la longueur de la catapulte. Des bobines successives, alimentées en séquence, engendrent une onde de champ magnétique glissante qui entraîne le chariot d’accrochage. L’énergie est stockée entre deux tirs dans des rotors d’inertie et libérée en quelques secondes.
Les avantages sont la maîtrise fine du profil d’accélération (ce qui permet de catapulter des appareils légers, notamment des drones, que la catapulte à vapeur détruirait), une usure moindre des cellules, la suppression des circuits de vapeur et un gain de personnel. Les difficultés de mise au point ont été considérables et abondamment commentées, notamment la fiabilité entre deux avaries et l’impossibilité initiale de réparer une catapulte sans arrêter les autres.
La Chine a fait le même choix pour son troisième porte-avions, le Fujian, lancé en juin 2022, équipé de catapultes électromagnétiques alimentées par un réseau à courant continu moyenne tension. C’est la première fois qu’une marine autre que l’américaine se dote de cette capacité.
Le même principe de lanceur linéaire est étudié pour la récupération (l’Advanced Arresting Gear, à freinage par induction) et pour le lancement de drones depuis des bâtiments de moindre tonnage.
Le canon électromagnétique
Le canon à rails pousse la logique à son terme : accélérer un projectile par la seule force de Laplace, sans propulsif chimique. Un courant de plusieurs millions d’ampères circule dans deux rails parallèles et dans l’armature conductrice qui porte le projectile ; l’interaction avec le champ magnétique engendré propulse l’ensemble.
L’US Navy y a consacré une quinzaine d’années et environ 500 millions de dollars. Les résultats de laboratoire ont été atteints : un tir record de 33 mégajoules en 2010 à Dahlgren, des vitesses de l’ordre de Mach 6 à 7, une portée d’environ 110 milles marins. La physique fonctionne mais c’est l’ingénierie qui a fait échouer le programme. L’érosion des rails à chaque tir, l’évacuation de la chaleur, la puissance électrique instantanée requise (que seul le Zumwalt pouvait fournir, et au détriment de ses autres systèmes), l’intégration au système de combat : aucun de ces problèmes n’a été résolu. Le programme a été suspendu fin 2021, la marine américaine réorientant ses crédits vers les armes à énergie dirigée, les missiles hypersoniques et la guerre électronique.
Le Japon a procédé en 2023 à des tirs embarqués réussis. Et l’US Navy a repris des essais au sol à White Sands en février 2025, ce qui suggère que le programme a été mis en sommeil plutôt qu’abandonné.
Le sous-produit le plus utile du programme est ailleurs : le projectile hypervéloce développé pour le canon à rails s’est révélé tirable par des canons classiques de 127 mm, à moindre vitesse mais avec la même précision.
Les armes à énergie dirigée
Les lasers de puissance embarqués (l’américain HELIOS installé sur un destroyer Arleigh Burke, le britannique DragonFire, l’israélien Iron Beam) ne relèvent pas de l’induction mais en dépendent entièrement : ils consomment des centaines de kilowatts qu’il faut produire, stocker et commuter à bord.
Les armes à micro-ondes de forte puissance en relèvent plus directement. Conçues pour détruire l’électronique adverse par surtension induite dans ses circuits, elles reproduisent à l’échelle tactique le mécanisme de l’impulsion électromagnétique nucléaire. Le système américain THOR, testé contre des essaims de drones, en est l’exemple documenté. La cible n’est plus la structure de l’objet mais le courant qu’on peut induire dans ses conducteurs. C’est, littéralement, l’expérience de 1831 employée comme arme : faire apparaître un courant dans un circuit qu’on ne touche pas.
La guerre électronique et l’énergie comme cible
Deux traits des conflits en cours prolongent cette histoire :
- Le premier est la centralité de la guerre électronique. Le brouillage des liaisons de commande des drones, la falsification des signaux de navigation par satellite, la détection des émetteurs par goniométrie sont devenus des facteurs de premier ordre sur le théâtre ukrainien, au point que la survie d’un système d’armes dépend souvent davantage de sa résistance au brouillage que de ses caractéristiques mécaniques. Tout cela se joue dans le spectre décrit par Maxwell à partir des intuitions de Faraday.
- Le second est le ciblage systématique des réseaux électriques. Les campagnes de frappes russes contre les centrales, les postes de transformation et les lignes à haute tension ukrainiennes, menées par vagues depuis l’automne 2022, visent une infrastructure qui est elle-même l’application directe de la découverte de 1831 : tout ce réseau repose sur des alternateurs et des transformateurs, c’est-à-dire sur des anneaux de Faraday à l’échelle industrielle.
Priver un adversaire d’électricité, c’est aujourd’hui le priver de ses transports, de ses communications, de son industrie de défense, de son chauffage et de son eau. La vulnérabilité créée par la découverte est proportionnelle à l’avantage qu’elle procure.
Tout ce qui découle de cette expérience de Faraday est devenu un phénomène de puissance stratégique contemporain, autant civil que militaire. Cependant, il y a un coté pile et un coté face : chaque application de l’induction produit sa propre vulnérabilité. La radio permet de commander et d’être écouté. Le radar permet de voir et d’être vu. La signature magnétique qui trahit le sous-marin est celle qui permet de le détecter. Le réseau électrique qui fait la puissance d’un pays est ce qui le rend fragile. Aucune des applications décrites ci-dessus n’échappe à cette réciprocité opérationnelle. Le « brouillard de la guerre » moderne est un brouillard électromagnétique.
