Syracuse : l´arme solaire d´Archimède
EN 212 AVANT Jésus-Christ, Archimède de Syracuse, inventeur de la catapulte, de la roue dentée, de la poulie et de la vis sans fin, aurait mis au point un dispositif capable de mettre le feu à distance à la flotte romaine, qui faisait alors le siège de la ville. Il aurait équipé les défenseurs de la ville de «miroirs ardents», des boucliers de bronze polis qui renvoyaient la lumière solaire vers les bateaux.
En septembre 2004, les producteurs de l´émission «Mythbusters» (1) de la chaîne de télévision américaine Discovery, avaient tenté sans succès de reproduire en vraie grandeur ce remarquable exploit. Intrigués, des étudiants du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge ont, le 12 octobre dernier, renouvelé l´expérience. Avec leurs professeurs, ils ont tout d´abord testé la «faisabilité» de la tentative : un système de réflecteurs solaires rassemblant 1 500 watts par mètre carré (soit seulement le double de l´ensoleillement au zénith) doit théoriquement pouvoir concentrer suffisamment d´énergie pour mettre le feu à du bois à une distance respectable. Pas besoin de miroirs concaves compliqués à produire pour concentrer la lumière en un point, un grand nombre de miroirs plans suffit pour avoir le même effet.
Un premier essai montre rapidement qu´avec un miroir de 50 cm2 posté à 30 m d´une cible, la dispersion des rayons solaires est importante. C´est une première difficulté : en effet, si le soleil était considéré comme une source ponctuelle, on n´observerait aucune dispersion à distance des rayons réfléchis par un ou des miroirs plats. Mais le soleil a un diamètre non négligeable (environ un demi-degré d´angle dans le ciel).
129 miroirs installés le long d´une courbe
Pour concentrer un rayon de la mort efficace à 30 mètres, distance supposée de frappe des flèches romaines lancées depuis les galères ancrées en rade, les étudiants révisent à la hausse la surface totale nécessaire : il faut au moins 100 pieds carrés (soit 9,2 m2). Ils achètent donc 129 miroirs, de un dixième de mètre carré chacun, installés le long d´une courbe très légèrement concave.
Le 12 octobre dernier, ils installent la cible, une maquette en bois en forme d´avant de galère romaine (de 4 m sur 3). A 11 h 45, pour profiter de la lumière solaire à son zénith, cinq membres de l´équipe règlent chaque miroir pour couvrir la cible. Aussitôt, la cible sur le bateau fume ! Et d´un coup, au bout de quelques minutes, l´avant s´enflamme. Or la température de combustion du bois est théoriquement de 600 °C : cette première expérience montre que l´idée d´Archimède peut être mise en oeuvre.
Galvanisés par ce succès, les étudiants du MIT, rejoints par l´équipe de télévision de «Mythbusters», se retrouvent dans le port de San-Francisco, au chaud soleil de la Californie, samedi dernier, pour une expérience en vraie grandeur. Une des critiques formulées après l´expérience initiale était que, à l´époque d´Archimède, il n´y avait pas de miroirs argentiques. C´est donc avec 300 miroirs de bronze poli, d´une moindre capacité de réflexion, que l´équipe vise la cible, un bateau en bois de 1924 d´une dizaine de mètres. Le bateau, en pin de Douglas, dont la peinture a été décapée, est revêtu de goudron, comme pouvaient l´être les bateaux de l´Antiquité. Et cette fois, ce n´est plus à 30, mais à 50 m de la cible que le dispositif est installé.
Aucune flamme n´apparaît
Comme la première fois, il faudra dix minutes aux participants pour régler tous les miroirs sur la cible. Presque immédiatement, une fumée épaisse sort du bordé visé, et du noir de charbon devient visible sur la cible en quelques minutes. Mais, cette fois, aucune flamme n´apparaît. Une seconde tentative, avec une visée plus précise, produira encore plus de fumées, de rougeoiement de braises, mais toujours pas de flammes. Il a fallu amener le bateau à 22 m du dispositif pour qu´une petite flamme apparaisse à l´intérieur du bateau, en face de la zone visée. Il est possible que la coque, à la mer depuis longtemps, ait été très humide, ce qui a pu diminuer son pouvoir de combustion. Mais si le vent avait soufflé ce jour-là à Syracuse, il aurait pu attiser les braises et provoquer un embrasement. Ou alors les soldats grecs aidant Archimède avaient tout simplement bien plus de miroirs à leur disposition.
(1) Littéralement : les briseurs de mythes.