Les impulsions électromagnétique (IEM) ou pour ceux qui préfèrent les acronymes anglais EMP (electromagnétic Pulse) désigne simplement une émission radio brève mais de très fort amplitude. C’est généralement l’effet secondaire ou souhaité d’explosions nucléaires et thermonucléaires. Ces explosions réalisées en altitude produisent des rayonnements de forte intensité et de longueurs d’onde très courtes : l’impulsion électromagnétique
Si, chez l’être humain les effets ne sont pas ressentis, le fonctionnement des appareils électriques et électroniques soumis à ce souffle électromagnétique est fortement altéré. De même, les signaux radioélectriques de faible longueur d’onde comme ceux des radars peuvent être fortement perturbés. La durée de ces perturbations peut s’avérer très longue, c’est ce qu’on appelle le fireball blackout dû à la création de la boule de feu de l’explosion.
La principale application serait pour nos amis militaires : brouillage des télécommunications et destruction de matériels radios et électroniques à distance. Ils s’appellent « bombe EMP » cette arme destinée à lancer uniquement une telle impulsion pour largement neutraliser des équipements électroniques
Bien sur, selon la hauteur à laquelle explose la bombe électromagnétique les effets peuvent être très différents :
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de 0 à 4 000 mètres l’effet est dévastateur pour les infrastructures électriques et de télécommunication. Les distances parcourues sont relativement courtes mais la puissance est très importante et l’effet quasi général ;
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de 4 000 mètres à 30 kilomètres, l’effet est plus limité qu’à des altitudes supérieures ou inférieures car l’atmosphère absorbe le rayonnement. Il y a donc peu ou pas d’effets secondaires à l’explosion ;
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au dessus de 30 kilomètres, l’effet est dévastateur pour les infrastructures électriques et de télécommunication sur de très longues distances. C’est l’altitude optimale d’explosion pour infliger un maximum de dégâts.
La seule parade possible à ce jours pour nous est l’emploi d’un cage de Faraday qui peut protéger notre matériel électronique.
La cage de Faraday a été créée dans un premier temps pour effectuer des mesures précises en électronique ou en électricité par Michael Faraday lors de ses travaux sur les conducteurs. Cette cage de Faraday (c’est-à-dire une enceinte conductrice qui est reliée à la terre de façon à maintenir son potentiel fixe) est étanche aux champs électriques (créés par la simple présence d'une différence de potentiel, sans qu'un courant ne soit nécessaire.
Une cage a faraday, c’est quoi ?
C’est une enceinte métallique qui doit en principe être fermée de chaque côté. Mais elle peut aussi être constituée de grillage ajouré (d’où le nom de cage). Un grillage avec une maille de quelques centimètres agit comme un miroir sur une onde. Plus la fréquence de l'onde est élevée (donc plus sa longueur d'onde est courte), plus la maille doit être petite.
Il existe trois techniques principales de réalisation des cages de Faraday industrielles :
Cages modulaires :
Elles sont réalisées à l'aide de bacs en acier pliés ou à l'aide de panneaux en bois revêtus sur les deux faces d'une feuille d'acier. Les bacs sont assemblés entre eux à l'aide de boulons. Les panneaux bois sont assemblés à l'aide de profils d'assemblage en acier. Avantage des bacs: insensibilité à l'humidité et aux variations hygrométriques. Bonne tenue dans le temps de la géométrie. Avantage des panneaux: Il peuvent être recoupés. Les dimensions de la salle peuvent être modifiées (en cas de déménagement par exemple). Les cages modulaires permettent d'atteindre des performances supérieures à 100 dB à 100 MHz.
Cages architecturales en cuivre :
Elles sont réalisées à l'aide d'un feuillard de cuivre de 2 ou 3 dixièmes de mm (livré en rouleau) qui est posé en recouvrement et soudé en continu à l'étain. Cette technique s'adapte bien aux locaux de grandes dimensions et permet de s'adapter aux géométries complexes (coins, décrochements, poutres, piliers), ce qui est plus compliqué, voire impossible à l'aide d'une cage modulaire. Il n'y a pas de perte de place, le cuivre s'appliquant directement sur les murs. Cependant, il faut prévoir un doublage pour la décoration. Les cages en cuivres permettent d'atteindre des performances supérieures à 100 dB à 100 MHz.
Cages architecturales en tissu métallisé :
La cage est réalisée à l'aide d'une tapisserie métallisée posée à l'aide de colle, comme un papier peint classique. Cette technique présente les mêmes avantages que les cages cuivre. Les performances atteintes sont supérieures à 60 dB à 100 MHz. Ces performances suffisent dans une majorité d'application. L'intérêt de cette technique est qu'il est possible d'y adjoindre des fenêtres. En effet, l'inconvénient principal des cages de Faraday est que pour préserver les performances, il est impossible d'y installer des fenêtres (80 dB max.). Il est donc difficile d'envisager un poste de travail permanent en cage de Faraday modulaire ou cuivre.
Il faut rappeler :
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Que les performances (et le coût) d'une cage tiennent pour l'essentiel dans ses accessoires: portes, fenêtres, passages pour la ventilation (nids d'abeille), et les fluides (guides d'ondes).
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Que tous les conducteurs pénétrant et sortant de la cage doivent être munis de filtres radioélectriques (sinon, les conducteurs se comportent comme des antennes et diminuent très fortement les performances globales de la cage).
Quelques exemple d’application
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L’automobile est une cage de Faraday courante, qui bien qu'imparfaite joue souvent bien son rôle. L’utilisation de matériaux composites non conducteurs ainsi que les ouvertures vitrées font que suivant le modèle, elle n'est que rarement une bonne cage de Faraday.
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Le boîtier métallique des ordinateurs constitue également une cage de Faraday. Si ce boîtier est non métallique (plastique), il est, pour répondre aux normes de radio compatibilité, doublé aux endroits stratégiques, d'une fine feuille métallique reliée à la masse électrique de la machine.
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En général, beaucoup d’appareils électroménagers sont équipés de blindages internes formant des cages de Faraday au moins pour les parties sensibles. Bien souvent pour des impératifs de coûts de construction, les feuilles métalliques de blindage sont remplacées par une couche d'un matériau conducteur appliqué par projection sur l'intérieur de la carrosserie faite de matériaux isolant.
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les appareils d'IRM sont entourés d'une cage de faraday pour isoler la pièce des ondes pouvant interférer avec les ondes de radiofréquence émises par le générateur d'ondes radio.
Dans le cinéma
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Le film Golden Eye simule l’utilisation d’une arme basée sur cette technologie.
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Le film Matrix utilise aussi ces technologies secondairement, mais de manière non négligeable. Il s’agit des EMP (ElectroMagnetic Pulse), provoquant la panne de tout circuit électronique situé dans le rayon d’action de l’explosion.
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Dans la saison 4 du feuilleton 24 heures chrono, une bombe de ce type est utilisée.
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Dans la première saison de Jericho, une IEM est utilisée après les attaques terroristes.
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Dans la série télévisée Dark Angel, des terroristes ont utilisés une IEM auprès des banques.