NUCLÉAIRE (ARMEMENT) - Aspects scientifiques et techniques

NUCLÉAIRE (ARMEMENT) - Aspects scientifiques et techniques

Bien qu’en ce qui concerne les armes à fission les principes de fonctionnement soient connus du public, beaucoup de solutions théoriques et techniques sont encore protégées par un secret rigoureux justifié dès l’origine par le souci de retarder – faute de pouvoir l’empêcher – la dissémination de l’armement atomique parmi un nombre croissant de nations.

Les armes nucléaires ont jusqu’ici mis en œuvre uniquement les propriétés explosives du matériau nucléaire. Il s’ensuit que l’on n’envisagera pas ici d’autres possibilités d’utilisations militaires de l’énergie nucléaire, telles que la propulsion, l’irradiation directe, etc.

On peut distinguer dans une arme nucléaire deux parties principales: d’une part, la partie explosive proprement dite, appelée charge (l’ensemble constitué par la partie explosive et ce qui assure son fonctionnement dans les conditions souhaitées est appelé parfois tête ); d’autre part, la partie assurant le transport du point de stockage au point d’explosion, appelée vecteur .

Les aspects spécifiques des armes nucléaires se localisent, pour l’essentiel, au niveau de la charge.

Les énergies mises en jeu sont considérables par leur concentration extraordinaire dans l’espace et dans le temps: une masse fissile du volume d’un morceau de sucre est capable de dégager en moins d’un millionième de seconde une énergie équivalente à celle que contiendrait un train de marchandises rempli d’explosif chimique.

Les armes nucléaires se caractérisent par un certain nombre de manifestations (rayonnements de diverse nature, mise en mouvement des débris) entraînant sur les milieux environnants des effets qui dépendent des conditions d’ambiance de l’explosion, par exemple: effets thermiques, effets d’irradiation neutronique, de choc, perturbations électromagnétiques.

Enfin, l’utilisation des armes nucléaires nécessite le déploiement de «systèmes d’armes» et l’on assiste, depuis une quarantaine d’années, à la naissance puis au perfectionnement, voire à l’abandon de ces systèmes, à mesure que se développent les parades aux systèmes existants.

Les armes nucléaires, par leur aspect terrifiant, ont eu des conséquences sur la conscience collective de l’humanité dont nous mesurons mal la portée, sans doute par manque de recul. On peut dire que, du point de vue scientifique et technique, elles concrétisent l’accession à un certain niveau de connaissances.

1. Matériaux de base et réactions

Matériaux fissiles

La partie active d’une charge nucléaire est constituée de matériaux nucléaires concentrés qui, mis en condition de façon appropriée, deviennent le siège de réactions extrêmement violentes, avec fort dégagement d’énergie. Dans les armes à fission, cette mise en condition consiste à rapprocher brutalement, à l’aide d’un explosif chimique, les matières fissiles, de sorte qu’une réaction en chaîne puisse s’y développer. Dans les armes faisant appel à la fusion – appelées thermonucléaires –, il faut une densité d’énergie très élevée pour que le matériau fusible dépasse le seuil d’allumage; c’est pourquoi il est nécessaire de recourir à un premier étage à fission, l’«allumette», pour assurer cette mise en condition.

Parmi les matériaux fissiles, les plus intéressants sont l’isotope 235 de l’uranium, qui se trouve en faible proportion (0,7 p. 100) dans l’uranium naturel, et l’isotope 239 du plutonium, qui, n’existant pas dans la nature, est produit dans certaines piles. On peut aussi fabriquer de l’uranium 233 et, sous certaines conditions, fissionner l’isotope 238 de l’uranium, qui a l’avantage d’être abondant (99,3 p. 100 de l’uranium naturel).

La réaction utilisée est la fission, dans laquelle le noyau de l’atome se casse sous l’effet d’un neutron, en donnant généralement deux noyaux plus petits, appelés produits de fission, et deux ou trois neutrons. Les noyaux obtenus sont différents d’une fission à une autre. Plus de 200 isotopes ont été identifiés; leur nombre de masse s’étage entre 65 et 165, c’est-à-dire du zinc aux lanthanides.

Chaque réaction libère une énergie de 180 MeV, c’est-à-dire environ 3/10 000 d’erg; c’est très faible, mais on a rapidement un nombre considérable de réactions puisque chacun des neutrons produits est capable à son tour de provoquer une fission.

Alors que, dans la plupart des réacteurs nucléaires habituels, ce sont les captures qui provoquent le plus de pertes de neutrons, ici, la cause principale des pertes est la fuite des neutrons vers l’extérieur du système. Il y a plusieurs raisons à cela: d’abord, le système est très concentré, il ne comporte pas de ralentisseur, son volume est donc réduit; ensuite, les neutrons, étant très rapides, ils ne restent pas longtemps dans le système (ils ont une durée de vie de quelques nanosecondes); enfin, les captures ont relativement moins de chances de se produire sur la plupart des matériaux avec des neutrons rapides qu’avec des neutrons ralentis.

Afin d’assurer le développement de la combustion, on cherche à obtenir plus d’un neutron utile par réaction de fission. Pour cela, on rassemble une certaine masse de matériau appelée masse critique, pour laquelle le nombre des neutrons produits dans le volume compense celui qui est perdu par absorption et fuites à la surface. Cette masse critique est d’environ 50 kg pour une sphère nue d’uranium enrichi et de 16 kg pour une sphère nue de plutonium. Elle passe respectivement à 16 et à 6 kg pour les mêmes matériaux entourés d’un très bon réflecteur de neutrons. Elle peut même être inférieure à 5 kg pour le plutonium, si celui-ci est dans une phase cristalline favorable.

L’énergie potentielle du matériau fissile est généralement exprimée en kilotonnes d’équivalent T.N.T. (1 kt = 4,18 . 10¹⁹ ergs). Un kilogramme de matière fissile entièrement fissionnée fournit 17 kt. Un litre de cette même matière fournit environ de 250 à 300 kt.

Matériaux fusibles

Les matériaux fusibles les plus intéressants sont les isotopes de masse 2 et 3 de l’hydrogène: le deutérium et le tritium, puis l’isotope de masse 6 du lithium. Le tritium n’existe qu’à l’état de traces dans la nature et doit être fabriqué, alors que les deux autres corps existent, très dilués, à l’état naturel: il faut les concentrer pour les mettre en œuvre.

Citons quelques-unes des réactions exo-énergétiques qui peuvent être utilisées:

on voit qu’on peut, en mélangeant convenablement certains matériaux, utiliser par exemple les réactions (2) et (3) conjointement pour obtenir alternativement le neutron ¹⁰n et le tritium ³¹H qui sont nécessaires à l’entretien des deux réactions.

Pour obtenir la fusion, il faut obliger deux noyaux positifs à se rencontrer alors que les forces de répulsion coulombiennes tendent à les éloigner. Pour cela, on n’a pas trouvé d’autre moyen que le chauffage; l’agitation thermique corrélative favorise les collisions et par conséquent permet d’obtenir la fusion. Naturellement, il faut dans le même temps s’opposer à la dispersion de ces noyaux.

Il n’existe pas, comme pour la fission, de notion de masse critique du matériau fusible, et le matériau ne peut entrer en combustion par un simple rapprochement accidentel. Les températures à atteindre et les énergies à fournir au milieu ne peuvent venir jusqu’à présent que d’une «allumette» à fission. Les problèmes de sûreté du dispositif se trouvent donc reportés au niveau de cette allumette.

Pour terminer, précisons l’énergie potentielle du matériau fusible: un kilogramme de matière fusible peut théoriquement fournir quelque 50 kt; un litre de matière fusible peut fournir de 10 à 50 kt. Il s’agit, comme pour la fission, de l’hypothèse irréaliste où toute la matière serait brûlée.

2. Principes de fonctionnement

Fonctionnement

Dans une arme à fission, le combustible nucléaire se trouve, au repos, dans une configuration telle qu’il ne puisse réagir accidentellement. Ce combustible est accompagné d’un ensemble de dispositifs visant d’abord à assurer la sûreté de l’ensemble et à éliminer tous les risques au cours de manipulations, ensuite à commander le rapprochement des composants actifs, enfin à effectuer le rapprochement ou la mise en température de ces composants de telle façon qu’ils puissent réagir.

La première fonction est assurée grâce à une architecture et des organes conçus pour éviter tout dégagement d’énergie nucléaire en cas d’accident. Dans cette configuration, on dit que l’explosif est désarmé. On lèvera ces sécurités lorsque l’arme sera sur le point d’être utilisée et après un certain nombre de tests, électriques par exemple, permettant de vérifier que l’arme est en état de fonctionnement normal.

La deuxième fonction est assurée par un dispositif électrique qui déclenche les opérations de rapprochement.

La dernière fonction doit être effectuée très rapidement. En effet, si on prolonge la durée de la concentration, un neutron indésirable peut apparaître dans l’arme, soit issu de la matière fissile (c’est fréquent dans le cas du plutonium), soit venant de l’extérieur (cas d’une arme défensive adverse). Ce neutron peut amorcer une réaction avant que la configuration optimale ne soit atteinte. Pour assurer cette rapidité, on fait appel à l’explosif chimique, qui, de plus, convenablement disposé, peut comprimer le matériau fissile. L’augmentation de densité ainsi obtenue permet de réduire la masse critique. En effet, on montre facilement que le produit de la masse critique M^c par le carré de la masse volumique 福 est constant:

Cette possibilité de compression est un moyen d’accroître considérablement la réactivité du système.

Lorsque toutes ces conditions sont réalisées, on a, dans le cas d’un système à fission, un ensemble très réactif où une réaction en chaîne peut se développer de façon exponentielle. Alors que, dans les piles, c’est la valeur du coefficient de multiplication, très proche de l’unité, qui caractérise la réactivité, celle-ci est définie, pour l’explosif, par l’exposant 見 de l’exponentielle qui commande le développement de la chaîne. En un temps très court, le nombre de neutrons passe de n ⁰ (ceux qui ont été injectés) à N = n ⁰ e 見t . Par exemple, en moins d’une microseconde, le produit 見t atteint 50. Autrement dit, un neutron père aura alors donné e⁵⁰ neutrons, c’est-à-dire presque 10²² neutrons, et donc provoqué un nombre égal de fissions, dont chacune libère 180 MeV, soit une énergie de 180 . 1,6 . 10 size=1^漣6 . 10²² ergs, c’est-à-dire environ 3 . 10¹⁸ ergs, équivalant à l’explosion de 75 000 kg de T.N.T. Ce dégagement d’énergie rapide dans un volume réduit va chauffer le milieu: la température y dépasse largement un million de degrés. La matière s’ionise alors et rayonne une partie de son énergie; mais les pressions sont également très fortes et l’ensemble tend à se dilater. Aussi assiste-t-on à deux effets contradictoires: un violent dégagement d’énergie, dont une partie fuit vers l’extérieur par rayonnement, et une dilatation qui tend à disloquer le système et à le rendre moins réactif. La phase de dégagement d’énergie est brève, sa durée est inférieure à un millionième de seconde. Les températures atteintes sont de quelques keV (rappelons que le keV équivaut à 11 millions de degrés) et les pressions de l’ordre de plusieurs centaines de mégabars (1 mégabar = 10¹¹ pascals). C’est à partir de ce point-source que l’engin va rayonner. Ce rayonnement comporte des composantes électromagnétiques X et 塚 qui correspondent à la plus grande part de l’énergie, et d’autres rayonnements particulaires, neutrons, électrons, noyaux d’hélium. En outre, si l’explosion n’a pas lieu dans le vide, une onde de choc prend naissance dans le milieu entourant l’arme.

Les perfectionnements dans la conception des explosifs ont tendu d’abord à augmenter le rendement de combustion de la matière nucléaire, puis, plus récemment, à réduire sa sensibilité aux neutrons issus d’une explosion adverse. On conçoit que, si l’on peut entourer l’explosif d’une gaine épaisse et lourde, on pourra améliorer la réactivité initiale grâce aux neutrons qu’elle renverra dans le cœur actif, retarder la dislocation par l’inertie qu’elle opposera à la dilatation du système et réduire éventuellement les effets d’une agression neutronique si la gaine comporte une peau absorbante. Mais il va de soi qu’on devra alors augmenter le volume et le poids, ce qui peut entraîner une moindre portée du vecteur.

On peut aussi améliorer le rendement d’un matériau fissile en l’arrosant avec une grande quantité de neutrons ultra-rapides produits au bon moment par un matériau thermonucléaire convenable, par exemple un mélange fusible de deutérium et de tritium. On a ainsi un gain d’énergie à volume constant ou un gain en encombrement pour une énergie donnée. Ces neutrons ultra-rapides ont une autre qualité: ils peuvent fissionner l’uranium 238, isotope qui existe dans la nature et présente donc l’avantage économique d’être abondant et bon marché. Cela correspond à la troisième étape du système baptisé 3 F aux États-Unis (fission, fusion, fission). Dans un tel système – qui est l’une des formules d’arme thermonucléaire –, le rayonnement de l’«allumette» à fission met en condition un second étage en matériau fusible, de sorte qu’il atteint les conditions de combustion; les neutrons issus des réactions de fusion fissionnent à leur tour l’uranium non enrichi placé à proximité. Dans leur ensemble, les conceptions et le fonctionnement détaillé des armes thermonucléaires restent protégés par le secret au sein des cinq nations qui maîtrisent ces techniques et ont fabriqué et expérimenté ce type d’arme.

Bases des conceptions d’armes

Les bases théoriques des conceptions d’armes sont concrétisées par un modèle mathématique et physique qui simule les phénomènes successifs en intégrant, dans les configurations réelles du déroulement de l’explosion, tous ses aspects élémentaires. Ce modèle décrit l’évolution hydrodynamique des matériaux en explosion; il tient compte des réactions neutroniques qui se produisent dans les différents milieux et du rayonnement dont ils sont le siège. Chaque milieu possède une équation d’état qui correspond à sa très grande ionisation; de plus on détermine de quelle manière il absorbe le rayonnement qui l’atteint et le traverse, c’est-à-dire que l’on connaît son opacité. Pour la physique des neutrons, les recoupements expérimentaux, directs ou indirects, permettent souvent ce contrôle de validité. Pour la physique atomique et moléculaire, une connaissance théorique approfondie est indispensable, puisqu’on ne peut en général reproduire en laboratoire les états thermodynamiques atteints lors d’une explosion. Les bases expérimentales dans ce domaine correspondent à l’étude des résultats des essais nucléaires, à l’observation des milieux stellaires et des plasmas denses obtenus par lasers ou faisceaux de particules. Il s’agit, dans tous les cas, de phénomènes complexes, d’interprétation difficile.

Avec un très grand nombre de calculs élémentaires effectués à l’aide d’ordinateurs de grande puissance, on peut suivre pas à pas dans le temps la thermodynamique du système, c’est-à-dire les pressions, les densités, les températures et aussi la configuration (positions et vitesses), et finalement aboutir à des bilans des réactions et des effets. On peut donc décrire ce qui sort à tout instant du système, notamment toutes les sortes de rayonnement que l’on peut observer et mesurer. On a ainsi un moyen de vérifier par l’expérience que les calculs décrivent convenablement la réalité.

La complexité de ces bases théoriques est telle que l’on comprend le grand intérêt des expériences nucléaires et l’imbrication qui existe entre ces deux volets complémentaires pour la mise au point des armes. Au cours des quarante-cinq dernières années, plus de seize cents essais ont été officiellement ou officieusement dénombrés par les divers observatoires. Ces essais correspondaient pour la plupart à des mises au point d’armes. Les États-Unis viennent en tête pour le nombre de tirs, suivis, dans l’ordre, par l’U.R.S.S., la France, la Grande-Bretagne, la Chine et l’Inde.

Jusqu’à la fin des années 1950, les expériences ont eu lieu, pour la plupart, dans l’atmosphère. Postérieurement, elles ont été de plus en plus exécutées en site souterrain, et cette pratique s’est maintenant généralisée dans tous les pays. Les trois principaux sites d’essais actuellement en activité se trouvent au Kazakhstan pour l’U.R.S.S., dans l’État du Nevada pour les États-Unis, sous des atolls très isolés de Polynésie pour la France (cf. tableau).

3. Manifestations et effets des armes

Manifestations

Il est possible de caractériser une arme nucléaire par les rayonnements de nature électromagnétique ou corpusculaire émis lorsqu’elle explose, ainsi que par les phénomènes consécutifs à l’explosion, qui dépendent des divers milieux séparant l’arme de la cible.

Les principaux rayonnements sont les suivants: rayonnement X mou, directement lié à la température interne atteinte par les matériaux, représentant environ les trois quarts de l’énergie totale; rayonnement 塚 (environ 5 p. 100 de l’énergie); neutrons (environ 1 p. 100 de l’énergie dans les armes classiques); électrons ou rayonnement 廓; particules 見 (la proportion varie suivant les constituants); débris divers (produits de fission, matières fissiles n’ayant pas réagi, déchets activés). Les parcours de ces rayonnements varient beaucoup selon leur nature, leur charge, leur masse, leur énergie et selon les milieux traversés.

Effets

Les effets des armes dépendent en particulier de leur énergie et de l’ambiance de tir. De plus en plus, par des concepts nouveaux, on cherche à renforcer ou à atténuer certains effets, ou encore à les rendre directifs, selon la destination militaire de l’arme. Cependant, on retrouve inévitablement un ensemble d’effets, liés à la nature même de l’explosif nucléaire, que nous allons rappeler.

Effets thermiques

En raison de la température qui règne au foyer de la réaction, une forte proportion de l’énergie est émise sous forme de rayonnement électromagnétique de courte longueur d’onde ; celui-ci se dégrade progressivement à partir d’une boule de feu primitive, pour constituer une source puissante s’étendant de l’ultraviolet à l’infrarouge. Ce rayonnement déclenche des incendies et provoque des brûlures graves sur les êtres vivants non protégés; il s’y ajoute des lésions oculaires pour ceux qui regardent l’explosion.

Effets mécaniques

Lorsque l’onde radiative progresse, elle met en mouvement les atomes rencontrés et il se forme, dans l’air, un front de choc caractérisé par une surpression à profil très raide, suivie d’une dépression. Le passage de cette perturbation entraîne des dégâts matériels importants, la destruction des bâtiments et des véhicules, et provoque des lésions organiques, telle la surdité. L’importance des destructions varie avec l’altitude de tir et le relief. Dans le cas d’une explosion au niveau du sol ou au-dessous, des effets sismiques s’ajoutent à ceux du souffle.

Effets d’irradiation

On distingue généralement le rayonnement nucléaire initial et le rayonnement différé ou résiduel. Le premier est issu directement du cœur de l’explosion et il est surtout constitué de rayonnement électromagnétique 塚 et de neutrons. Il est très meurtrier. Le second provient surtout des produits de fission, des autres résidus de la bombe et des structures, rendus radioactifs par irradiation neutronique. Dispersées par les vents, les poussières retombent sur une surface étendue, surtout pendant les premiers jours. Il se forme une source de rayonnements 見, 廓, 塚, dont les effets peuvent rester dangereux longtemps dans le périmètre contaminé.

Impulsion électromagnétique (I.E.M.)

Il s’agit d’une émission intense, dans la plage des ondes radioélectriques. Le rayonnement 塚 initial rencontre des atomes sur son parcours, en arrache des électrons qu’il met en mouvement par effet Compton. Une zone très ionisée se développe, et le déplacement rapide des électrons constitue un courant. Pour une explosion à basse altitude, il apparaît un champ électromagnétique dû à la dissymétrie de la distribution du courant d’électrons, causée notamment par la proximité du sol; le phénomène est violent mais de portée limitée à quelques dizaines de kilomètres. Dans le cas d’une explosion à plus de 40 km du sol, c’est le champ magnétique terrestre qui, agissant sur les électrons, est à l’origine de l’impulsion électromagnétique. Celle-ci a un maximum d’amplitude très élevé: 50 kV/m, et une portée qui dépasse 1 000 km. Des courants impulsionnels très intenses sont induits dans tous les conducteurs illuminés: réseaux de distribution électriques, lignes de télécommunications, antennes, etc. Les alimentations énergétiques sont perturbées, voire détériorées, les systèmes de transmission et de détection sont paralysés, certains circuits sont endommagés. Ces effets très graves s’ajoutent au brouillage temporaire des radiocommunications dû à l’ionisation.

Effets climatiques

Des études, menées depuis 1982, font redouter un effet climatique en cas de guerre nucléaire : les milliers d’incendies déclenchés par les explosions provoqueraient la formation d’un manteau de suie qui stagnerait dans la stratosphère. Le rayonnement solaire serait absorbé par ces nuages, les survivants plongés dans la nuit et le froid. On a parlé d’«hiver nucléaire», sans doute un peu hâtivement, car les incertitudes sur les calculs et les données physico-chimiques laissent encore planer beaucoup de doutes sur l’importance réelle qu’aurait cet effet.

4. Armes et systèmes d’armes

On distingue deux catégories principales d’armes; d’une part, les armes stratégiques, à longue portée, visant des objectifs démographiques ou économiques et, d’autre part, les armes tactiques, destinées à un usage militaire à proximité des zones de combat. Les premières armes nucléaires fabriquées avaient un but stratégique, ce sont celles qui ont été utilisées en 1945 pour bombarder Hiroshima et Nagasaki.

La première comportait un dispositif à rapprochement et utilisait de l’uranium enrichi: elle a fourni une énergie de 13 kt; la seconde fonctionnait par implosion, utilisait du plutonium et a fourni 21 kt. Par la suite furent fabriquées des armes à fission plus puissantes, jusqu’à la limite des possibilités, qui sont de quelques centaines de kilotonnes. Il y a en effet une limite qui correspond aux difficultés croissantes que l’on rencontre à rassembler de fortes masses de matière fissile tout en gardant des conditions de concentration convenables et une bonne sécurité dans les diverses circonstances de la vie de l’arme.

Les armes thermonucléaires qui furent mises au point ultérieurement, à partir de 1951, permirent de s’affranchir de cette limitation puisqu’elles ne présentent d’autres contraintes que celles de l’encombrement et de la masse de la charge et, par conséquent, de ses conditions de transport. On assista alors à une compétition pour l’obtention de très fortes énergies, dont le point extrême fut une explosion soviétique d’une soixantaine de mégatonnes.

Par la suite, les spécialistes parvinrent à la conclusion que ces énergies très élevées n’avaient qu’un intérêt limité du point de vue opérationnel, si bien qu’actuellement l’arsenal thermonucléaire des deux grandes puissances est constitué en majorité d’armes dont l’énergie unitaire se situe plutôt vers 1 Mt pour les charges uniques et 100 kt pour les charges multiples.

Charges et vecteurs stratégiques

Au cours des dernières décennies, les améliorations les plus importantes des charges ont porté sur leur miniaturisation et leur allégement, leur sécurité d’emploi et leur fiabilité, ainsi que sur leur discrétion, que les spécialistes appellent furtivité.

Parallèlement se dessinait une évolution des vecteurs et de leur doctrine d’emploi, en même temps qu’apparaissaient de nouvelles plates-formes de lancement.

Les premiers vecteurs stratégiques furent des bombardiers à long rayon d’action. Pour réduire leur vulnérabilité, il fut décidé, du côté américain par le Strategic Air Command, d’en maintenir quelques-uns en vol de façon permanente. Il apparut rapidement qu’un armement basé sur la seule composante aéroportée présentait un risque d’annihilation trop important. Ainsi furent créés de nouveaux systèmes utilisant des missiles, dont la technologie avait beaucoup progressé à la faveur des recherches spatiales. On construisit alors des bases de lancement constituées de silos enterrés dans des sites désertiques. Le plus grand progrès dans l’invulnérabilité allait apparaître avec les sous-marins nucléaires, capables de rester en plongée pendant des semaines, voire des mois; ils sont à ce jour quasi indétectables, en dehors de la phase de départ et de retour de patrouille.

La précision des missiles s’étant beaucoup améliorée, ils peuvent aujourd’hui porter un coup au but à des silos, ce qui a conduit à imaginer des sites de lancement mobiles, sur route, voie ferrée ou à partir de tunnels à embrasures multiples. Récemment sont apparus les missiles de croisière sur lesquels nous reviendrons.

Les grandes forces stratégiques actuelles comportent toutes au moins trois composantes de nature différente (on a parlé de «triade» à propos de ce type de déploiement). Les deux principales classes de missiles stratégiques sont les I.R.B.M. (Intermediate Range Ballistic Missiles), de portée inférieure à 7 000 km, et les I.C.B.M. (Inter Continental Ballistic Missiles), capables d’atteindre tous les points de la planète.

Cela étant, une force assaillante doit pouvoir traverser les défenses adverses sans être détruite, avant de frapper ses objectifs. De nombreuses «aides à la pénétration» ont été imaginées: utilisation de leurres, aveuglement des moyens de détection, techniques antiradar rendant les têtes – aujourd’hui très miniaturisées – presque invisibles. Un autre moyen consiste à saturer les défenses en lançant des têtes multiples avec un vecteur unique. Il existe dans les arsenaux actuels des grandes puissances divers systèmes, comportant de trois à douze ou quatorze têtes, dont les plus perfectionnées peuvent frapper autant d’objectifs par des trajectoires finales indépendantes (M.I.R.V.: Multiple Independantly tarjeted Re-entry Vehicles; système Poseidon A.M.A.R.V.: Advanced Maneuvering Re-entry Vehicles, tête manœuvrante à trajectoire complexe, etc.).

La mise au point de missiles antimissiles dotés de têtes nucléaires, les A.B.M. (Anti-Ballistic Missiles), remettait en cause un certain équilibre entre les deux supergrands en introduisant – s’ils avaient été déployés en grand nombre – une probabilité importante de destruction de la première force assaillante. Aussi ont-ils fait l’objet d’un accord soviéto-américain limitant leur déploiement (cent missiles, douze radars, un seul site défendu de part et d’autre). Cette situation pourrait être remise en question si certaines des études entreprises au titre de l’initiative de défense stratégique (I.D.S.) aboutissaient à des systèmes efficaces de destruction des têtes assaillantes, qu’ils fassent appel ou non à des explosifs nucléaires.

À la panoplie des vecteurs stratégiques s’est ajouté récemment un engin à vocation hybride, le missile de croisière. Les progrès des missiles ont en effet permis de revenir à l’utilisation de petits aéronefs sans pilote, lointains descendants des fusées V1, volant à très basse altitude pendant des centaines de kilomètres, autoguidés grâce à une mémorisation du relief à survoler, associée à des moyens de calcul et de recalage de trajectoire. Leur portée de 2 000 à 3 000 km à partir du point de largage (avion, navire ou base terrrestre) leur permet de transporter des charges nucléaires stratégiques ou intermédiaires.

Armes tactiques

Les armes nucléaires tactiques (A.N.T.) se perfectionnent également: charges d’environ 10 kt utilisées sur le front, charges plus puissantes lancées sur les arrières, mines souterraines ou grenades sous-marines. Les moyens de lancement sont, selon les cas, le canon, l’avion ou le missile. Ce type de charge apparaît maintenant comme une partie intégrante de l’ensemble dissuasif d’une nation «nucléaire», d’autant plus que ces systèmes ont bénéficié des progrès techniques de miniaturisation, sécurité et rusticité acquis pour les armes stratégiques.

Au cours des dernières décennies est apparu un nouveau concept, celui de l’arme à rayonnement renforcé, appelée communément bombe à neutrons. La bombe à neutrons a des caractéristiques telles que les effets de chaleur et de choc sont réduits, relativement aux effets des rayonnements nucléaires issus de l’explosion. Pour fixer les idées, on peut prendre l’exemple d’une arme américaine à rayonnement renforcé qui, avec une énergie de 1 kt, rayonne autant de neutrons qu’une charge ordinaire de 10 kt. Cette tête aura des effets mécaniques et calorifiques très réduits par rapport à la charge ordinaire de 10 kt, puisque les rayons de destruction mécanique varient approximativement comme la racine cubique de l’énergie. Si l’on raisonne à énergie égale (env. 1 kt), le rayonnement instantané (neutrons, rayonnements électromagnétiques de fréquence extrêmement élevée) est de cinq à sept fois plus important dans une bombe à neutrons que dans une arme tactique à fission pure, ce qui, dans ce domaine d’énergie, étend la surface d’efficacité dans des proportions comparables (le rayon «létal» ou le rayon d’incapacité immédiate sont plus que doublés).

La bombe à neutrons a d’abord été mise en service en 1975 comme arme antimissile équipant le missile américain Sprint. Elle est en effet capable de neutraliser par rayonnement neutronique une tête assaillante, même à une altitude assez basse, sans infliger des dégâts importants au territoire ami au-dessus duquel se fait l’interception. Mais elle apparaît surtout comme une arme défensive capable de mettre hors de combat les équipages d’une formation blindée ennemie ainsi que les troupes d’accompagnement, en minimisant les effets collatéraux de destruction, par choc et incendie, de la zone bombardée. Ces caractéristiques permettent donc de réduire les dommages infligés aux populations civiles abritées et aux cités. De plus, la terre arrêtant les neutrons beaucoup plus efficacement qu’un blindage classique, les défenseurs peuvent, en s’enterrant, se protéger d’une explosion assez proche, ce qui permet un emploi à proximité des lignes de défense, au moment où les blindés doivent se découvrir et se concentrer. Dans la longue histoire de l’armement, cette arme n’est pas la première à avoir des effets sélectifs: on peut en trouver de multiples exemples à une échelle plus modeste dans l’armement non nucléaire.

Un autre type d’arme utilisable sur des objectifs tactiques ou stratégiques, localisés et durcis, apparaît depuis peu, corrélativement aux grands progrès en précision des missiles. Il s’agit de charges pénétrantes, capables de résister à l’énorme décélération lors de l’impact et d’entrer profondément dans la cible avant d’exploser. Elles pourront détruire par exemple une piste d’envol ou un silo de lancement. Le confinement obtenu à l’instant d’explosion renforce l’effet de choc et réduit aussi la contamination. La prise de conscience de cette vulnérabilité accrue des sites de lancement fixes a contribué aux réflexions sur leur remplacement par des plates-formes mobiles (sur route ou rail).

5. Sûreté des armes

Les armes nucléaires sont conçues et réalisées de façon à éliminer les risques accidentels, en faisant appel à toutes les ressources de la technique. Toutes les précautions sont prises vis-à-vis des agressions mécaniques, électriques et thermiques. Pour cela, on est conduit à mettre en œuvre des explosifs chimiques d’une très grande insensibilité. Par ailleurs, le choix des architectures ainsi que le recours à un ensemble de dispositifs électriques et mécaniques visent à éliminer par tous les moyens les risques liés à une manœuvre intempestive ou à un accident. Les études de sûreté doivent prendre en compte l’éventualité de maladresses ou de malveillances et les défaillances de toute nature. L’une des parades à la malveillance consiste à introduire des systèmes qui neutralisent et dénaturent l’arme soumise à une effraction.

6. Parades à une attaque nucléaire, moyens de protection

Il est plus difficile de contrer une attaque nucléaire et de s’en protéger que de faire front à un bombardement conventionnel. Cela tient aux grands rayons de destruction des charges mais aussi à la soudaineté de l’agression, favorisée par le faible volume des têtes ainsi que par les performances des vecteurs modernes: un transport discret et rapide accentue l’effet de surprise.

Moyens actifs

Au premier rang des moyens actifs utilisés figurent ceux qui visent à détruire les vecteurs assaillants ou à neutraliser les charges qu’ils transportent avant l’arrivée sur l’objectif. La défense contre les bombardiers bénéficie de solutions éprouvées antérieurement, encore qu’il faille les adapter à des cibles plus fugaces. Contre les missiles balistiques, on a pensé longtemps que la seule riposte efficace était l’utilisation d’armes nucléaires du type A.B.M. Nous avons vu que de tels systèmes n’ont, jusqu’ici, qu’un déploiement extrêmement limité. Il est possible que des études stimulées par l’I.D.S. apportent des solutions. Même si certaines possibilités de destruction en vol se confirment dans leur principe, il faudra encore de longs délais de mise au point pour parvenir à des systèmes opérationnels.

Moyens offensifs et défensifs

Parmi les moyens offensifs, les plus difficiles à intercepter sont les charges multiples qui saturent la défense et les missiles de croisière qui approchent leurs cibles au ras du sol. Face à ces menaces, la tâche des défenseurs n’est pas aisée et leurs acquis toujours remis en question. C’est dire l’importance d’une surveillance vigilante et d’une détection précoce qui justifient l’ampleur croissante des systèmes déployés à ces fins, dans l’espace.

En raison même de la puissance des armes, les moyens passifs de défense et de protection ne peuvent concerner que l’essentiel: préserver l’ultime riposte à l’agresseur et assurer autant que possible la survie de la population. Du point de vue militaire et dans la logique de la dissuasion, il faut sauvegarder la possibilité de réponse à une attaque. La première idée a été celle de la diversité des vecteurs et de leurs bases de lancement, associée à une dispersion dans l’espace, le sous-marin apparaissant comme le moins vulnérable. Puis le réseau de transmission d’ordres a été «durci»: postes enterrés, recours à des blindages spécifiques, etc. En même temps, on fait appel à des systèmes redondants ou parallèles. Les armées ont adapté leurs matériels à l’éventualité d’une attaque nucléaire et créé des unités spécialisées dans l’intervention et les secours en milieux contaminés. Aux États-Unis, les postes de commandement sont protégés. Il en est de même chez les autres puissances nucléaires. En U.R.S.S., la protection s’étend aux élites dirigeantes du parti, ce qui non seulement renforce la faculté de riposte, mais en même temps doit assurer la survie du système politique.

La protection des populations dépend avant tout de l’efficacité du système d’alerte et d’information, ce qui suppose l’existence de cellules de protection décentralisées, entraînées à l’action en milieu hostile et contaminé (au sens nucléaire, chimique et biologique), dotées de moyens de mesure et de communications capables de survivre à un bombardement. Cela est possible avec des ressources humaines et financières relativement modestes. Il est certain que plus ces moyens seront importants plus la proportion des rescapés augmentera. Par exemple, la simple mise en place en temps de paix de survêtements étanches, surbottes, lunettes, gants, masques respiratoires très légers puisque destinés à ne servir qu’une fois – donc peu coûteux – permettrait d’évacuer des zones contaminées en augmentant beaucoup les chances de survie. Il a été également proposé divers types d’abris, efficaces contre le souffle et les retombées. Ils peuvent être destinés à une famille, incorporés dans les sous-sols d’un immeuble en construction, ou encore préfabriqués, à enfouir dans un jardin. C’est dans tous les cas une structure compacte, aux parois en béton épais, doublées de terre, avec un accès étanche capable de résister aux agressions sans se bloquer. Un dispositif de ventilation autonome assure la régénération de l’air. À l’intérieur sont prévus des stocks d’eau et de nourriture, des couvertures et vêtements adaptés, etc. En somme, les moyens de survie doivent permettre d’attendre, avant de sortir, que la radioactivité ambiante ait décru: pour en juger, il faut des appareils de mesure du rayonnement, ainsi qu’un récepteur radio autonome pour recevoir d’éventuelles informations de l’extérieur. D’autres abris ont été conçus pour des collectivités plus importantes; il en existe de ce type en Suisse et en Suède, soigneusement entretenus. Un bon entretien est d’ailleurs indispensable pour maintenir la disponibilité de ces installations, et il constitue une lourde charge. On pourrait imaginer aussi que certaines constructions souterraines, destinées à d’autres usages en temps normal, soient aménagées comme abris. Si rien n’a été prévu ou adapté, il reste le recours à des tranchées profondes et étroites ou le refuge dans une cave, en se plaçant à l’angle de deux murs porteurs pour limiter les risques d’écrasement et d’enfermement. Remarquons enfin qu’aucun abri ne peut assurer la survie à proximité immédiate d’un point d’explosion.

En conclusion, une partie des moyens de protection publique pourrait être commune aux risques nucléaire, biologique et chimique, en particulier pour l’alerte, l’évaluation des dangers et l’information des populations. Il s’agit de décisions politiques aux implications complexes, même si elles n’engagent qu’à des dépenses relativement modestes.

7. Perspectives

Dans les concepts de première génération, à fission, et de deuxième génération, combinant fission et fusion, on se préoccupait essentiellement d’obtenir une énergie, adaptée à la cible, mais sans chercher particulièrement à privilégier tel ou tel effet. Jusqu’ici, les seules exceptions à cet objectif purement énergétique portent d’une part sur les explosifs dits propres dans lesquels on augmente le plus possible le rapport fusionission (explosifs surtout étudiés pour des applications civiles), d’autre part sur la conception des bombes à neutrons dans lesquelles on réduit les effets thermiques et mécaniques relativement à l’émission de neutrons.

Les récents progrès techniques, aussi bien des vecteurs que des charges, et le renouveau des réflexions sur les problèmes stratégiques, avec en particulier l’idée d’un «bouclier» antibalistique, ont induit des études de formules originales. On les baptise souvent concepts de troisième génération, car ils impliquent des progrès aussi importants que ceux qui ont été acquis entre les générations précédentes. Pour quelques filières, il s’agit de renforcer certains effets, mécaniques ou d’impulsion électromagnétique par exemple. Pour d’autres, encore plus ambitieuses, il s’agit de rendre directionnels des effets normalement isotropes. Parmi ces voies, citons des recherches prospectives de mise en œuvre de lasers excités par une source nucléaire, ce qui pourrait permettre de concentrer le rayonnement X d’une charge défensive dans la direction des têtes offensives. Citons encore une idée plus futuriste de «canon nucléaire» utilisant une explosion nucléaire pour propulser à grande vitesse dans un tube des éclats de matière très destructeurs; bien entendu, le tube devrait être pointé sur les missiles assaillants... Il va sans dire que de tels dispositifs sont d’autant plus difficiles à mettre au point qu’ils ne peuvent être ni expérimentés dans l’espace, ni placés en orbite d’attente, en raison de l’interdiction de la présence d’armes nucléaires dans l’espace (traité sur l’espace extra-atmosphérique de 1967).

Parallèlement apparaîtront sans doute des systèmes de détection de plus en plus précoces et sûrs qui, de toutes les manières, compliqueront la tâche de l’assaillant. Celui-ci va donc s’attacher soit à retarder le plus possible la détection de ses charges en réduisant les signaux qu’elles émettent ou réfléchissent, soit à écourter la durée de la phase de propulsion. La recherche porte de plus en plus sur des armes qui seraient presque indétectables en vol, dénommées armes furtives.

Ainsi se dégagent de nouveaux axes dans le perfectionnement des charges. Depuis longtemps, la course à l’énergie est abandonnée. Par la suite ont été atteints des objectifs de miniaturisation et d’allégement, appréciables pour la portée et indispensables pour réaliser des charges multiples. Dans le même temps, les risques accidentels avaient été considérablement restreints. Aujourd’hui, en même temps que se poursuivent les études de discrétion, on se préoccupe de plus en plus d’ajuster les effets selon la cible visée. Les bombes à neutrons ou les charges pénétrantes sont parmi les premières conceptions allant dans ce sens. On va plus loin encore avec la recherche d’effets directifs dont nous avons donné des exemples encore du domaine spéculatif. Désormais, l’effort de renouvellement des concepts porte sur la spécificité des armements en vue de traiter des objectifs militaires précis d’une manière chirurgicale bien plus que sur la quantité et sur l’aspect massif de l’énergie des armes.

Encyclopédie Universelle. 2012.