Jusqu'où le laser peut-il voyager?
Nous explorons la puissance de votre laser pour être remarqué sur Mars et au-delà.
Avez-vous déjà joué avec un laser de poche, vous vous demandez dans quelle mesure sa lumière voyagerait? Pourriez-vous, un vilain étudiant à l'intérieur d'une salle de classe sur Terre, agacer un pauvre professeur suppléant sur Mars en agitant votre pointeur laser sur lui?
La réponse courte: non. Au moment où la lumière atteindrait finalement Mars, l'éclat serait un million de fois plus faible que la plus faible lumière visible à l'œil humain.
Mais vous n'avez pas besoin de nous croire sur parole. Le calcul nécessaire pour calculer la réponse est étonnamment simple.
En partie inspirée par une conférence lors d'une récente réunion d'astronomie qui explorait si nous pouvions détecter des photons provenant d'extraterrestres exoplanètes potentiels, Inside Science a effectué certains de nos propres calculs pour voir si un hypothétique alien Galileo pouvait observer des photons provenant de la Terre.
Tout ce dont nous avons besoin est une équation permettant de calculer la vitesse à laquelle un faisceau laser se propage lorsqu'il se déplace dans l'espace. À partir de cela, nous pouvons utiliser une géométrie directe pour calculer le diamètre du faisceau lorsqu'il atteint sa cible. Enfin, nous divisons la puissance de sortie du laser par la zone du point lumineux final et voilà! - C'est comme ça que le laser est intense à la destination. Alors que la façon dont les humains, ou les extraterrestres, perçoivent la luminosité de cette lumière est beaucoup moins directe, dans le but de cet exercice, nous traitons la luminosité et l'intensité de la lumière comme étant la même chose.
Votre pointeur laser de poche
La puissance d'un pointeur laser moyen est de 0,005 watts. Cependant, en raison de la trajectoire étroite du faisceau laser, si vous le pointez directement à partir de la longueur d'un bras, le petit point éclairé de votre globe oculaire sera 30 fois plus lumineux que le soleil de midi. Donc, ne le faites pas à la maison ou ailleurs.Cependant, le faisceau étroit s'étendra sur de longues distances. À environ 100 mètres d'un pointeur laser rouge, son faisceau est environ 100 fois plus large et semble aussi brillant qu'une ampoule de 100 watts à 3 pieds. Vu d'un avion à 40 000 pieds dans l'air - en supposant qu'il n'y a pas de nuages ou de smog - le pointeur serait aussi brillant qu'un quart de lune. De la Station Spatiale Internationale, il se fanerait à peu près aussi brillant que l'étoile la plus brillante du ciel nocturne - Sirius.
Le missile-tueur de la Navy
La marine pourrait avoir ce dont nous avons besoin. Selon des rapports récents, leur objectif actuel est de développer un laser qui est à la fois logistiquement pratique et assez puissant pour détruire les missiles de croisière entrants. Un tel laser aurait besoin d'environ 500 000 watts de puissance - 100 millions de fois plus puissant que votre pointeur laser de poche. Ces lasers fonctionnent généralement dans le spectre infrarouge, invisible pour les humains.Les lasers de qualité d'armes ont également tendance à avoir une ouverture ou une ouverture beaucoup plus grande, ce qui provoque une dispersion du rayon laser, ce qui améliore la capacité du faisceau à maintenir son intensité sur de plus longues distances.
En raison de l'ouverture plus grande, si le faisceau laser de missile-tueur vise la lune, la tache infrarouge qu'il ferait sur la surface ne serait que d'environ 1,5 mille de diamètre. À titre de comparaison, le point rouge incroyablement faible de votre pointeur laser de poche serait de 8 miles de large une fois qu'il a atteint la lune.
Si vous pouviez voir dans l'infrarouge et se tenir sur la lune sous le faisceau du laser militaire, il apparaîtrait environ 30 fois plus clair que la Terre entière. C'est assez brillant, mais pas si aveuglant. Ce n'est encore qu'un millième de la luminosité du soleil de midi sur Terre.
Au moment où le faisceau atteint les Martiens - si nous supposons la distance la plus courte possible entre la Terre et la planète rouge, qui est d'environ 34 millions de miles - le projecteur serait d'environ 200 miles à travers. Sa lumière devrait encore être visible - environ la moitié aussi brillante que l'étoile la plus brillante dans le ciel sans le soleil - mais pas exactement attraper l'attention.
On dirait que nous avons besoin de plus de pouvoir.
Le laser le plus puissant jamais construit
Plusieurs installations scientifiques à travers le monde ont d'énormes lasers qui fonctionnent à plus de mille milliards de watts. En d'autres termes, ces lasers ont autant de puissance qu'un million de milliards de pointeurs laser de poche - c'est presque un milliard de pointeurs laser pour chaque personne sur la planète!Si elles fonctionnent en continu, ces lasers consommeraient l'approvisionnement en électricité du monde entier en quelques secondes. Heureusement, la seule raison pour laquelle ces lasers peuvent produire une puissance aussi intense est qu'ils concentrent la libération sur une période de temps extrêmement courte - généralement inférieure à un billionième de seconde. L'impulsion laser extrêmement courte est alors focalisée à quelques millièmes de millimètre de diamètre et peut atteindre 10 trillions de milliards de fois plus que la surface de notre soleil. Il est si puissant que les scientifiques les utilisent pour déchirer l'espace vide lui-même dans une quête pour en apprendre davantage sur les lois fondamentales de notre univers.
Et si nous voulions juste l'utiliser pour le plaisir et le tirer sur les envahisseurs de l'espace? Un inconvénient majeur est que ces lasers produisent généralement de la lumière ultraviolette, qui est principalement absorbée par l'atmosphère terrestre. Si nous ne voulons pas transformer notre air en plasma, nous devrons plutôt construire notre super canon laser dans l'espace.
Pendant un temps extrêmement bref, nous aurions pu nous permettre de lancer le laser sur Mars, ce qui ferait en sorte que la lumière UV serait mille fois plus intense que le soleil de midi sur une distance de 150 miles.
Malheureusement, comme nous le savons maintenant, il n'y a pas de petits hommes verts sur Mars, ou très probablement ailleurs dans notre système solaire. Cependant, il existe des milliers d'exoplanètes découvertes - des planètes qui tournent autour des étoiles à l'extérieur de notre système solaire - dont beaucoup ont la possibilité de contenir la vie. Et si nous essayons d'attirer leur attention?
Proxima Centauri, située à environ quatre années-lumière, est l'étoile la plus proche de nous et est orbitée par plusieurs exoplanètes. Si nous y visions notre laser le plus puissant, au moment où la lumière l'atteindrait, il apparaîtrait plus brillant que l'étoile la plus brillante nous semble dans un ciel nocturne clair. Donc, quatre ans après que nous ayons tiré notre laser, s'il y a un astronome extraterrestre regardant le bon endroit dans leur ciel nocturne, ils peuvent remarquer un éclair de nanoseconde de lumière ultraviolette et dire "Qu'est-ce que c'était?"
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