Armes à impulsion éléctromagnétique : pourquoi sont-elles (encore) très peu utilisées ?
Olivier DUJARDIN
Le phénomène de l’impulsion électromagnétique (EMP[1]) fut découvert en 1945 lors des premiers essais nucléaires. Un des effets secondaires des armes atomiques est de générer une puissante EMP. A partir des années 50, ce phénomène fut étudié pour faire de l’EMP une arme à part entière, ce qui donna lieu à deux types de recherches. D’une part, sur les armes à impulsions électromagnétiques non nucléaires : les Flux Compression Generator (FCG), qui sont explosifs, et les High-Power Microwave (HPM), utilisant des oscillateurs. D’autre part, à des recherches sur des armes nucléaires – appelées « super-EMP » – dont l’impulsion électromagnétique est augmentée. Ces dernières furent étudiées en Russie, en Chine et en Corée du Nord laquelle aurait développé, selon l’armée chinoise, sa propre arme EMP[2].
Bien que les études portant sur les armes électromagnétiques aient débuté il y a près de 70 ans, il n’y a eu, jusqu’à maintenant, pratiquement aucun cas d’attaque par EMP (les Américains auraient testé une arme de ce type contre le bâtiment de la télévision irakienne en 2003). Le seul cas documenté sur les effets d’une attaque d’une EMP à grande échelle fut celui du 9 juillet 1962, lorsque les Etats-Unis ont fait exploser une bombe thermonucléaire de 1,4 mégatonne à 400 km d’altitude au milieu du Pacifique. Les effets se sont fait ressentir jusqu’à Hawaï à 1 500 km de là : 300 lampadaires d’éclairage public s’éteignirent, des alarmes de commerces et de maisons d’habitation se mirent à hurler dans la nuit, des appareils électroniques domestiques furent détruits et une compagnie de téléphones perdit une partie de son réseau filaire et hertzien. L’impulsion électromagnétique se propagea dans la haute atmosphère et l’orbite basse. Le très faible nombre de satellites en orbite à cette époque ne permit pas d’avoir une idée de l’impact que cette EMP put avoir sur eux. La bombe atomique généra, en cette occasion, un champ d’une intensité d’environ 5600 volts/mètre au sol. A titre de comparaison, on estime qu’une « super-EMP » comme celle développée par les Nord-Coréens pourrait générer un champ d’une intensité de 200 000 volts/mètre.
Si l’on peut comprendre la réticence à développer une arme EMP à partir d’une arme nucléaire – compte-tenu de l’impact économique, géopolitique, sociologique que cela aurait sur notre civilisation technologique -, on peut toutefois s’étonner que des armes tactiques EMP non nucléaires n’aient jamais été utilisées. Deux éléments de réponse qui peuvent expliquer ce non-emploi jusqu’à présent, mais aussi pourquoi ce calme pourrait ne pas durer.
Une vulnérabilité à l’EMP qui évolue dans le temps
Si on regarde les effets de l’essai de 1962, on peut considérer que les conséquences sont restées assez limitées pour la population. Cela n’a pas impacté fondamentalement la vie des habitants de Hawaï. Il faut dire que dans les années 60, non seulement les équipements électroniques étaient peu répandus, les moyens de communication pas aussi développés qu’aujourd’hui et les composants électriques ou électroniques (à tube principalement) étaient notablement moins sensibles aux champs électromagnétiques. Même chose pour le matériel militaire : l’électronique existante, peu miniaturisée, encore largement à base de « lampes » le rendait naturellement assez résistant aux armes EMP. Pour obtenir effet tactique significatif, il aurait été nécessaire d’avoir recours à une arme nucléaire afin de provoquer une impulsion électromagnétique d’une puissance suffisante. De plus, en pleine Guerre froide, la menace d’attaque nucléaire étant considérée comme importante, beaucoup d’équipements et d’installations stratégiques étaient conçus dans le but de résister à l’ensemble des effets d’une attaque atomique (souffle et impulsion électromagnétique). Il est d’ailleurs intéressant de rappeler que, jusqu’à la fin des années 1970, l’URSS produisait encore des systèmes d’armes sol/air utilisant une électronique à base de « micro-lampes » afin de les rendre résistants aux effets des EMP. Bien que cela ait produit – des systèmes assez encombrants et gourmands en énergie, c’était un choix assumé puisque, en parallèle, l’URSS produisait les mêmes systèmes d’armes pour l’exportation mais dotés d’une électronique classique à base de transistors. Toutefois, la puissance de calcul nécessaire pour réaliser des systèmes d’armes aux performances toujours supérieures ont obligés les Soviétiques à abandonner définitivement les micro-lampes dans les années 1970, pour les microprocesseurs à transistor.
Pour toutes ces raisons, l’intérêt tactique d’armes EMP non nucléaires apparaissait limité au regard de la faible vulnérabilité du matériel et des infrastructures de l’adversaire à ce type d’attaque. Toutefois, depuis le milieu des années 1990, les moyens de communication se sont développés et la miniaturisation de l’électronique s’est accélérée. En conséquence, nos équipements et nos infrastructures n’ont plus du tout aujourd’hui la même résilience face à une attaque de type EMP. Si les effets sur les réseaux électriques resteraient les mêmes, deux vulnérabilités nouvelles sont apparues avec la généralisation des nouvelles technologies.
– La première est liée à la miniaturisation de l’électronique qui impose d’utiliser des courants électriques de plus en plus faibles afin de limiter la chaleur produite. En contrepartie, cela rend ces mêmes composants beaucoup plus sensibles au couplage électromagnétique dont la surtension risque d’autant plus de perturber le fonctionnement ou d’endommager les composants électroniques. Aujourd’hui, il est possible de constater les premiers dysfonctionnements sur des systèmes électroniques pour des champs électromagnétiques de seulement quelques dizaines de volts/mètre d’intensité, mais cela peut être très variable en fonction des équipements.
– La deuxième vulnérabilité est liée à l’ensemble de nos moyens de communication et à nos équipements sans fil. Toute antenne est une « porte d’entrée » privilégiée pour les ondes électromagnétiques et est donc un élément très vulnérable qui permet à l’impulsion électromagnétique de « pénétrer » dans un matériel même si celui-ci est protégé (cage de Faraday). Ceci est aggravé par les émetteurs/récepteurs « état-solide » (technologie AESA) qui sont aujourd’hui très largement utilisés (téléphones portables, IoT, radars, etc.). Avant l’arrivée de cette technologie, les parties « émission » et « réception » pouvaient être séparées, ce qui permettait de protéger les étages récepteurs par des dispositifs comme, par exemple, les « éclateurs » qui transformaient une énergie électromagnétique trop intense en courant électrique pour le diriger vers une masse. Cela n’est plus possible aujourd’hui avec les technologies AESA puisque l’antenne, l’émetteur et le récepteur ne font souvent plus qu’un.
En conséquence, les véhicules terrestres, les aéronefs, les moyens de communication, les radars, les systèmes domotiques, les drones et les navires sont particulièrement vulnérables à une attaque par EMP. L’arrivée des technologies quantiques ou de l’intelligence artificielle (calculateurs toujours plus puissants et miniaturisés) ne feront qu’augmenter encore cette vulnérabilité. Les systèmes situés à l’intérieur de bâtiments restent moins exposés étant donné que les structures métalliques – comme les armatures métalliques pour le béton armé – permettent d’atténuer les effets en agissant comme une cage de Faraday, très imparfaite toutefois.
Le blocage « psychologique » des décideurs civils et militaires
Dans le cas de l’utilisation d’une arme à effets mécaniques (explosifs), il est facile, par reconnaissance (images) de savoir si l’arme a touché sa cible et si celle-ci est détruite ou non, c’est ce qu’on appelle le Damage Assessement. A l’opposé, les effets des armes électromagnétiques ne sont pas visibles, ne sont que très difficilement prévisibles et dépendent des conditions environnementales[3]. En conséquence, il est difficile, voire impossible, de savoir si l’utilisation d’une arme à impulsion électromagnétique a eu un effet et quelle est son impact (perturbation ou destruction). Comme pour la guerre électronique offensive (brouillage), dont c’est une extension, il n’y aura pas forcément de signes extérieurs indiquant les effets infligés à l’adversaire. C’est un point qui ne plaît ni aux décideurs politiques, ni aux chefs militaires qui ne peuvent avoir l’assurance que l’attaque a fonctionné. Cette absence de preuves tangibles, et donc de certitudes, crée un blocage psychologique, surtout en Occident, quant à l’emploi de telles armes. Cela peut se comprendre étant donné que nous sommes dans des démocraties où la communication est obligatoire sur les actions de nos armées et où les élus, comme l’opinion publique, aiment le contrôlable et le vérifiable.
Aussi efficaces que puissent être ces armes, leur emploi devient donc compliqué en Occident bien que des études aient été menées dans ce domaine, aussi bien aux Etats-Unis[4] qu’en Europe[5]. Du fait de ces réticences, il y a donc (très) peu de réflexion sur l’impact que pourraient avoir ces armes sur le champ de bataille, sur nos matériels ou nos infrastructures.
Contexte d’emploi des EMP
Trois types d’attaques par armes électromagnétiques peuvent être envisagés en fonction de la nature de l’arme (nucléaire ou non) et de son emploi (stratégique ou tactique).
Les EMP nucléaires à vocation stratégique
Une EMP à charge nucléaire est délicate à utiliser car il existe un risque de riposte non négligeable. Même si l’explosion d’une charge nucléaire à très haute altitude (40 km environ pour un effet électromagnétique maximum sur les infrastructure au sol) ne devrait provoquer au sol que des dégâts physiques limités, les effets induits (crashes d’avions frappés par l’EMP, destruction au moins partielle du réseau de télécommunication, coupures d’électricité, destruction des radars, pannes/accidents des véhicules dont l’électronique est susceptible d’être détruite etc.) seraient quand même assez conséquents pour le pays touché, ce qui entrainerait probablement une riposte nucléaire.
Il existe toutefois un cas d’utilisation d’EMP nucléaire qui a de fortes chances de rester sous le seuil de la riposte nucléaire : l’explosion d’une charge en orbite basse (entre 200 et 500 km d’altitude) au-dessus d’une zone totalement inhabitée et loin de toute côte. Dans ce cas, il n’y aurait que peu de risques d’engendrer de gros dégâts sur les infrastructures au sol, par contre cela aurait un effet probablement dévastateur pour tous les objets en orbite. Cela serait ainsi un moyen de priver les grandes puissances de beaucoup de leurs satellites de renseignement, de communication et de navigation. On peut imaginer que ce type d’action soit envisagée par des pays comme la Corée du Nord ou l’Iran par exemple. Comme ils n’ont pas les moyens militaires d’une guerre ouverte avec les Etats-Unis, cela leur permettrait de priver leur adversaire d’une bonne partie de son avantage technologique et donc de rendre le rapport de force moins défavorable pour eux.
Les EMP non nucléaires à vocation stratégique
L’emploi d’une arme EMP non nucléaire est de provoquer, sur les infrastructures, un effet proche de celui que pourrait produire une bombe atomique, mais sur une surface plus réduite : le but étant de détruire les circuits électriques et électroniques sur une zone donnée, laquelle peut aller d’un seul bâtiment à un groupe de bâtiments, comme une base militaire par exemple. C’est pour ce type d’usage qu’a été étudié le missile de croisière de Boeing. Cela nécessite de générer une impulsion électromagnétique particulièrement puissante pour compenser l’atténuation de l’effet propre aux infrastructures en dur. Pour autant, le résultat d’une telle attaque restera très difficile à évaluer tant les effets peuvent être variables en fonction de l’environnement et de la structure des bâtiments. C’est d’ailleurs pour cette raison que les décideurs préfèrent utiliser un missile classique dont il sera bien plus facile de vérifier l’effet.
Les EMP non nucléaires à vocation tactique
Une arme électromagnétique à vocation tactique a pour objectif de perturber, neutraliser ou détruire les composants électroniques des forces engagées sur le terrain. C’est-à-dire de priver l’adversaire de tout ou partie de la technologie dont il dispose. Les équipements visés incluent ainsi les systèmes de communication, les capteurs (radar, caméra, capteur IR, etc.), les calculateurs (ordinateurs), les jumelles à vision nocturne, les systèmes de positionnement (GPS et autres), les missiles, les avions, les drones, etc. Ces armes font l’objet de nombreuses recherches et certaines seraient déjà en service. Ainsi les Etats-Unis chercheraient à développer une grenade électromagnétique non explosive ; l’Institut franco-allemand de Saint Louis (ISL) a développé une charge de 40cm de long pour une dizaine de centimètres de diamètre qui aurait été intégrée dans des obus d’artillerie de 155 mm[6] (il ne semble pas y avoir eu de suite a ce développement) ; la société allemande Steiner-Bisley commercialiserait la grenade électromagnétique Pulsar type E ; la société turque ASELSAN commercialise le Ejderha[7] pour neutraliser les IED ; la Russie disposerait de la grenade Atropus[8] – 180 grammes et rayon d’action de 400 m – et aurait un projet de canon électromagnétique sur pod pour aéronef. Des projets sont en développement en Chine, en Israël et probablement dans bien d’autres pays. A noter qu’il existe aussi des « canons » électromagnétiques destinés à la lutte anti-drone comme le HEPM 1 de Diehl Defense, le Leonidas de Epirus, le escCUAS de ESC Aerospace, le Tiger de Leidos, le Phaser de Raytheon etc. Il est aussi possible de trouver des tutoriels sur Youtube pour fabriquer soi-même une arme électromagnétique, à l’efficacité probablement toute relative, mais qui donne les principes de réalisation[9].
Ces systèmes tactiques représentent aujourd’hui la menace la plus importante pour les armées – mais pas seulement – car ils s’attaquent aux systèmes déployés sur le terrain qui sont naturellement moins protégés que ceux situés dans des bâtiments.
Conséquences
Aujourd’hui, les armées sont extrêmement dépendantes de leurs capteurs et de leurs moyens de transmission et la plupart de leurs armements sont technologiquement complexes (missiles, munitions « intelligentes »). Tous les grands programmes d’armements en cours – comme le programme SCAF, Felin ou Scorpion -, fondés sur le recours aux hautes technologies, ne font qu’accroître cette vulnérabilité. Aussi, plusieurs scénarios pour mesurer les effets doivent être envisagés :
- Quel serait l’effet d’une grenade EMP explosant près d’un char de combat ou d’un véhicule blindé ?
- Si le blindé lui-même a peu de chance d’être affecté, il en va tout autrement de ses capteurs, de ses moyens de communication, des armes téléopérées, des systèmes de protection active, etc. Dans ce cas que restera-t-il de sa capacité de combat réelle ?
- Si la nuit, un drone s’introduit discrètement sur une base aérienne et génère une impulsion électromagnétique contre les avions qui y sont sationnés, pourront-ils décoller le lendemain ? Si l’électronique est affectée, combien de temps prendront les réparations et à quel prix ?
- Si un raid d’avions de combat doit faire face à des salves de roquettes ou de missiles sol/air ou air/air produisant des EMP à proximité, quel sera l’impact sur les avions et leur armement ? Les aéronefs seront-ils totalement hors service ou seule une partie des capteurs sera-t-elle affectée ? Dans ce cas, pourront-ils poursuivre leurs missions, si tant est que leurs armements soient toujours en mesure de fonctionner ? Quand bien même ce ne serait que l’IFF qui serait impacté, l’appareil pourra-t-il poursuivre sa mission sachant qu’il ne pourra pas être identifié par ses partenaires ?
- Dans quelle mesure les capteurs, les moyens de transmission et le système d’armes d’un navire de combat seront impactés par une EMP ? Le bâtiment pourrait-il poursuivre sa mission ?
- Quel serait l’impact d’attaques électromagnétiques sur les drones et les plateformes ISR ?
- Quel serait l’impact d’une EMP sur l’efficacité opérationnelle de l’infanterie, privée de ses moyens de communication, de ses systèmes de visée, de ses drones et de ses missiles ?
La liste des scénarios possibles est pratiquement sans fin. Il est très difficile de prévoir les effets de telles armes car ils varieront en fonction du type de cible et des caractéristiques de l’impulsion électromagnétique (intensité, gamme de fréquence et largeur spectrale). Néanmoins, compte tenu des technologies aujourd’hui employées, il est hautement improbable que ce type d’armes n’ait aucun effet sur nos équipements, qu’ils soient militaires ou civils.
Il est toujours possible de « durcir » un système électronique avec une cage de Faraday, seule protection existante contre les armes électromagnétiques, mais cela ajoute un poids supplémentaire sur le matériel, notamment pour les aéronefs, les missiles ou les drones. Surtout, la moindre antenne – elles sont nombreuses aujourd’hui – constitue une porte d’entrée pratiquement impossible à protéger totalement.
*
Jusqu’à présent, en raison des effets aléatoires des armes à impulsion électromagnétiques – pratiquement impossibles à confirmer – les décideurs politiques et militaires ont toujours privilégié les armes à effets mécaniques. Mais notre société est aujourd’hui devenue totalement dépendante des liaisons sans fil et de l’électronique, ce qui change la donne. En effet, que resterai-t-il dans nos maisons, nos bureaux, dans nos villes si l’on supprimait tout ce qui est communiquant ou qui utilise de l’électronique ? Plus d’ordinateurs, de téléphones, d’imprimantes, d’IoT, de voitures, d’avions, de trains, de machines à café…. C’est malheureusement la même chose pour les armées. Cette vulnérabilité aux armes électromagnétiques s’accroît avec chaque nouvelle génération de matériel. De plus, les armes électromagnétiques n’étant technologiquement pas extrêmement complexes à fabriquer, il n’est pas à exclure qu’elles finissent aussi par être utilisées par des groupes armés non étatiques (rebelles, terroristes), ce qui pourrait avoir des conséquences opérationnelles extrêmement négatives pour les armées occidentales.
Comment être certain que nos adversaires potentiels ne décident pas un jour de changer la règle du jeu et d’utiliser massivement des armes électromagnétiques afin de nous priver de tout ou partie de notre avantage technologique et informationnel ? Alors que l’Occident développe aujourd’hui des armes extrêmement sophistiquées pour faire face à un conflit de haute intensité, il est très possible que ses systèmes deviennent, localement au moins, totalement inutilisables face à l’emploi d’armes électromagnétiques. Si celles si sont encore peu utilisées, cela pourrait bien ne pas durer, surtout si l’adversaire se considère technologiquement inférieur.
C’est là un scénario à prendre en compte pour la Red Team de l’Agence innovation/Défense, afin de mieux anticiper les conséquences de l’utilisation d’armes EMP contre nos armées qui fondent leur supériorité sur l’emploi des hautes technologies.
[1] Nous utilisons l’acronyme anglais EMP (Electromagnetic Pulse) plutôt que le français (IEM).
[2] https://www.ouest-france.fr/leditiondusoir/data/11301/reader/reader.html#!preferred/1/package/
11301/pub/16246/page/6
[3] https://cf2r.org/documentation/armes-a-energie-dirigee-possibilites-et-limitations/
[4] https://www.numerama.com/magazine/24418-boeing-a-teste-une-bombe-electronique-emp-34propre34.html
[5] « Une avancée franco-allemande vers la bombe E » : Air & Cosmos n°1877, 14 février 2003.
[6] Idem.
[7] https://www.aselsan.com.tr/en/capabilities/electronic-warfare-systems/electronik-support-and-electronic-attack-systems/ejderha-high-power-electromagnetics-hpem-system
[8] https://www.youtube.com/watch?time_continue=2&v=UUPKQi4Nbc0&feature=emb_logo
[9] https://www.youtube.com/watch?v=JvpZXmYRP4o
https://www.youtube.com/watch?v=gAV8_D71M0o
https://www.youtube.com/watch?v=UL4uvrmLk9U
https://www.youtube.com/watch?v=siVGavpBiyA&feature=emb_logo