La lévitation magnétique

La lévitation magnétique

Les “modules” dans “Starwars” lévitent mais ne sont plus de la science-fiction ! Se déplacer dans l’air est désormais possible grâce à la lévitation magnétique. Et cela semble très prometteur dans le domaine des transports…

Tout d’abord, si la lévitation intéresse particulièrement le domaine des transports c’est surtout parce qu’elle supprime tous les frottements avec le sol. L’intérêt de cette technique est d’économiser beaucoup d’énergie même si elle est loin d’être simple à mettre en oeuvre. La lévitation est un phénomène physique permettant à un objet de se déplacer ou de stationner en suspension grâce à une force supérieure à la gravité terrestre. Cette force peut être produite de façon aérodynamique, acoustique ou magnétique.

Vous avez dit magnétique ?

Le magnétisme c’est lorsqu’un matériau attire ou repousse un autre matériau. Les aimants (magnétite ou néodyme) possèdent naturellement des propriétés capables d’attirer tous les matériaux ferromagnétiques (Fer, Cobalt ou Nickel…). On parle alors d’aimants permanents.

Le magnétisme

L’électromagnétisme : des aimants électriques

Créer un moyen de transport avec des aimants : c’est trop lourd ! Alors on a essayé de créer des aimants plus puissants avec de l’électricité. Lorsqu’un courant électrique circule dans un fil enroulé sous forme d’une bobine, un champ magnétique se produit. Plus le courant est important, plus le champ magnétique l’est aussi. On peut ainsi attirer, repousser ou déplacer n’importe quel objet ferromagnétique. Ce principe est à l’origine de nombreuses inventions comme le moteur électrique, le haut-parleur ou le transformateur électrique.Même si il faut beaucoup d’énergie électrique, certaines innovations appliquent déjà ce principe à la lévitation comme les capsules Hyperloop ou bien l’ascenseur sans câble Multi.

L’électromagnétisme

Hyperloop

Le projet open source de recherche industrielle, lancé par Elon Musk en 2013 consiste à développer un moyen de transport se déplaçant dans un tube vide d’air. Sa propulsion assurée par des moteurs à induction linéaires permet aussi la lévitation magnétique sur certains modèles de capsules. L’absence d’air supprime quasiment tous les frottements l La vitesse de croisière peut atteindre les 1000 km/h. Trois entreprises (Virgin Hyperloop One, Hyperloop Transportation Technologies et Transpod) ont déjà des prototypes très avancés de cette technologie.

Mieux que les électroaimants : la supraconductivité

Découverte en 1911 par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, la supraconductivité ou supraconduction est un phénomène très particulier. Tous les matériaux possèdent une résistance électrique plus ou moins importante, même les très bons conducteurs comme le cuivre ou l’or. Lorsque l’on porte un matériau supraconducteur à une température très basse (-196°C) : sa conductivité électrique devient quasi infinie. Il ne s’oppose plus du tout au courant électrique et on dit qu’il est supraconducteur.

L’autre avantage de ce phénomène est l’effet Meissner qui expulse de façon totale tous les champs magnétiques extérieurs. Un matériau supraconducteur repousse tous les objets magnétique avec un champ magnétique opposé et équilibré. Cet objet est alors en lévitation !

Il faut néanmoins toujours une température très basse. Des recherches actuelles sur de nouveaux matériaux permettent d’augmenter cette température. Le dernier record est celui de certains chercheurs de l’Université George Washington (États-Unis) qui ont réussi à rendre supraconducteur un échantillon d’Hydrure de Lanthane (LaH10) à -13°C avec une très haute pression.

La supraconductivité

En attendant, on retrouve la supraconduction dans le domaine médical avec l’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) ou bien dans les transports comme les trains à lévitation (Transrapid en Allemagne et MagLev au Japon).

Hoverboard Lexus

C’est un skateboard sans roues, capable de faire léviter son utilisateur à quelques centimètres au dessus du sol comme dans le film “Retour vers le futur”.
Le constructeur automobile Lexus a réalisé cet objet en utilisant la supraconduction et un skatepark spécialement aménagé. Ça fonctionne très bien même s’il faut de l’azote liquide et que cela reste dangereux et onéreux pour une utilisation quotidienne.

En résumé :

  • La lévitation est un phénomène physique bien réel permettant la suspension dans l’air d’un objet.
  • Obtenue par différents procédés (aérodynamique, acoustique ou magnétique) la lévitation requiert beaucoup d’énergie et des contraintes techniques importantes.
  • Les technologies magnétiques (électromagnétisme ou supraconduction) sont les plus prometteuses pour la réalisation d’un moyen de transport à lévitation.

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