Le Defence Science and Technology Laboratory (Dstl) a mis au point un détecteur d’imagerie thermique plus de dix fois plus efficace que les modèles actuels, ouvrant la voie à des caméras suffisamment petites et légères pour être embarquées sur des drones ou portées par des soldats individuels.
Le principal défi réside dans la température de fonctionnement. Les caméras thermiques de haute performance nécessitent un refroidissement à environ -193 degrés Celsius pour fonctionner de manière optimale. Les systèmes de refroidissement associés sont encombrants, lourds et gourmands en énergie, c’est pourquoi les meilleurs détecteurs sont généralement installés sur des véhicules, des aéronefs ou des installations fixes, plutôt que sur des soldats à pied.
Dstl, en collaboration avec Amethyst Research et l’université de Lancaster, a développé une architecture de détecteur combinant trois innovations complémentaires. Une couche absorbante fine réduit le bruit thermique indésirable, une couche semi-conductrice fait office de miroir afin de réfléchir et piéger la lumière infrarouge à l’intérieur du détecteur, et une structuration à une échelle inférieure à la longueur d’onde de la lumière améliore la fraction d’absorption.
Ces améliorations permettent d’augmenter l’efficacité du détecteur plus de dix fois tout en diminuant le bruit thermique. Selon Dstl, cette avancée rend possible le fonctionnement des caméras à une température proche de -123 degrés Celsius, soit 70 degrés plus chaud qu’actuellement. Une température de fonctionnement plus élevée signifie un refroidisseur plus petit, une consommation d’énergie réduite et un ensemble plus léger.
La prochaine étape consistera à perfectionner cette technologie et à construire un prototype de caméra thermique.
Les caméras thermiques détectent la chaleur plutôt que la lumière visible, ce qui leur permet de voir à travers la fumée, la poussière ou l’obscurité, et de localiser des cibles à longue distance dans des conditions où les optiques classiques échouent. Cette capacité est devenue d’autant plus cruciale depuis que les champs de bataille modernes sont saturés d’éléments obstruants, et que les belligérants en Ukraine ont appris à se déplacer la nuit ou à masquer leurs positions.
La recherche fait la distinction entre capteurs refroidis et non refroidis. Les caméras thermiques non refroidies sont déjà largement répandues, peu coûteuses, utilisées sur des drones commerciaux ou des lunettes de chasse, et ne nécessitent pas de réfrigération. Cependant, elles sont nettement moins sensibles et réactives, ce qui restreint leur portée et leur capacité à distinguer une cible chaude dans un environnement complexe. Les capteurs refroidis offrent des performances supérieures, mais sont plus coûteux et lourds. Le développement d’un détecteur fonctionnant à des températures plus élevées permettrait de réduire cet écart.
Dstl cite comme applications principales les petites plateformes, les drones et les soldats débarqués, tous confrontés à des contraintes de poids et d’énergie qui limitaient jusqu’à présent l’accès à une imagerie thermique performante. Un drone équipé d’un capteur de qualité refroidie pourrait ainsi disposer d’une portée nettement supérieure aux caméras non refroidies actuellement embarquées.
Le Dstl est l’agence de recherche du ministère britannique de la Défense, basée principalement à Porton Down dans le Wiltshire et à Portsdown West près de Portsmouth, intégrée aujourd’hui au sein du National Armaments Director Group aux côtés de Defence Equipment and Support. Amethyst Research est une entreprise spécialisée dans les semi-conducteurs infrarouges, tandis que l’université de Lancaster bénéficie d’un groupe de recherche reconnu dans le domaine des semi-conducteurs infrarouges.
