Une course à l’espace dès 1898 ?

[Geb]

Re-bonjour,

Si on récapitule (mais dans le domaine du non-embarqué toutefois) nous avons :

- les plans d’un calculateur complet dès 1845,
- l’algèbre booléenne (langage binaire) en 1854,
- les dispositifs électromécaniques à cartes perforées en 1890,
- le tube électronique en 1904.

Reste une alimentation électrique suffisante (pour ne pas dire phénoménale), et nous avons déjà (à la grosse louche) les composants du Mark 1, voire de l’ENIAC. Il faudrait ajouter à cela quelques précisions concernant les procédés de fabrication.

Je m’en remets aux connaisseurs.
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[Geb]

Bonjour à tous,

Les pays industrialisés ne manquaient d’aucun élément essentiel au développement de l’ordinateur embarqué, y comprit l’énergie électrique (pile à combustible, 1839).

On pourrait rétorquer que la pile à hydrogène n’était à l’époque pas apte à fournir de l’électricité en quantité suffisante. Mais il existait à la fin du XIXe siècle de nombreux types de générateurs. C’est d’ailleurs une des raisons pour lesquelles le développement de la pile à hydrogène a pris tant de retard. Ce n’est qu’en 1889 que les études sur la pile de William Grave (dont le premier prototype datait de 1842) furent reprises, par Ludwig Mond (1839-1909) et Carl Langer. Ils lui donnent alors un nouveau nom (et une sorte de définition), plus général, de pile à combustible (fuel cell en anglais). En effet, ils furent les premiers à expérimenter d’autres substances que l’hydrogène dans ce type de pile.

Mais entre temps, la génération d’électricité avait fait d’autres progrès significatifs. C’est en 1859 que le physicien français Gaston Planté (1834-1889) inventa un accumulateur au plomb. En 1880, Camille Faure (1840-1898) donna aux plaques poreuses leur apparence quadrillée d’alvéoles bourrés d’une pâte d’oxyde de plomb. D’autres accumulateurs ont été inventés, notamment celui au fer-nickel en 1901, perfectionné par Edison.

En 1871, le Belge Zénobe Gramme présente sa machine dynamoélectrique qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique, et assez puissante pour alimenter usines et foyers. Evidemment, ce dispositif est inintéressant en terme de rapport poids/puissance.

On pourrait également citer, de manière anecdotique, le fait que la première cellule photoélectrique digne de ce nom, fut conçue dès 1892 par les physiciens allemands Hans Gestel et Julius Elster. Et ce, quelques années avant la découverte de l’électron (Joseph John Thomson, 1897), ou de la proposition de la théorie des quantas de lumière (Max Planck, 1900), seule à même d’expliquer correctement le phénomène. C’est d’ailleurs, officiellement, pour son explication de l’effet photoélectrique, publiée en 1917, qu’Albert Einstein obtint le Prix Nobel de Physique en 1921. Malheureusement, cette année là, le montant du prix censé récompenser les contributions majeures du célébrissime physicien, fut le plus bas de l’histoire de l’institution.

Un bel exemple, parmi tant d’autres, d’ironie de l’Histoire...


Cordialement

[Lockheed]

Mon cher Geb, bien qu'un peu décalé sur ta narration, je ne résiste à évoquer la voiture qui a dépassé pour la première fois les 100 km/h (fin du 19e siècle).
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Cette dernière, de conception belge, recourait à la propulsion électrique (batteries Fulmen).
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Dans les années 50, beaucoup de camions de ramassage d'ordures de la SITA (Paris) était également à propulsion électrique.
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Il y a une bonne vingtaine d'années, Peugeot présentait sa 205 électrique en fanfaronnant que souvrait une ère nouvelle.
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De nos jours, Renault et d'autres recommencent sur le même registre.

[Geb]

Bonjour,

je ne résiste à évoquer la voiture qui a dépassé pour la première fois les 100 km/h

Cette réalisation est généralement bien connue des Belges. C'est un des rares accomplissements techniques dont on garde le souvenir dans les livres d'histoires destinés aux lycées belges.

Je me permet d'enchaîner sur une autre découverte récente :

Il s'agit de ce très bon site internet (dont j'ai peut-être déjà parlé), concernant le missile intercontinental Atlas. Plus avant dans l'analyse, je me suis intéressé aux sous-systèmes hydrauliques et pneumatiques qui relient et contrôlent les différentes parties d’une fusée. Voilà donc une autre partie des lanceurs à laquelle je n’avais pas pensé initialement (surtout par manque d’informations), et qui fait peut-être usage, lui aussi, d’énergie électrique.

J'ignore encore par quel moyen ce système hydraulique était entraîné dans les premières fusées. Est-ce un moteur électrique avec batteries, est-ce un moteur thermique simple et indépendant, une turbine à gaz qui utiliserait un autre carburant, ou encore, une partie des gaz de combustion détourné à la sortie, par exemple, de la chambre de combustion. Plusieurs de ces systèmes sont peut-être utilisés.

Après un petit tour sur wikipédia, voici, en résumé, le principe d’un moteur hydraulique :

Une source d’énergie rotative (moteur électrique ou moteur thermique) entraîne une pompe hydraulique. Le fluide en sortie, sous pression, est véhiculé à haut débit par des tuyauteries vers des vérins ou moteurs hydrauliques. Cette énergie hydraulique est à nouveau convertie en énergie mécanique dans les moteurs/vérins hydrauliques, qui remplissent ainsi le travail d’asservissement des pièces mobiles de la fusée.

Pour le sujet qui nous occupe, je crois que vous ne nierez pas la disponibilité et la maîtrise de tels technologies dès 1898. Même si l’eau pourrait ne pas être le fluide opérant, au temps de la machine à vapeur, la circulation de liquide ou d’air sous haute pression dans des canalisations n’était sans doute plus un défi insurmontable, depuis longtemps.


Cordialement

[invite02ff802c]

Cette réalisation est généralement bien connue des Belges.

Si c’est de La Jamais Contente qu’il s’agit j’en ai entendu parler étant gamin, donc en France aussi et il y a longtemps

Il s'agit de ce très bon site internet (dont j'ai peut-être déjà parlé), concernant le missile intercontinental Atlas. Plus avant dans l'analyse, je me suis intéressé aux sous-systèmes hydrauliques et pneumatiques qui relient et contrôlent les différentes parties d’une fusée.

C’est toujours intéressant de voir les détails qu’on nous cache souvent, sous prétexte que ça n’intéresserait pas les lecteurs.
Je suppose que tu as vu pour Atlas les planches SIMPLIFIED BOOSTER ENGINE et suivantes sur la page (aux 2/3 environ) : http://www.siloworld.com/579thSMS/SCHOOL/page__4.htm
où l’on voit la pompe hydraulique sur le même arbre que les pompes à ergols.

Je ne sais plus quelle fusée utilisait le RP-1 plutôt qu’un liquide hydraulique pour ses vérins.
Une des sources de pression utilisées fréquemment est un gaz genre azote, en particulier dans le cas où la pression des ergols était produite par la pressurisation des réservoirs.

ND

[Geb]

Bonjour à tous,

Comment ces ondes traversent-elles l'atmosphère sans encombre ?

J’ai trouvé la réponse dans un ouvrage d’Oliver E. Allen intitulé « L’atmosphère » et publié en 1983 aux éditions Time-Life.

Voici le passage intéressant, à propos de l’ionosphère (en page 55) :

Le phénomène d’ionisation étant produit essentiellement par le rayonnement solaire, le nombre des électrons augmente avec l’altitude (jusqu’à 300 kilomètres environ, niveau où sont réfléchies les fréquences les plus élevées). Cette progression n’est pas continue, mais s’effectue par paliers, qui définissent des régions de l’ionosphère correspondant à certaines bandes de fréquences.

Leur délimitation reste approximative, car certaines faiblissent ou disparaissent la nuit ou en hiver. On en distingue généralement trois : la région E, comprise entre 90 et 160 kilomètres au-dessus de la terre ; la région D, au dessous de 90 kilomètres ; et la région F, au dessus de 160 kilomètres. Cette dernière se subdivise en F₁ et F₂ - F₂ (à partir de 250 kilomètres) ayant normalement la plus forte concentration en électrons, laquelle, cependant, n’est jamais suffisante pour affecter des fréquences supérieures à 15 MHz.

Autrement dit, comme je l’expliquais dans cette discussion, il suffit d’émettre à une fréquence supérieure à 15 MHz pour établir des communications radios à travers l’atmosphère terrestre.


Cordialement

[Geb]

Bonsoir,

En première analyse, la conquête de l’espace doit ses débuts officiels à un évènement naturel : le maximum solaire de 1958. Evidemment, la possibilité d’envoyer des bombes volantes par delà les océans devait jouer un peu plus dans la tête des investisseurs (les militaires).

C’est donc pour cette année 1958, consacrée "Année Géophysique Internationale", que les premiers lancements de satellites, dédiés pour l’occasion à l’étude de l’atmosphère, devaient avoir lieu. On a pu observer, par trois fois, des aurores boréales jusqu’à Mexico (20° de latitude Nord).

A ce propos, il est utile de rajouter que là où, généralement, une fréquence de 15 MHz suffit à traverser l’atmosphère, il est évident qu’en cas d’activité solaire intense, cette fréquence est bien supérieure (on parle parfois de plus de 50 MHz).

C’est sans doute la raison pour laquelle, Explorer 1 utilisait, par prudence, une fréquence d’émission autour de 108 MHz, là où, dans le cas de Spoutnik 1, les fréquences de 20 et 40 MHz c’étaient révélées suffisantes.


Cordialement

[Geb]

Bonsoir à tous,

En ce qui concerne la communication spatiale proprement dite, je m’intéresse ces derniers temps au réseau américain Deep Space Network, afin d’y voir un peu plus clair.

Le réseau Deep Space compte parmi ses composantes l’imposante antenne parabolique de Goldstone (70 m de diamètre). Il s'agit de la plus grande antenne orientable dédiée aux télécommunications spatiales.

Quand je tape : inventeur "antenne parabolique" sur Google, on me parle de l’afro-américain Granville T. Woods (1856-1910) et du 7 juin 1887 comme date de l’invention. Cette date traduit-elle quand elle fut imaginée ? La date de sa mise au point ? La date de dépôt de la demande de brevet ? La date de l’obtention du brevet ? Mystère…

En radio comme en optique, la parabole joue le rôle d’un "entonnoir" chargé de recueillir les ondes provenant de sources lointaines et de les concentrer en son foyer.

Les paraboles semblent avoir été étudiés pour la première fois par le mathématicien italien Marin Ghetaldi (1568-1626) dans son ouvrage "Nonnulae propositiones de parabola" publié à Rome en 1603.

En optique, le mathématicien écossais James Gregory (1638-1675) en proposa l’utilisation pour un télescope dans son ouvrage "Optica Promota" (1660). Son télescope fut réalisé un peu plus tard par Robert Hooke (1635-1703). Inspirés par les idées de Gregory, Isaac Newton (1642-1727) et Laurent Cassegrain (1629-1693) mirent au point, en 1672, chacun de leur côté, des télescopes faisant aussi usage du miroir parabolique.

Ce type de réflecteur fut utilisé, assez logiquement, dès la préhistoire de la radio par Heinrich Hertz lui-même. On peut le voir dans les propres dessins de Hertz sur les expériences célèbres qu’il commença le 13 novembre 1886, alors qu’il était professeur à la Technische Hochschule de Karlsruhe.


Cordialement

[Geb]

Bonsoir,

C'est en regardant, il y a quelques semaines, le film de Ron Howard "Apollo 13" que je me suis convaincu de l'importance des communications radiophoniques (c'est-à-dire de vive voix) entres les spationautes et le personnel au sol.

Historiquement, les premiers émetteurs utilisés en radiotéléphonie furent successivement :

- l’émetteur à éclateur rotatif de Fessenden,
- l’alternateur d’Alexanderson,
- l’émetteur à arc de Poulsen,

Ils ont en commun d’être des émetteurs dits à ondes entretenues (ou encore non-amorties), par opposition aux émetteurs à ondes amorties. Les ondes amorties sont pratiques pour la radiotélégraphie mais totalement impropres à la radiotéléphonie.

Pourtant, les émetteurs nés des travaux du québécois Fessenden, du suédois Alexanderson (tous deux installés aux Etats-Unis) ou du danois Poulsen ont plusieurs défauts majeurs (stabilité, puissance…) qui les rendent inutilisables en cas de communications à travers l’atmosphère terrestre. La plus importante de leurs limitations est que les émetteurs à ondes continues les plus performants émettent à une fréquence maximale de l’ordre du MHz.

Hors, puisqu’atteindre une fréquence d’au moins 15 MHz (et jusqu’à 50 MHz dans certaines conditions) est un impératif pour traverser l’ionosphère sans encombre, il faudra attendre la mise au point de la triode, pour combler toutes les lacunes des dispositifs originels.


Cordialement

[Geb]

Bonsoir encore,

La diode fut mise au point durant l’année 1903 par le britannique John Ambrose Fleming (1848-1945). Il déposa sa demande de brevet le 16 novembre 1904, qui lui fut accordé le 21 septembre 1905.

L’oscillation valve comme l’appellent les Anglo-Saxons, permit une réception plus efficace vis-à-vis des dispositifs existants (radioconducteur, récepteur magnétique et récepteur électrolytique). On l’utilisait également comme diode redresseuse. Dans ce domaine cependant, le cristal de galène (sulfure de plomb) restait beaucoup moins cher.

Mise au point au début de l’année 1906, la triode de Lee de Forest (surnommée d’une façon évocatrice lampe radio) permit l’amplification.

Le 15 janvier 1907, Reginald Fessenden (1866-1932) dépose un brevet pour un nouveau tube qu'il appelle "audion". Le 29 janvier 1907 il dépose un deuxième brevet concernant une grille (faisant office de troisième électrode) intercalée entre le filament et l'anode et qui augmente le pouvoir amplificateur du système.

Après la Première Guerre Mondiale, les triodes, bien que restées chères et donc d’usage professionnel, ce sont immiscées dans tous les grands composants d’une radio. En 1918, on commence même à construire des émetteurs à ondes entretenues avec des triodes.

C’est avec un circuit utilisant plusieurs triodes que Walter Guyton Cady (1874-1974) pu mettre au point le premier oscillateur stabilisé par quartz (pour lequel il obtint un brevet US en 1923).

Enfin, des travaux primordiaux dans l’Histoire des communications spatiales…

Au moins depuis 1912 (conférence de Londres), les ondes courtes sont déclarées sans grand intérêt et laissées aux radioamateurs.

C’est dans ce contexte que René Mesny (1874-1949) et l’ingénieur Pierre David, expérimentent en 1921, au sommet de la tour Eiffel, les premières transmissions en ondes métriques de l’Histoire. Ils atteignent à cette date, des fréquences maximales comprises entre 30 et 60 MHz. C’est depuis ces expériences que la communication spatiale est du domaine du possible.

Lors des essais qui suivront, René Mesny déplore le manque de stabilité des émetteurs haute-fréquence. En 1924, il y remédie lorsqu’il conçoit et met au point un oscillateur symétrique à deux triodes pour ondes ultracourtes : « l’oscillateur symétrique Mesny ». Le dispositif, qui équipe des émetteurs à ondes métriques dès l’année suivante, est ainsi qualifié pour les communications radiotéléphoniques. Et ce (sans qu’on s’en émeuve à l’époque), jusque dans l’espace !

[Geb]

Bonjour,

(...) je me suis convaincu de l'importance des communications radiophoniques (c'est-à-dire de vive voix) entres les spationautes et le personnel au sol.

Il existe encore deux autres cas de figure, en matière de télécommunications spatiales : les satellites en orbite terrestre et les sondes interplanétaires. Je parlerai ici d'instruments d'investigation scientifique (de type Explorer 1 pour les satellites et Mariner 2 pour les sondes).

A ce niveau, la communication peut-être plus archaïque, puisqu’un code binaire suffit à l’échange des données (la radiotélégraphie, mode tout ou rien, est envisageable).

L’obstacle majeur de l’ionosphère aurait pu, a priori, être franchi facilement lui aussi. Pour étayer cette assertion, il faut revenir aux travaux de Heinrich Hertz. Entre 1886 et 1888, il parvint, avec un émetteur à étincelles construit à partir d’une bobine de Ruhmkorff, à produire des ondes radioélectriques d’une longueur d’onde de quelques décimètres.

Cependant, la puissance en sortie d’un émetteur utilisant une bobine de Ruhmkorff était, au mieux, d’une centaine de watts.

Il faut ainsi tenir compte de trois facteurs limitant :

- la distance des sondes,
- la puissance nécessaire au bon fonctionnement de l’émetteur d’un satellite ou d’une sonde,
- la faiblesse extrême des signaux reçus dans le sens Terre-astronef et vice-versa.

La résolution de ses problèmes majeurs passe par l’utilisation :

- de fréquences élevées pour diminuer la taille des paraboles et augmenter le gain d’une parabole à taille constante
- d’un codage plus économique au point de vue de la puissance nécessaire.

Même si Heinrich Hertz est parvenu à émettre en UHF avec un émetteur à étincelles, le problème de l’efficacité énergétique se pose encore. La deuxième partie du problème nécessite :

Pour les installations au sol :

- d’utiliser des antennes paraboliques de plusieurs mètres, voire dizaines de mètres de diamètre,
- de construire sur des sites éloignés d’éventuelles sources de bruit,
- de refroidir les antennes au sol.

Pour la sonde ou le satellite :

- de les équiper d’une antenne parabolique de taille importante compte tenu de la consommation électrique,
- d’améliorer le rapport de la puissance consommée sur la puissance d’émission.

Le premier type de codage économique, et l’un des plus efficients, est la modulation d’amplitude dite "à Bande Latérale Unique" (SSB, Single Sideband en anglais). Celui-ci a été inventé en 1915 par l’américain John Renshaw Carson (1886-1940). Son but principal est une réduction de l’énergie nécessaire pour la communication. Ce qui est particulièrement intéressant dans les applications où l’alimentation se fait à partir de batteries.


Cordialement

[Geb]

Bonjour à tous,

Je vais vous proposer maintenant ma 4e ligne du temps. Afin de mieux mesurer l'ampleur du travail accompli ces deux derniers mois (avec 2 jours d'avance), ce qui figurait dans le premier message est ici en rouge.

4e ligne du temps :

Gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques :

1836 : argenture sur verre
1852 : détente isenthalpique de Joule-Thomson
1872 : cycle de Brayton
1877 : liquéfaction de l’oxygène
1883 : liquéfaction de l'azote
1893 : vase de Dewar
1895 : cycle de Hampson-Linde
1898 : découverte du gaz néon,
1898 : liquéfaction de l'hydrogène
1902 : cycle de Claude
1903 : production d’hélium à partir de gaz naturel
1904 : colonne de Vigreux
1908 : liquéfaction de l’hélium

Autres substances :

longtemps avant notre ère : éthanol
1661 : méthanol
1818 : peroxyde d’hydrogène
1857 : kérosène
1907 : hydrazine

Métaux et alliages :

1877 : convertisseur Thomas
1878 : acier inoxydable au chrome
1886 : procédé électrolytique pour l'aluminium
1895 : acier au nickel (Invar)
1901 : procédé de revenu pour l’aluminium
1903 : alliage Dural
1910 : procédé Hunter pour le titane
1923 : anodisation à l’acide chromique
1927 : anodisation à l’acide sulfurique

Moteur-fusée :

1851 : pompe centrifuge à aubes gauches
1890 : tuyère de Laval
1897 : chauffage isobare,
1897 : turbine de Parsons
1906 : turbine à gaz de combustion

Procédés d’usinage et d’assemblage :

1894 : carbure de calcium
1895 : aluminothermie
1904 : chalumeau oxyacétylénique

Alimentation électrique :

1842 : pile à combustible
1859 : accumulateur
1892 : cellule photoélectrique

Systèmes de guidage et de contrôle :

1852 : gyroscope
1889 : moteur électrique asynchrone
1904 : Telemobiloskop
1921 : premières expériences sur les ondes métriques

Traitement de l’information :

1845 : machine analytique
1854 : algèbre booléenne
1876 : analyseur différentiel
1890 : machine électromécanique à cartes perforées
1903 : diode
1906 : triode

Communications spatiales :

1878 : microphone à charbon
1887 : antenne parabolique
1896 : télégraphie sans fil
1903 : diode
1906 : triode
1900 : modulation d’amplitude
1915 : modulation d’amplitude à bande latérale unique
1918 : émetteur à triode à ondes entretenues
1918 : oscillateur stabilisé par lamelle de quartz
1921 : transmissions radios en VHF
1924 : oscillateur symétrique Mesny

Instrumentation de laboratoire :

1879 : bombe calorimétrique
1888 : thermocouple à base de platine

Aspects théoriques :

1860 : loi de distribution de vitesses de Maxwell
1870 : équation de Rankine-Hugoniot
1873 : équation d’état de Van der Waals
1875 : fatigue des métaux
1877 : nombre de Mach
1883 : nombre de Reynolds
1903 : équations de Tsiolkovski


Cordialement

[inviteec0d6e6f]

Salut,

Ça, il faudrait archiver quelque part.
Ton excellent travail va forcément être utile à des étudiants (jeunes ou vieux comme moi ).
Magnifique condensé technique des évolutions qui ont présidé a la conquête de l'espace.



Je ne dis pas grand chose... mais je ne vois pas quoi rajouter ... a part merci pour ce cours magistral.



Peut-être mettre en lien interactif chaque item... ?
Je sais ça fait du boulot ça, pour trouver les liens qui vont bien.
Mais franchement ça le mérite : y a de la matière, afin de creuser les sujets, pour les passionnés, quelque soit leur niveau.

[Geb]

Je serais très heureux de pouvoir aider des étudiants qui auraient choisis un de ces sujets pour un TPE.

Je dis un de ces sujets parce que, une fusée est une machine très complexe dont la construction nécessite des connaissances très pointues dans de nombreux domaines de la science. C'est un peu ce qu'on a démontré tout au long de cette discussion.

Le motif de cette discussion était aussi de relever les composants d'une fusée et leurs origines. La liste étant devenue (d'après moi) agréablement longue on pourrait éventuellement se lancer dans la statistique. Voici une nouvelle liste par ordre chronologique et à laquelle j’ai ajouté les inventeurs.

1842 : pile à combustible / alimentation électrique / Christian Schönbein (All.), William Grove (Angl.)
1845 : machine analytique / traitement de l'information / Charles Babbage (Angl.)
1851 : pompe centrifuge à aubes gauches / moteur-fusée / John Appold (Angl.)
1852 : gyroscope / systèmes de guidage et de contrôle / Léon Foucault (Fr.)
1852 : détente isenthalpique de Joule Thomson / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / James Joule (Angl.), William Thomson (Angl.)
1854 : algèbre booléenne / traitement de l'information / George Boole (Angl.)
1859 : accumulateur au plomb / alimentation électrique / Gaston Planté (Fr.)
1860 : loi de distribution de vitesses de Maxwell / aspects théoriques / James Maxwell (Angl.)
1870 : équation de Rankine-Hugoniot / aspects théoriques / William Rankine (Angl.), Pierre-Henri Hugoniot (Fr.)
1872 : cycle de Brayton / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / George Brayton (Am.)
1873 : équation d'état de van der Waals / aspects théoriques / Johannes Diderik van der Waals (Néer.)
1875 : fatigue des métaux / aspects théoriques / August Wohler (All.)
1876 : analyseur différentiel / traitement de l'information / James Thomson (Angl.)
1877 : convertisseur Thomas / métaux et alliages / Sidney Thomas, Percy Gilchrist Angl. ; (Angl.)
1877 : nombre de Mach / aspects théoriques / Ernst Mach (Autr.)
1877 : liquéfaction de l'oxygène / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Louis-Paul Cailletet (Fr.), Raoul Pictet (Fr.)
1878 : acier inoxydable au chrome / métaux et alliages / Jean-Baptiste Boussingault (Fr.), Henri Aimé Brustlein (Fr.)
1878 : microphone à charbon / communications spatiales / Thomas Alva Edison (Am.)
1879 : bombe calorimétrique / instrumentation de laboratoire / Marcellin Berthelot (Fr.)
1883 : nombre de Reynolds / aspects théoriques / Osborne Reynolds (Irl.)
1883 : liquéfaction de l'azote / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Charles Olszewski (Pol.), Sigismond Wroblewski (Pol.)
1886 : procédé électrolytique pour l'aluminium / métaux et alliages / Paul Héroult (Fr.), Charles Hall (Am.)
1887 : antenne parabolique / communications spatiales / Heinrich Hertz (All.), Granville Woods (Am.)
1888 : thermocouple à base de platine / instrumentation de laboratoire/ (?)
1889 : moteur électrique asynchrone / systèmes de guidage et de contrôle / Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski (Rus.)
1890 : tuyère de Laval / moteur-fusée / Gustaf de Laval (Suè.)
1892 : cellule photoélectrique / alimentation électrique / Hans Gestel (All.), Julius Elster (All.)
1893 : vase de Dewar / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / James Dewar (Angl.)
1894 : carbure de calcium / procédés d'usinage et d'assemblage / Henri Moissan (Fr.)
1895 : cycle de Hampson-Linde / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Carl von Linde (All.), William Hampson (Angl.)
1895 : acier au nickel (Invar) / métaux et alliages / Charles-Edouard Guillaume (Sui.)
1897 : chauffage isobare / moteur-fusée / Rudolf Diesel (All.)
1897 : turbine de Parsons / moteur-fusée / Charles Parsons (Angl.)
1898 : découverte du gaz néon / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / William Ramsay (Angl.), Morris Travers (Angl.)
1898 : liquéfaction de l'hydrogène / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / James Dewar (Angl.)
1900 : modulation d'amplitude / communications spatiales / Reginald Fessenden (Can.)
1901 : procédé de revenu pour l'aluminium / métaux et alliages / Alfred Wilm (All.)
1902 : cycle de Claude / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Georges Claude (Fr.)
1903 : alliage Dural / métaux et alliages / Alfred Wilm (All.)
1903 : diode / communications spatiales / John Fleming (Angl.)
1903 : équations de Tsiolkovski / aspects théoriques / Konstantin Tsiolkovski (Rus.)
1904 : colonne de Vigreux / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Henri Vigreux (Fr.)
1904 : chalumeau oxyacétylénique / procédés d'usinage et d'assemblage / Henri Le Chatelier (Fr.), Charles Picard (Fr.), Edmond Fouche (Fr.)
1904 : Telemobiloskop / systèmes de guidage et de contrôle / Christian Hülsmeyer (All.)
1906 : triode / traitement de l'information / communications spatiales / Lee de Forest (Am.)
1906 : turbine à gaz de combustion / moteur-fusée / René Armengaud (Fr.), Charles Lemâle (Fr.)
1907 : production d'hélium à partir de gaz naturel / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Erasmus Haworth (Am.), Hamilton Cady (Am.), David McFarland (Am.)
1908 : liquéfaction de l'hélium / gaz, conservation des gaz et températures cryogéniques / Heike Kamerlingh Onnes (Néer.)
1910 : procédé Hunter pour le titane / métaux et alliages / Matthew Hunter (Am.)
1915 : modulation d'amplitude à bande latérale unique / communications spatiales / John Renshaw Carson (Am.)
1918 : émetteur à triode à ondes entretenues / communications spatiales / (?)
1918 : oscillateur stabilisé par lamelle de quartz / communications spatiales / Walter Guyton Cady (Am.), George Washington Pierce(Am.)
1921 : transmissions radios en VHF / communications spatiales / René Mesny (Fr.), Pierre David (Fr.)
1923 : procédé d'anodisation à l'acide chromique / métaux et alliages / Guy Dunstan Bengough (Angl.), John McArthur Stuart (Angl.)
1924 : oscillateur symétrique Mesny / communications spatiales / René Mesny (Fr.)

Même si cette présentation paraît un peu plus lourde, elle rappelle plus celle d'un tableur.

Les ressortissants des 12 pays qui se cachent parmi ces 55 inventions, pour la plupart, en marge de l’Histoire de la conquête de l’Espace de la seconde moitié du XXe siècle sont donc : la Grande-Bretagne (Angl.), la France (Fr.), les Etats-Unis (Am.), l’Allemagne (All.), les Pays-Bas (Néer.), la Russie (Rus.), l’Autriche (Autr.), la Pologne (Pol.), l’Irlande (Irl.), la Suisse (Sui.), la Suède (Suè.) et le Canada (Can.).

Cordialement

P.-S. : Vous remarquerez que j’ai omis sciemment l’argenture du verre, l’anodisation à l’acide sulfurique et tout le chapitre des « autres substances ».

[Geb]

Bonsoir,

C'est donc l'occasion de faire quelques observations d'ordre purement numérique. On pourrait par exemple classer ces inventions par pays. Juste pour voir ce que cela donne, le nombre d'invention par pays :

Grande-Bretagne (13) : machine analytique, pompe centrifuge à aubes gauches, détente isenthalpique de Joule Thomson, algèbre booléenne, loi de distribution de vitesses de Maxwell, analyseur différentiel, convertisseur Thomas, vase de Dewar, turbine de Parsons, découverte du gaz néon, liquéfaction de l'hydrogène, diode, procédé d'anodisation à l'acide chromique.

France (12) : gyroscope, accumulateur au plomb, liquéfaction de l'oxygène, acier inoxydable au chrome, bombe calorimétrique, carbure de calcium, cycle de Claude, colonne de Vigreux, chalumeau oxyacétylénique, turbine à gaz de combustion, transmissions radios en VHF, oscillateur symétrique Mesny.

Etats-Unis (7) : cycle de Brayton, microphone à charbon, triode, production d'hélium à partir de gaz naturel, procédé Hunter pour le titane, modulation d'amplitude à bande latérale unique, oscillateur stabilisé par lamelle de quartz.

Allemagne (6) : fatigue des métaux, cellule photoélectrique, chauffage isobare, procédé de revenu pour l'aluminium, alliage Dural, Telemobiloskop.

Pays-Bas (2) : équation d'état de van der Waals, liquéfaction de l'hélium.

Russie (2) : moteur électrique asynchrone, équations de Tsiolkovski.

Autriche : nombre de Mach.

Canada : modulation d'amplitude.

Irlande : nombre de Reynolds.

Pologne : liquéfaction de l'azote.

Suisse : acier au nickel (Invar).

Suède : tuyère de Laval.

Allemagne et Grande-Bretagne (2) : pile à combustible, cycle de Hampson-Linde.

Allemagne et Etats-Unis : antenne parabolique.

France et Etats-Unis : procédé électrolytique pour l'aluminium.

Grande-Bretagne et France : équation de Rankine-Hugoniot.

Origine à déterminer (2) : thermocouple à base de platine, émetteur à triode à ondes entretenues.

On remarque rapidement l'importance écrasante de la Grande-Bretagne et de la France (et dans une moindre mesure des Etats-Unis et de l'Allemagne) dans la préhistoire de l'aéronautique.

Evidemment, cette analyse est biaisée. Certaines inventions pourraient être considérées comme plus importantes que d'autres dans la construction d'une fusée. Aussi, à mon grand désarroi, cette liste, bien que conséquente et pouvant être allongée ultérieurement, n'est pas exhaustive.


Cordialement

[Geb]

Bonjour à tous,

Je vais tâcher aujourd'hui d'apporter quelques précisions sur la découverte de l'hélium et l'instrument de sa découverte : le spectroscope.

Le spectroscope et la spectroscopie :

- 1814 : A l’aide d’un prisme et d’un système de lentilles, l’opticien allemand Joseph Fraunhofer (1787-1826) parvient à détecter, dans le spectre de la lumière, la présence de raies sombres particulières dans la lumière des étoiles, et de raies brillantes dans la lumière d’une bougie. Il vient d’inventer le spectroscope.

- 1859 : le physicien Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) et le chimiste Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), avec son célèbre brûleur (dont la mise au point lui est injustement attribuée), entreprennent diverses expériences avec leur propre spectroscope. Ils découvrent que la lumière, en traversant différents gaz, produit des spectres variés, et que ces spectres spécifiques permettent de reconnaître chaque gaz.

La composition de toute substance se révèle donc à la fois par le spectre qu’elle émet en brûlant (raies brillantes) et par la manière dont elle intercepte, ou absorbe, la lumière (raies sombres) d’une source extérieure.

Découverte de l’hélium :

- 18 août 1868 : l’astronome français Jules Janssen, observant une éclipse solaire totale à Guntur, en Inde, identifie une raie jaune brillante à une longueur d’onde de 587,49 nm dans le spectre de la chromosphère solaire. Il pense que cette raie est celle du sodium.

- 20 octobre 1868 : l’astronome anglais Jospeh Norman Lockyer (1836-1920) observe la même raie jaune inhabituelle qu’il appelle raie de Fraunhofer D₃, en raison de sa proximité avec les raies bien connues D₁ et D₂ du sodium. Il pense que c’est la preuve de la présence, dans la chromosphère solaire, d’un élément inconnu sur Terre. Lockyer et le chimiste anglais Edward Frankland (1825-1899) nomment cet élément à partir du mot grec "helios" signifiant tout simplement "Soleil".

- 1882 : le physicien et météorologiste italien Luigi Palmieri (1807-1896) réussit pour la première fois à démontrer la présence d'hélium sur la Terre, par l'analyse spectrale de la lave du Vésuve.

- 26 mars 1895 : le chimiste britannique William Ramsay (1852-1916) isole un gaz inconnu en traitant la clévéite (minerai d’uranium) avec des acides minéraux. Il remarque au spectroscope une raie jaune brillante qui coïncide avec la raie D3. Ces échantillons sont identifiés comme étant de l'hélium par Lockyer et le physicien britannique William Crookes (1832-1919).

Production industrielle de l’hélium aux Etats-Unis :

- Mai 1903 : on découvre que le gaz censé faire la fortune de la petite bourgade de Dexter au Kansas est ininflammable. Erasmus Haworth (1855-1932), le géologue officiel de l’Etat du Kansas, fait remplir un cylindre d’acier pour examen à l’Université du Kansas, dans la ville de Lawrence. Là-bas, il commence une analyse de routine avec le professeur de chimie David Ford McFarland (1878-1955).

- 30 décembre 1904 : Haworth et McFarland présentent leurs résultats à un meeting de la Geological Society of America à Philadelphie. Le gaz de Dexter ne contient que 15 % de gaz méthane combustible et près de 72% d’azote ininflammable. Il contient également 12 % de "résidus inertes" que les deux savants prévoient d’analyser dans les plus brefs délais. McFarland et Hamilton Perkins Cady (1874-1943), son collègue au département de chimie, entreprennent de retirer l’azote de l’échantillon de gaz. La méthode étant extrêmement longue, ils décident d’employer une autre méthode découverte par (de nouveau) le chimiste et physicien britannique James Dewar (1842-1923) et impliquant du charbon actif fabriqué à partir de noix de coco.

- 7 décembre 1905 : Après ce traitement, qui ne laisse que certains gaz (hydrogène, hélium et néon), ils passent le résidu au spectroscope. Résultat : le gaz de Dexter contient une proportion étonnante de 1,84 % d’hélium.

- 1er janvier 1906 : Edgar Henry Summerfield Bailey (1848-1933), le chef du département de chimie, lit l’article de Cady et McFarland décrivant cette remarquable découverte, avant un meeting d’ampleur national de l’American Chemical Society.

Cady et McFarland s’emploient ensuite à perfectionner la technique de détermination de la quantité d’hélium dans les échantillons de gaz, ainsi que de la technique de séparation de celui-ci des autres gaz.

- Mi-1906 : à cette date, McFarland et Cady analysent des teneurs en hélium de nombreux gisements de gaz naturel au Kansas, en Oklahoma et au Missouri.

- Novembre 1907 : Publication des résultats complets. Cady affirme que leur travail prouve que l’hélium n’est plus un élément rare, même si les applications doivent encore être découvertes. L’hélium, bien que potentiellement disponible en grande quantité, reste une curiosité de laboratoire. Trois échantillons conservés à l’Université du Kansas, à Lawrence, représentent la totalité de l’hélium américain pour encore 10 ans.

- 1917 : Cady suggère au doctorant Clifford W. Siebel (???? - ????), de réexaminer la teneur des échantillons de gaz en hélium pour son travail de thèse. Lors de la présentation de ses travaux à Kansas City la même année, un représentant de l’U.S. Bureau of Mines lut un extrait d’une vieille lettre de William Ramsay (mort l'année précédente) dans laquelle celui-ci proposait aux Etats-Unis de produire de l’hélium en quantité suffisante pour gonfler les dirigeables des pays en guerre contre les Empires Centraux.

- 1927 : les faibles quantités produites par Siebel sont complétées par des usines expérimentales aux Texas (à Forth Worth et Amarillo), financées dans le cadre de l’effort de guerre américain. Le prix du m³ d’hélium passe de près de 88300 à 1,06 dollars américains entre 1917 et 1927.

L'année 1903, que je cite dans la ligne du temps comme étant l'année ou l'on commence l'exploitation de l'hélium par distillation fractionnée du gaz naturel extrait de la région des Grandes Plaines, devrait être en toute logique déplacée, dans les faits, au profit de l'année 1917. Même si cela aurait pu être entrepris dès le mois de novembre 1907.


Cordialement