Tsiolkovski, l’ingénieur spatial de l’ère steam punk… qui parlait aux anges (1)
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De nos jours, Constantin Tsiolkovski (1857-1935) est considéré comme un génie visionnaire par tous ingénieurs aéronautiques du monde. Avions, fusées et théorie des vols spatiaux, Tsiolkovski va tout calculer et théoriser. Si son apport à l’aéronautique n’a pas été fécond. Ses théories ont été prouvées. Mais, il est surtout connu pour son travail sur les fusées. Constantin Tsiolkovski est à la base de l’exploration spatiale.
En 1885, les vols se sont uniquement en ballon. Mais, mis à part le calcul de la poussée d’Archimède, il n’y a pas encore de théorie claire qui permette de calculer comment concevoir un aéronef. Les seules avancées scientifiques portent sur les gaz (Hydrogène ou air chaud ) et la chimie de l’enveloppe qui contient les gaz…
Aussi, lorsqu’un inconnu sans diplôme propose un modèle pour réaliser un dirigeable métallique aux scientifiques russes… c’est une véritable explosion de rire ! Contactée, les autorités russes refusent de financer la construction de ce dirigeable.
Cette réaction est logique et presque normale. Constantin Tsiolkovski n’a pas terminé ses études secondaires. Sans diplôme et sans soutien, ses calculs, ses théories et ses maquettes ne sont même pas examinées. Ce sera seulement cinquante ans plus tard qu’il sera prouvé que toutes les théories et tous les calculs de Tsiolkovski étaient juste.
Passant des moins lourds que l’air aux plus lourds, Tsiolkovski s’intéresse aux aéroplanes. Il publie en 1895 « Avion ou machines volantes semblables à un oiseau ». A l’époque, on cherche surtout à produire des engins qui s’inspirent des oiseaux. Il faut noter que de nombreux modèles réduits actionnés par des mécanismes d’horlogerie, ou même de simples ressorts volent des distances remarquables par rapport à leur taille. Mais Constantin Tsiolkovski se rend compte que transcrire ce modèle à un engin plus lourd et plus important va poser de nombreux problèmes structurels. A la place il préconise un aéroplane avec une forme aérodynamique avec une structure métallique interne. Là encore, il n’est pas pris au sérieux. Ce sera principalement à force de tâtonnement que les constructeurs aéronautiques parviendront à mettre au point un tel engin.
Mais, si les propositions et les travaux de Constantin Tsiolkovski n’ont pas eu de descendance technique ou scientifique directe, l’homme commence à être connu. Son travail est étudié avec plus d’attention. Il est à l’époque un simple enseignant dans la province de Kalouga, mais ses idées, même si elles sont souvent trop en avance pour leur époque, intéressent et fascinent. Ses travaux portent sur les moteurs à vapeur (Un sujet logique à l’époque), mais aussi sur les radiations solaires et bien d’autres sujets qui ne sont même pas abordés par les romanciers les plus audacieux. En 1895, il écrit « Rêve de Terre et de ciel » ou il parle de colonisation de l’espace. Ses projets d’exploitation des astéroïdes sont à l’étude de nos jours ! Mais les stations orbitales qu’il décrit à l’époque existent maintenant ! A l’époque il étudie les travaux d’Eiffel. Reprenant le même modèle, il le pousse à l’extrême pour proposer une tour de 36 000 km de haut. La tour est en fait un ascenseur spatial pour mettre en orbite des charges. Si le projet de Tsiolkovski est totalement inconcevable avec les moyens technologiques de l’époque, le concept d’« ascenseur spatial » est novateur. Asimov reprendra l’idée dans plusieurs de ses romans. Et les agences spatiales du monde entier rêvent de la technologie qui permettra de concevoir de telles structures !
Plus sérieusement, Tsiolkovski, comme Eiffel, va concevoir et fabriquer une soufflerie. Les moyens de l’enseignant russes sont modestes. Mais si la soufflerie est tout aussi modeste, elle est parfaitement fonctionnelle. C’est la première de Russie. C’est après cela qu’il va publier l’ouvrage sur les fusées qui fait de lui la référence absolue sur le sujet. En 1903, il décrit une fusée à propergol liquide utilisant l’hydrogène et l’oxygène dans « L'Exploration de l'espace cosmique par des engins à réaction ». Il calcule que l’énergie dégagée serait suffisante pour se libérer de l’attraction terrestre. C’est l’américain Robert Goddard, qui travaille lui aussi sur le sujet, qui démontrera la faisabilité de ces calculs. L’ouvrage contient ses recherches sur les ergols, la forme de la chambre à combustion y compris un système de refroidissement par la circulation des carburants qui sont toujours d’actualité. Une telle approche théorique est déjà techniquement impressionnante, mais l’enseignant russe travaille aussi sur la stabilisation de la fusée sur sa trajectoire par des gyroscopes. Calculant les rapports masses utilisées et poussées, il invente le concept de fusée à étage pour bénéficier du ratio le plus intéressant et atteindre les orbites les plus hautes ! Car au-delà de la description complète de ce qu’est une fusée spatiale, il calcule les différentes vitesses, et donc les poussées à produire, pour atteindre les orbites, ou quitter l’attraction terrestre. Il décrit même une station spatiale pour permettre une exploration du système solaire… Il faudra attendre la fin du XXe siècle pour qu’on mette sur orbite ce qu’il imaginait alors. Son travail va être approfondi dans les publications des articles publiés en 1911, 1912 et 1914. Il faut noter que les publications de Tsiolkovski sont considérés comme les premières publications scientifique sur l'exploration spatiale à l'aide de fusées. Au moment, où le travail de Tsiolkovski est enfin reconnu par la communauté scientifique, la première guerre mondiale explose. Constantin Tsiolkovski va traverser la première guerre mondiale et la guerre civile russe en continuant ses recherches… toujours avec les moyens du bord. Mais, son travail ne sera plus aussi fécond. Ne s’étant jamais mêlé de politique tout en continuant à enseigner, il ne sera jamais inquiété par les différents protagonistes de cette guerre civile particulièrement sanglante. Mieux, les Bolchéviks, reconnaissant le travail scientifique, l’implication personnelle auprès de la jeunesse russe et surtout son absence totale d’implication politique, en feront un objet de propagande qui lui permettra de vivre tranquillement jusqu’à la fin de la fin de sa vie.
Quand à ses travaux, ils vont servir de base de travail à un certain Korolev, le concepteur du programme spatial soviétique…