En 1932 Wernher von Braun publie deux articles sur les fusées

En 1932, Wernher von Braun, âgé de 20 ans, publie deux articles très similaires sur les fusées à ergols liquides. Le premier s’intitule « Le secret du vol des fusées » (Das Geheimnis des Raketenfluges) et parait le 26 février 1932 dans le Hamburger Technische Rundschau un supplément hebdomadaire du quotidien Hamburger Fremdenblatt, l’un des journaux les plus lu de la ville hanséatique de Hambourg à cette époque. Le second, « Le secret de la fusée à ergols liquide » (Das Geheimnis der Flüssigkeitsrakete) parait trois mois plus tard, le 4 juin 1932 dans le magazine hebdomadaire illustré Die Umschau, qui traite des progrès de la science et de la technologie.

Ces articles s’adressent au tout venant et expliquent en des termes très simples le fonctionnement, et les applications potentielles des fusées, scientifiques (météorologie) et commerciales (acheminement du courrier postal). Bien évidemment, son application en tant qu’arme, pouvant emporter une charge explosive, n’est pas évoquée. Le vol spatial habité n’est qu’effleuré, pour garder leur « sérieux » aux articles.

Il ne s’agit nullement d’articles scientifiques à proprement parler.

En cette même année 1932, Rudolf Nebel (21 mars 1894 – 18 septembre 1978)  publie un opuscule de 48 pages comportant 50 illustrations, intitulé « Raketenflug », qui expose beaucoup plus en détail le développement et l’application des fusées.

– Le secret du vol des fusées (26 février 1932 – Hamburger Technische Rundschau

Ma traduction libre de l’article suivie par l’original en allemand.

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– Le secret de la fusée à ergols liquides (4 juin 1932 – Die Umschau)

Ma traduction libre de l’article suivie de l’original :

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Das Geheimnis des Raketenfluges (traduction en français)

Le 26 février 1932, Wernher von Braun, qui va avoir 20 ans dans 26 jours, publie un article sur la fusée à ergols liquides dans le Hamburger Technische Rundschau, un supplément hebdomadaire du quotidien Hamburger Fremdenblatt, l’un des journaux les plus lu de la ville de Hambourg à cette époque, intitulé « Le secret du vol des fusées » (Das Geheimnis des Raketenfluges). En voici ma traduction en français :

LE SECRET DU VOL DES FUSEES

Depuis quelques années, les perspectives liées au vol de fusées font l’objet d’ardentes discussions aussi bien dans les milieux concernés, que non professionnels. On peut constater une divergence aigüe des points de vue les plus divers, qui, dans la plupart des cas, n’est pas due à une adhésion enthousiaste ou à un prudent scepticisme, mais aussi à une totale incompréhension de la problématique soulevée par le fonctionnement et l’utilisation de la fusée en général. J’ai souvent entendu des ingénieurs tenir des propos dénigrants, du genre : « Les fusées, ah, ce sont les gens qui veulent aller sur la Lune ! Ce n’est pas sérieux ! »

Les tâches auxquelles les chercheurs sur les fusées sont actuellement confrontés n’ont rien à voir avec la Lune. Ils doivent développer un nouveau type de moteur, qui en est encore au stade embryonnaire, pour une utilisation pratique. Ce moteur, est le moteur-fusée.

Il ne faut pas se laisser induire en erreur par le terme moteur-fusée. Un moteur pour fusée n’a presque rien à voir avec un feu d’artifice : il ne lui ressemble pas et ne fonctionne pas de la même manière. Il n’y a qu’une chose en commun : ils utilisent le principe de propulsion directe par éjection de gaz.

C’est un principe qu’il convient d’expliquer très brièvement. Tout le monde connaît le phénomène de recul lorsque l’on tire au fusil, cela vient du fait que la poudre qui explose, repousse le fusil avec la même force qu’elle expulse le projectile dans la direction opposée. Il est évident que cet effet de recul se produirait également si l’on tirait avec le fusil dans le vide de l’espace, car au début, ce recul n’a rien à voir avec la présence d’air. Un moteur-fusée n’est rien d’autre qu’un fusil capable de tirer des millions de petites billes à chaque seconde, à savoir les molécules d’un gaz de combustion qui sort d’une tuyère. De tous les petits chocs isolés de chaque molécule qui s’envole, on obtient alors une force d’action constante, appelée vitesse d’éjection du moteur-fusée. Ce recul est une mesure de l’efficacité du moteur de la fusée. Il est facile de comprendre que le recul augmente d’une part avec le nombre de molécules qui s’écoulent par seconde, c’est-à-dire la quantité de gaz produite par seconde, d’autre part à une vitesse d’écoulement croissante.

Le moteur-fusée est donc un moteur qui n’a pas besoin de pièces rotatives ou en mouvement.  C’est la raison pour laquelle il possède par rapport à tous les autres types de moteurs, l’avantage d’une bien meilleure conversion de l’énergie, car ses pertes sont très faibles du fait de sa conception simple.

Un moteur-fusée a récemment été testé avec succès à l’aérodrome des fusées de Berlin à Reinickendorf-Ouest, avec une consommation de carburant de 500 grammes, la vitesse d’éjection des gaz de ce moteur a été d’environ 2 000 mètres par seconde.

 Si l’on veut exprimer sa puissance de la manière habituelle, en chevaux, avec un moteur d’une masse de 1,5 kg, on obtient une puissance constante indexée de 2 660 cv !

Ces moteur-fusées modernes de l’aérodrome de Berlin fonctionnent avec des carburants liquides, principalement de l’essence et de l’oxygène liquide, et plus récemment avec de l’alcool et de l’oxygène liquide. Lorsqu’un nouveau moteur est essayé, on le laisse d’abord fonctionner sur un banc d’essai fixe où ses performances sont enregistrées par des instruments de mesure. Ce n’est que lorsque le nouveau moteur aura réussi ces tests, ainsi que « l’épreuve de vérité » au cours de laquelle le moteur est testé dans des conditions extrêmes, qu’il peut être monté dans une fusée et voler.  À ce jour, l’aérodrome de Berlin a procédé à environ 200 essais sur banc d’essai et 85 lancements de fusées à propulsion liquide.

Une telle fusée à ergols liquides, c’est-à-dire utilisant des carburants liquides, contrairement aux fusées à poudre utilisées jusqu’ à présent, est une machine tout à fait ordinaire. Elle possède des réservoirs pour le carburant et l’oxygène liquide, des tuyaux, des vannes et, à la tête de l’engin, le moteur-fusée qui propulse la fusée en l’air. Les fusées les plus puissantes de ce type atteignent une altitude de 3 000 à 4 000 mètres après un décollage à partir d’un échafaudage de lancement, et une durée de propulsion d’environ 25 secondes. Au point le plus élevé de leur trajectoire, ils déploient un parachute, puis ils redescendent doucement vers la Terre.

Il n’y aurait pas de difficulté particulière à concevoir des fusées à ergols liquides de manière à ce qu’ils puissent atteindre des altitudes de 50 ou 100 kilomètres.

Malheureusement, jusqu’à présent, de tels projets ont toujours été ajournés en raison de la sempiternelle question d’argent.

Mais il reste à espérer que le financement de ces fusées à haute altitude sera bientôt possible, d’autant plus qu’atteindre de telles altitudes présente également un intérêt scientifique, car elles pourraient nous fournir de nouvelles connaissances sur la nature des couches supérieures de l’atmosphère.

La question de savoir si les véhicules terrestres peuvent également être équipés de moteur-fusées est intéressante au regard de plusieurs tentatives déjà effectuées. En soi, c’est tout à fait possible, mais une chose ne doit pas être négligée : plus le moteur-fusée fonctionne longtemps, plus la vitesse du projectile est élevée.

Vous pouvez vous en rendre compte assez facilement : si le moteur s’arrête, toute l’énergie va dans les gaz ; Cependant, s’il se déplace vers l’avant à la vitesse d’éjection des gaz, ces derniers sont immobilisés par rapport au monde extérieur et toute l’énergie est désormais au service du moteur-fusée. 

Étant donné que la vitesse d’écoulement est d’environ 2 000 mètres par seconde, le moteur-fusée devrait pouvoir atteindre une vitesse propre d’au moins 500 mètres par seconde, et mieux encore. C’est définitivement hors de portée des véhicules terrestres.

C’est différent pour les avions. Ici, des vitesses illimitées sont théoriquement possibles avec un moteur assez puissant pour les produire. Mais on ne peut pas non plus imaginer le futur vol des fusées comme ceux des vols aérodynamiques avec des ailes portantes. Cela s’apparentera plus à un lancé.

Une vitesse initiale suffisamment élevée permet de jeter une pierre au-dessus d’une rivière. À une vitesse encore plus élevée, vous pourriez aussi bien projeter une pierre de l’Europe à l’Amérique à travers l’océan Atlantique. Un calcul montre qu’une telle portée impliquerait une vitesse initiale d’environ 7 000 mètres par seconde et prendrait environ 25 minutes.

Une personne ne pourra jamais imprimer une telle vitesse initiale à une pierre, mais le moteur-fusée est capable de le faire : après un temps de fonctionnement de quelques minutes, une fusée à carburant liquide suffisamment puissante pourrait réaliser un tel vol.

En plus de la fusée destinée à l’exploration de l’atmosphère, la fusée à longue portée pourrait par exemple révolutionner le transport postal, d’autant plus que son exploitation bon marché garantie également la rentabilité d’une telle entreprise. Même dans un avenir lointain, il n’est pas exclu que l’on parvienne à équiper de telles fusées longue portée, de sorte qu’il soit possible d’atteindre n’importe quel point de la Terre en peu de temps.

Ce n’est qu’une fois que toutes ces choses seront devenues banales dans la vie quotidienne que l’on pourra évoquer la fusée lunaire. Aujourd’hui, on ne peut dire qu’une seule chose sur la possibilité d’atteindre des corps célestes étrangers, c’est qu’aucune loi physique ne s’y oppose, c’est une possibilité théorique. Mais d’ici là, il reste encore un long chemin à parcourir, dont nous ne pouvons encore aujourd’hui connaître l’issue.

Restons donc tranquillement sur Terre pour l’instant. Le développement d’un service économique de fusées postales pourra peut-être être mis en place dans les prochaines années et promet non seulement de devenir une entreprise extrêmement intéressante sur le plan technique, mais aussi de créer un nouveau domaine d’activité bénéfique pour l’industrie allemande.

Das Geheimnis der Flüssigkeitsrakete (traduction en français)

Le 4 juin 1932, Wernher von Braun, qui a eu 20 ans le 23 mars, publie un article sur la fusée à ergols liquides dans le magazine hebdomadaire illustré Die Umschau qui traite des progrès de la science et de la technologie, intitulé justement « Le secret de la fusée à ergols liquides» (Das Geheimnis der Flüssigkeitsrakete). En voici ma traduction en français :

LE SECRET DE LA FUSEE A ERGOLS LIQUIDES

Le XXe siècle a permis à l’humanité de réaliser l’un de ses désirs les plus chers : voler.

Mais le progrès pousse à aller plus haut pour s’affranchir de l’air et pouvoir voler sur de longues distances, à de grandes vitesses en toute sécurité et quelles que soient les conditions météorologiques.

Pendant quelque temps, le développement technique du vol à haute altitude a stagné : on s’est rendu compte que l’on ne peut pas aller au-delà d’une certaine altitude avec la technologie actuelle, et que toute tentative de dépasser les records en cours implique toujours des dépenses d’argent sans commune mesure avec une utilisation courante.

Parce que tous les avions dont nous disposons jusqu’à présent sont tributaires d’une certaine densité d’air, il nous faut complètement abandonner les systèmes de propulsion actuels pour atteindre des altitudes encore plus élevées. Nous avons besoin d’une propulsion qui puisse s’affranchir de la présence d’air.

La seule façon de pouvoir voler à de très hautes altitudes, même dans le vide, passe par l’utilisation du moteur-fusée. Tout le monde connaît la fusée de feu d’artifice.

Un tube en carton, bourré de poudre, auquel on met le feu, qui vise le ciel avec une longue gerbe de flammes. L’industrie moderne des fusées à poudre a appris à développer des fusées hautes performances extrêmement fiables à partir de cette forme originelle. Elles sont largement utilisées pour le sauvetage en mer, éclairer, prendre des photos, et empêcher la formation de grêle.

Mais là encore, vous êtes limités dans les performances. Toutes les tentatives ont échoué en raison de l’explosivité de la poudre et de son énergie chimique insuffisante, et notamment en raison de l’impossibilité d’arrêter la combustion du dispositif incendiaire après la mise à feu, ou faire varier la puissance même dans de petites limites.

La fusée n’a pu gagner en importance qu’au moment où il fut possible de construire des fusées à propergol liquide. Les carburants comme l’essence ou l’alcool produisent non seulement une énergie beaucoup plus élevée que les meilleures poudres sans fumée, mais permettent également de créer des fusées totalement exemptes du risque d’explosion.

Parce que l’oxygène fait partie de la combustion, ce dernier doit être stocké dans des réservoirs séparés, à l’état liquide, et n’entre en contact avec le carburant lui-même qu’au moment de la combustion.

Dans les poudres sans fumée, dont l’utilisation pose déjà des difficultés particulières, l’oxygène est présent dans le composant, de sorte que chaque poussée puissante peut provoquer un regroupement chimique potentiellement explosif.

Qui plus est, la fusée à combustibles liquides présente un avantage particulièrement important : la poussée du moteur peut être régulée. Dans la mesure où un liquide n’a besoin de passer qu’à travers une vanne pour que son débit puisse être contrôlé à volonté.

Il s’agit là d’une condition préalable indispensable, pour que ces engins puissent être exploitées rationnellement dans un cadre pratique.

Une fusée à ergols liquides est vraiment une machine ordinaire. Il y a les réservoirs dans lesquels le carburant est stocké, les tuyaux d’alimentation, les vannes de régulation, et un moteur : le moteur-fusée.

Clarifions sommairement le fonctionnement du moteur-fusée. Nous connaissons tous l’effet de recul qui se produit lors du tir avec un fusil. Il est provoqué par la poudre explosive qui repousse le fusil avec la même force avec laquelle elle expulse le projectile dans la direction opposée. En principe, un moteur-fusée n’est rien de plus qu’un fusil capable de tirer des millions de minuscules sphères chaque seconde, à savoir les molécules d’un flux de gaz sortant d’une buse. Chaque molécule éjectée crée un petit recul, dès la sortie.

Si le processus est complètement continu, une force agissant constamment résulte de toutes ces petites secousses, le mouvement de la fusée. C’est une mesure de la performance de n’importe quel moteur de fusée. La poussée (recul) croît d’une part, avec le nombre de molécules éjectées, et d’autre part avec la vitesse de sortie.

Afin de donner à un gaz la vitesse la plus élevée possible, il faut le réchauffer. « L’effet de cheminée » bien connu se produit alors, qui fait « tirer » une cheminée, et dont la cause n’est rien d’autre que l’énergie chaude du gaz convertie en énergie cinétique, c’est-à-dire en flux, sur le long chemin à travers le conduit de la cheminée. Bien entendu, les différences de température dans le moteur-fusée sont bien plus élevées que dans une cheminée conventionnelle, elles atteignent jusqu’à 2000 °, en lieu et place d’un « conduit » cylindrique normal, le moteur-fusée est équipé d’une tuyère.

Le moteur d’une fusée est donc un moteur sans pièces rotatives. Il se compose simplement d’une chambre de combustion et d’une tuyère qui y est raccordée. En raison de cette simplicité, ses pertes sont également extrêmement faibles. Dans les moteur-fusée modernes qui utilisent par exemple l’essence et l’oxygène liquide, on a déjà réussi à atteindre des vitesses d’éjection atteignant 2 200 mètres par seconde. Les performances de ces dispositifs sont en conséquence élevées. On a récemment testé avec succès un moteur-fusée, qui a délivré une poussée continue de presque exactement 100 kg pour une consommation de carburant de seulement 500 g par seconde ; cela correspond à une puissance continue indexée de 2 660 chevaux ! L’ensemble du moteur avait une masse de 1,5 kg.

La mise au point de tels moteur-fusées présente naturellement des difficultés considérables. D’une part, les matériaux doivent pouvoir résister à des températures allant de + 2500 ° à  -183 ° qui est celui de l’oxygène liquide. Les valves des conduits d’oxygène, sont toujours soumises au risque de gel à basse température, présentent également des difficultés de conception particulières. En pratique, chaque nouveau moteur est d’abord testé, ses performances sont enregistrées par des instruments de mesure. Ensuite, le moteur est soumis à « l’épreuve de vérité », un essai statique au cours duquel il est sollicité bien au-delà de ces capacités nominales, et ce n’est que lorsque ce test est également passé avec succès que le moteur peut être utilisé dans une fusée.

Même aujourd’hui, les fusées à ergols liquides peuvent facilement atteindre des altitudes de 4 000 m. En fin de vol, la fusée revient sur Terre suspendue à un parachute, déployé au sommet de la trajectoire, la fusée peut ainsi être à nouveau « ravitaillée » et relancée. Il serait également possible sans difficultés particulières, de construire des fusées pour atteindre des altitudes de 50 ou 100 km. Jusqu’à présent, tous ces projets ont échoué en raison de la cruciale question d’argent. Mais on peut espérer que cette difficulté puisse être bientôt surmontée également.

Que des fusées soient capable d’atteindre de très hautes altitudes serait d’un immense intérêt pour la science. On pourrait non seulement facilement explorer les couches supérieures de l’atmosphère, mais on pourrait également prendre des photographies de la surface de la Terre, ce qui pourrait permettre de découvrir des interactions météorologiques complètement nouvelles.

Mais cela ne justifierait pas seul le développement de la fusée à ergols liquides liquide. Le développement d’un engin dans lequel vous investissez de l’argent doit également permettre d’en gagner. La fusée doit être lucrative. La fusée postale promet une rentabilité en permettant de franchir très rapidement des distances de plus en plus grandes.

À une vitesse initiale d’environ 7 000 mètres par seconde par exemple, une fusée est capable de traverser l’océan Atlantique, de l’Europe à l’Amérique, en un grand arc, en 25 minutes. La fusée à ergols liquides peut atteindre cette vitesse si elle emporte suffisamment de carburant pour être capable de générer une poussée assez longtemps ; tant qu’il y a de la poussée, la vitesse s’accroit. Sur la base de l’expérience actuelle concernant la consommation de carburant des fusées à ergols liquides, on peut conclure qu’il sera probablement possible de mettre en place un service de fusées postales entre l’Europe et l’Amérique, ainsi une lettre normale pourra être acheminée à un coût compris entre 20 et 30 pfennigs.

Plus tard, il sera même certainement possible de piloter de telles fusées, de sorte qu’il deviendra possible de transporter des passagers à grande vitesse dans le monde entier. On pourra alors atteindre n’importe quel endroit, à partir de n’importe quel point de la surface de la Terre, en moins d’une heure.

Ce n’est que lorsque la fusée à longue portée sera devenue aussi sûre que le chemin de fer et l’avion le sont pour nous aujourd’hui, que l’on pourra envisager la fusée lunaire. A l’heure actuelle, on ne peut dire qu’une chose sur la question du voyage dans l’espace, c’est qu’il est théoriquement possible. Mais dans la pratique il y a encore un long chemin à parcourir avant que cela ne se réalise enfin. On ne peut bien sûr encore rien prédire de ce qu’il adviendra.

Ainsi la mise au point d’une fusée postale à longue portée, destiné à une exploitation commerciale, est si intéressante, surtout en cette période de chômage de masse, que toutes les compétences devraient être rassemblées pour atteindre rapidement ce but.