James Hart Wyld : Le moteur qui se refroidissait lui-même

Le 10 décembre 1938, à New Rochelle, dans l'État de New York, un petit groupe d'amateurs a mis à feu un moteur-fusée qui ne s'est pas autodétruit. Quatre-vingt-dix livres de poussée, treize secondes et — point crucial de l'exercice — aucune brûlure de la paroi. Jusque-là, chaque moteur-fusée à propergol liquide construit était engagé dans une course contre son propre échappement, suffisamment chaud pour faire fondre la chambre qui le contenait. Le moteur de James Hart Wyld a résolu le problème en le retournant : il a fait circuler le propergol froid dans une chemise autour de la chambre avant la combustion, de sorte que le carburant refroidissait le moteur et que le moteur préchauffait le carburant. Rien n'était gaspillé. Tous les moteurs-fusées à propergol liquide construits depuis lors fonctionnent selon ce principe.

Princeton et un livre

Le dossier biographique de Wyld est mince et incohérent : les comptes rendus standards divergent sur son lieu de naissance, soit 1912 à New York, soit 1913 à Pompton Lakes, dans le New Jersey. Ce qui est admis, c'est qu'il a fait ses études à la Harvey Preparatory School de Hawthorne (New York), à Salisbury dans le Connecticut, puis à Princeton, où il a obtenu une licence en génie mécanique en 1935.

Ce qui a transformé un ingénieur en mécanicien en un passionné de fusées est un livre : The Conquest of Space (La Conquête de l'espace) de David Lasser, membre fondateur de ce qui était alors l'American Interplanetary Society, devenue plus tard l'American Rocket Society (ARS). Le livre de Lasser soutenait que le vol spatial était un problème d'ingénierie plutôt qu'une fantaisie, et Wyld a rejoint la Société — les sources situent son adhésion entre 1931 et mars 1935. L'ARS était la première organisation privée de construction de fusées aux États-Unis : un groupe de passionnés, d'écrivains et d'ingénieurs sans financement public, testant des moteurs sur des terrains vagues.

L'idée régénérative

L'obstacle auquel ils étaient tous confrontés était la chaleur. Un moteur à propergol liquide génère des températures bien supérieures au point de fusion de tout matériau de chambre disponible dans les années 1930, et le résultat standard d'un test de mise à feu était une tuyère percée en quelques secondes. Les solutions évidentes — parois plus épaisses, alliages exotiques, durées de combustion plus courtes — coûtaient toutes en poussée, en masse ou en utilité.

En 1936, Wyld a conçu la réponse, qu'il a baptisée M-15 : une tuyère à double paroi à travers laquelle le propergol circule avant la combustion. Le carburant devient le réfrigérant. Il absorbe la chaleur qui, sinon, détruirait la chambre et renvoie cette chaleur dans le processus de combustion au lieu de la dissiper, de sorte que le moteur fonctionne plus froid et plus fort. C'est l'une de ces idées qui semble évidente rétrospectivement, mais qui ne l'était pour personne à l'époque.

Il a publié le concept dans Astronautics en avril 1938, et le test réussi a suivi en décembre. En juillet 1941, des versions raffinées de la conception produisaient 125 livres de poussée moyenne soutenue. En novembre 1941, la Société a fait la démonstration du moteur à la marine américaine, intéressée par le décollage assisté par fusée pour les avions opérant sur des ponts courts.

Reaction Motors

Le 16 décembre 1941, neuf jours après Pearl Harbor, Wyld et quatre collègues de l'ARS ont incorporé Reaction Motors, Inc., la première société commerciale de fusées aux États-Unis. Wyld a occupé les postes de secrétaire et de directeur de la recherche. Ce fut une transition extraordinaire : d'une société d'amateurs tirant des moteurs de quatre-vingt-dix livres dans un champ à un fabricant parrainé par la marine, en quelques semaines, grâce à un seul principe de conception.

La société a rapidement pris de l'ampleur. Les unités JATO (décollage assisté par jet) en temps de guerre ont atteint 3 400 livres de poussée d'ici 1943, et au milieu de la décennie, les moteurs RMI produisaient 6 000 livres. Le 6000C-4, un moteur à quatre chambres dont la lignée remonte directement à la petite unité à refroidissement régénératif de 1938, fut le moteur installé dans le Bell X-1. Cet avion devint le premier véhicule habité à franchir le mur du son.

Wyld n'a pas vécu assez longtemps pour voir une grande partie de ce qui a suivi. Il est décédé en 1953, d'une maladie cardiaque, à l'âge de quarante et un ans.

Pourquoi James est appelé un génie

Le verdict honnête est que Wyld n'était pas un génie au sens d'un intellect large ou créateur de systèmes ; c'était un homme qui a eu une idée extrêmement bonne et l'a exécutée. Mais l'idée mérite une attention particulière, car sa qualité est inhabituelle. Le refroidissement régénératif est une inversion : il prend ce qui détruit la machine et le dirige vers ce qui fait fonctionner la machine. La chaleur, l'ennemi, devient du propergol préchauffé, un atout. Ce recadrage — transformer une perte en un gain — est une espèce reconnaissable de perspicacité technique, et c'est plus rare qu'une intelligence incrémentale. C'est aussi le genre d'idée qui ne peut venir que de quelqu'un qui a réfléchi attentivement à la destination réelle de l'énergie dans un système, plutôt qu'à la manière de blinder le système contre elle.

La prétention à la distinction est corroborée de manière externe et inhabituellement bien pour une figure aussi obscure. Sa conception de refroidissement régénératif « est devenue la base de tous les moteurs-fusées modernes à propergol liquide » — une phrase qui peut être dite à propos de très peu de décisions d'ingénierie. Le Smithsonian expose son moteur de 1942. L'American Institute of Aeronautics and Astronautics a nommé son prix de propulsion en son honneur. Il y a un cratère sur la Lune nommé Wyld.

L'argument contraire est réel. Il a produit une innovation, au milieu de la vingtaine, et a passé le reste d'une courte carrière en tant que directeur de recherche à la commercialiser plutôt qu'à y ajouter quelque chose. Il n'était pas théoricien et n'a apporté aucune contribution aux mathématiques ou à la physique de la propulsion. D'autres en Europe convergeaient vers des systèmes de refroidissement similaires à la même époque, et sa priorité est américaine plutôt que mondiale. Il est invisible dans les histoires populaires du vol spatial, qui préfèrent von Braun et Goddard. Ce que les archives soutiennent, ce n'est pas un génie acclamé, mais une seule idée technique décisive, trouvée tôt, prouvée avec peu de moyens, et toujours présente sous chaque fusée qui vole.

Héritage

La ligne de New Rochelle en 1938 au Bell X-1 est courte et directe, et elle ne s'est pas arrêtée là. Le refroidissement régénératif est standard dans tous les moteurs à propergol liquide sérieux construits depuis — ceux qui ont lancé Mercury et Apollo, ceux qui volent aujourd'hui. C'est maintenant tellement supposé que c'est rarement nommé. La vie même de Wyld n'a laissé presque aucune trace : pas de mémoire, pas de photographies célèbres, des dossiers de naissance contestés, un décès à quarante et un ans dans une ville du New Jersey. Son monument est une décision de conception si solide qu'elle n'a jamais eu besoin d'être remplacée, un moteur derrière une vitre au National Air and Space Museum, et un cratère sur la Lune qui porte son nom.