La Fusée de Stephenson

La fusée de Stephenson (The Rocket) était une locomotive à vapeur révolutionnaire inventée en 1829 par l'ingénieur britannique Robert Stephenson (1803-1859). En échange d'un prix en espèces, une compétition de démonstration avait été organisée pour trouver la meilleure locomotive dans le cadre du concours de Rainhill. La Fusée l'emporta et fut donc utilisée pour tirer les wagons de la première ligne de train interurbaine reliant Liverpool à Manchester, ouverte en septembre 1830.

La machine à vapeur

La machine à vapeur fut peut-être l'invention la plus importante de la révolution industrielle. Au départ, il s'agissait d'une pompe à vapeur inventée par Thomas Savery (c. 1650-1715) et brevetée en 1698. Thomas Newcomen (1664-1729), un quincaillier de Dartmouth, adapta la conception de Savery et en augmenta considérablement la puissance. La pompe du moteur à vapeur de Newcomen fut utilisée pour la première fois dans une mine de charbon à Dudley dans les Midlands en 1712. Le bond en avant suivant fut dû à l'ouvrier écossais James Watt (1736-1819), qui, en 1778, avait considérablement réduit la consommation de carburant de sa machine. Alors que la machine à vapeur continuait à évoluer vers une source d'énergie à haute pression, les possibilités d'utilisation d'une telle machine augmentèrent.

En 1801, Richard Trevithick (1771-1833) inventa le premier véhicule à vapeur. La machine de Trevithick était pas mal, mais son véritable problème était le mauvais état des routes à cette époque. L'inventeur résolut le problème en 1803 en faisant rouler son véhicule sur des rails spécialement construits pour lui. L'idée d'un train à vapeur était née.

Les investisseurs y virent un moyen de mettre au défi la domination des bateaux fluviaux et des canaux comme principal moyen de transport de marchandises en Grande-Bretagne et des diligences pour le transport de passagers. Les canaux étaient coûteux à creuser, les bateaux de canal étaient limités dans le poids des marchandises qu'ils pouvaient transporter, et la négociation des pentes par les écluses de canal prenait beaucoup de temps. Le temps nécessaire au transport des marchandises par la mer était satisfaisant, mais leur acheminement des grands ports vers d'autres zones urbaines était lent et coûteux, comme le souligne cette citation de 1830 du journal The Observer: "Les marchandises arriveraient en moins de temps de New York à Liverpool qu'il n'en faudrait ensuite pour les transporter de Liverpool à Manchester." La vitesse moyenne d'un bateau de canal sur son trajet d'une destination à l'autre était d'environ 4,8 km/h (3 mph). Les véhicules à vapeur semblaient offrir beaucoup plus de vitesse et, par conséquent, de grandes économies de coûts. En même temps, les diligences étaient très lentes et très inconfortables pour les voyageurs. Ce qu'il fallait vraiment pour révolutionner ces deux domaines traditionnels du transport, c'était une locomotive plus puissante et plus fiable que celle de Trevithick.

Stephenson & Co.

Une brillante équipe père-fils fit son apparition: George Stephenson (1781-1848) et Robert Stephenson, tous deux ingénieurs de profession. En 1823, ils créèrent leur propre société, Stephenson & Co, qui se concentrait sur les locomotives destinées à être utilisées dans les mines de charbon pour transporter le charbon sur de courtes distances au niveau du bassin houiller. Le 27 septembre 1825, George Stephenson fit fonctionner avec succès sa locomotive Locomotion 1. Ce train transporta les premiers passagers de Stockton à Darlington, dans le nord-est de l'Angleterre. Ce succès incita d'autres villes plus importantes à construire leurs propres lignes ferroviaires, plus ambitieuses. La course était lancée pour voir qui pourrait concevoir le meilleur train pour de tels projets. George Stephenson était déjà employé comme ingénieur en chef pour la Stockton and Darlington Railway, et Robert Stephenson avait bricolé des moteurs toute sa vie. Les Stephenson, et en particulier Robert, étaient désireux de montrer qu'ils pouvaient concevoir la meilleure locomotive de Grande-Bretagne, et c'était une cause à laquelle ils croyaient absolument. Robert Stephenson dit un jour : "...comptez sur moi, les locomotives ne seront pas lâchement abandonnées. Je me battrai pour elles jusqu'au bout. Elles sont dignes d'un conflit."

Le concours de Rainhill

Robert Stephenson testa sa toute dernière invention lors du concours de Rainhill qui tenait à Rainhill entre Liverpool et Manchester en octobre 1829. Il s'agissait d'un concours destiné à trouver la meilleure locomotive pour la nouvelle ligne ferroviaire qui devait relier ces deux villes. C'étaient les directeurs de la Liverpool & Manchester Railway Company (L&MR) qui avaient organisé la compétition. Les machines des participants devaient être autopropulsées et capables de tirer plusieurs wagons. Pour encourager les participants, un très beau prix en espèces de 500 £ était offert à la locomotive gagnante (environ 42 000 £ ou 50 000 $ aujourd'hui). Cette mesure incitative fonctionna puisque dix inventeurs promirent de participer, même si seuls six d'entre eux réussirent à présenter leur fantastique machine.

L'une d'entre elles, Cyclopède, était en fait propulsée par deux chevaux debout sur une courroie d'entraînement pour faire bouger les roues en dessous et n'était donc pas vraiment dans la course. L'effort de Cyclopède connut une fin peu glorieuse lorsqu'un cheval perça le dispositif. Un autre participant utilisa un moteur adapté provenant d'une diligence et n'avait donc pas la puissance nécessaire pour rivaliser avec les autres. La troisième locomotive merveilleuse mais étrange qui échoua était une voiture actionnée par la force musculaire de deux hommes. Cet engin était très beau à voir, mais pas vraiment utile pour un futur exploitant de ligne ferroviaire. En conséquence de ces échecs, le concours se transforma en une course à trois.

Les règles du concours en termes de spécifications de conception étaient un peu vagues au début. Les limitations comprenaient un budget total ne dépassant pas 550 £ pour la construction de la locomotive et que le moteur à vapeur n'utilise pas une pression supérieure à 50 livres par pouce carré. Chaque locomotive devait effectuer dix allers-retours sur un tronçon de voie ferrée spécialement construit de 2,4 kilomètres de long. Il fallait tirer un certain poids, jusqu'à 20 tonnes, pour simuler des voitures de passagers et du fret. Pour s'assurer de la fiabilité des locomotives, elles devaient toutes faire le plein de carburant et refaire les dix allers-retours. La vitesse minimale prévue était de 16 km/h (10 mph). Les directeurs du L&MR fournirent gracieusement tout le charbon nécessaire au concours.

Un comité de trois juges experts observait le déroulement des épreuves et prenait de nombreuses notes. La vitesse et le temps nécessaire pour effectuer les parcours n'étaient pas les seules choses que les juges examinaient. La régularité de la locomotive, sa fiabilité, sa puissance de traction et sa consommation totale de carburant et d'eau au cours des essais étaient également importantes. Les neuf jours d'essais captèrent l'intérêt de la presse et du public. Plus de 10 000 personnes y assistèrent et beaucoup parièrent sur la locomotive qui selon eux serait vistorieuse.

Conception de la Fusée

Les trois concurrents sérieux pour le prix étaient Novelty, Sans Pareil et la Fusée de Robert Stephenson. La Novelty était la plus rapide des trois, mais elle avait des problèmes de fiabilité et ne put terminer les essais à cause de l'explosion d'un joint de chaudière. Son apparence n'inspirait pas trop confiance non plus, elle ressemblait à une machine à vapeur coincée sur un chariot. Sans Pareil avait été conçue par Timothy Hackworth (1786-1850). C'était une bonne locomotive, mais pas aussi innovante que la Fusée. Stephenson considérait certainement Hackworth comme son principal rival, mais il n'avait pas à s'inquiéter car Sans Pareil dépassait le poids limite de six tonnes fixé pour la compétition. La locomotive fut quand même autorisée à concourir mais fut disqualifiée pour le prix en espèces.

La Fusée fut construite à Newcastle dans les usines de la société Stephenson. La machine utilisait quatre roues actionnées par la machine à vapeur qui brûlait du charbon comme combustible et qui consommait de l'eau douce fournie dans un réservoir. La locomotive n'était pas une conception entièrement nouvelle en soi, mais un assemblage d'idées existantes avec quelques modifications importantes qui créaient un nouvel ensemble de technologies. C'était là tout le génie de Stephenson. L'une des principales innovations était en fait l'idée de Henry Booth (1788-1869), un directeur du L&MR, qui consistait à utiliser non pas le conduit unique habituel entre le foyer et la cheminée, mais de nombreux tubes étroits, appelés plus tard chaudière multitubulaire. Le tuyau de soufflage de la Fusée constituait un autre progrès, car il créait un courant ascendant qui donnait plus de puissance au moteur en intensifiant la vapeur. En théorie, le moteur autorégulé de la Fusée était plus efficace et plus puissant que toutes les locomotives jamais vues. Mais fonctionnerait-il en pratique ? Stephenson était confiant. En hommage aux diligences qu'il espérait mettre hors service, la Fusée de 4,3 tonnes était peinte en jaune et noir.

La Fusée, lorsqu'elle n'était pas ralentie par des wagons, atteignait une vitesse de pointe d'au moins 48 km/h, mais sa vitesse moyenne pendant les essais fut plus modeste, soit 19,3 km/h, lorsqu'elle tirait environ 12 tonnes (les organisateurs avaient réduit le tonnage initial de la compétition car ils voulaient voir la vitesse possible d'un service réservé aux passagers). Aujourd'hui, ces vitesses ne sont pas impressionnantes, mais à l'époque, elles représentaient un grand bond en avant, et ceux qui assistèrent aux essais furent étonnés de la vitesse que pouvaient atteindre ces gros tas de métal. La fusée eut un incroyable succès.

Premier chemin de fer interurbain

Les propriétaires du L&MR commandèrent aux Stephenson quatre autres locomotives, qui étaient des adaptations améliorées de la Fusée. Le L&MR acheta également Sans Pareil pour 550 £ et le mit en service. La ligne Liverpool-Manchester, le premier service interurbain, fut inaugurée le 15 septembre 1830 en présence d'un personnage d'importance, un grand héros de guerre: le duc de Wellington. L'actrice Fanny Kemble, passagère de l'un des voyages publicitaires précédant le lancement, donna la description suivante de son expérience dans une lettre à un ami :

On nous a présenté la petite locomotive qui devait nous entraîner sur les rails. Elle (car ces curieux petits chevaux de feu sont tous des juments) se composait d'une chaudière, d'un poêle, d'une petite plate-forme, d'un banc et, derrière le banc, d'un baril contenant assez d'eau pour qu'elle n'ait pas soif pendant quinze milles, le tout n'étant pas plus gros qu'un camion de pompiers ordinaire. Elle marche sur deux roues, qui sont ses pieds, et sont mues par des pattes d'acier brillant appelées pistons... les charbons, qui sont son avoine, étaient sous le banc, et il y avait un petit tube de verre fixé à la chaudière, avec de l'eau dedans, qui indique si elle est pleine ou vide quand la créature veut de l'eau, qui lui est immédiatement acheminée de ses réservoirs....Ce petit animal ronflant, que j'avais presque envie de caresser, fut alors attelé à notre voiture, et M. Stephenson m'ayant emmené avec lui sur le banc de la machine, nous nous mîmes en route à environ dix milles à l'heure. (Dugan, 11)

La ligne connut un succès fulgurant et transporta rapidement 1 200 passagers par jour. Les trains propulsés par la Fusée roulaient à 40 km/h et transportaient des marchandises en plus des personnes. Il s'agissait bel et bien d'un nouveau départ pour les transports.

L'engouement pour les chemins de fer

La Fusée fut reconstruite en 1831, grâce à de nouvelles innovations dans la conception des locomotives, mais elle devint obsolète en l'espace d'une décennie, les moteurs de train étant de plus en plus grands, puissants et rapides. Les lignes de chemin de fer s'étendirent rapidement, elles aussi. En 1838, Birmingham fut reliée à Londres, et en 1841, les passagers pouvaient prendre le train de la capitale à Bristol. Les voies ferrées se répandirent si rapidement dans toute la Grande-Bretagne que le phénomène fut baptisé la "Railway Mania". En 1870, on comptait plus de 24 000 kilomètres de voies ferrées. L'idée se répandit dans le monde entier ; la première ligne ferroviaire en service aux États-Unis fut établie en 1833 et reliait New York à Philadelphie. En 1875, les États-Unis avaient trois fois et demie plus de voies ferrées que la Grande-Bretagne. Pour de nombreuses destinations, les passagers n'avaient plus à braver les calèches lentes et inconfortables qui étaient auparavant le seul moyen de parcourir de longues distances par voie terrestre. La vitesse et le confort étaient désormais ce à quoi les voyageurs s'attendaient.

Robert Stephenson poursuivit sa prodigieuse carrière dans les chemins de fer, en diversifiant ses compétences d'ingénieur pour construire plusieurs ponts, dont le pont Britannia dans le nord du Pays de Galles. La Fusée de Stephenson était exposée au Musée des Sciences de Londres, mais elle est actuellement prêtée pour 10 ans au National Railway Museum de York (2019-2029). Il existe également une réplique en état de marche dans ce même musée.