The atmospheric steam engine

Par Laura Whitfield

Thomas Newcomen naît en 1664 à Dartmouth, dans le Devon, quincaillier et forgeron — un homme d'atelier, non d'université. Les mines de Cornouailles et des Midlands se noyaient. À mesure que les puits s'enfonçaient, l'eau s'infiltrait plus vite que les pompes à chevaux ne pouvaient la relever, et les plus riches filons d'Angleterre gisaient sous l'eau, inaccessibles. Newcomen, qui vendait des outils de fer aux districts miniers, comprenait le problème en artisan : non comme une théorie, mais comme de l'argent perdu et des hommes noyés. Il passa une décennie, avec son assistant John Calley, à construire une machine capable de faire ce que les chevaux ne pouvaient pas.

La machine atmosphérique qu'il érigea en 1712 dans une mine de charbon du Staffordshire fonctionnait sur le principe de condensation de Papin : la vapeur emplissait un grand cylindre de laiton, on y injectait de l'eau froide, la vapeur se condensait, et la pression de l'atmosphère enfonçait le piston — tirant, par un balancier, les tiges de pompe qui relevaient l'eau du puits. Elle était énorme, d'une inefficacité grotesque, brûlant des montagnes de charbon — mais au carreau de la mine le charbon ne coûtait presque rien, et la machine tournait jour et nuit sans fatigue, sans fourrage, sans écurie. En quinze ans, plus d'une centaine de machines de Newcomen pompaient sur les bassins houillers britanniques, et le modèle gagna la France, la Belgique et la Hongrie. L'appétit de la machine pour le charbon fixa même la géographie de l'industrie : les premières usines se grouperaient là où le charbon était bon marché, une géographie de l'énergie qui marque encore la Grande-Bretagne.

Newcomen mourut en 1729, homme respecté mais non fortuné, son invention déjà la pompe standard du monde minier. James Watt, chargé des décennies plus tard de réparer une machine de Newcomen à l'université de Glasgow, remarquerait combien de vapeur — combien de charbon, combien d'argent — la machine gaspillait à réchauffer son cylindre à chaque course, et le condenseur séparé naquit. La machine atmosphérique elle-même fut obsolète en une vie d'homme. Mais ce fut la première machine à convertir la chaleur en travail utile à l'échelle industrielle, la preuve que la vapeur n'était pas un jouet de philosophe mais un fait économique. Tout ce que Watt améliora, Newcomen l'avait d'abord rendu réel. Les machines se multiplièrent comme des poneys de mine. En 1733, plus d'une centaine travaillaient en Grande-Bretagne ; en quelques décennies, elles pompaient en France, en Belgique, en Hongrie et en Espagne. John Smeaton, le grand ingénieur civil, les mesura et les améliora, tirant plus de travail de chaque boisseau de charbon. Les maisons de machine — massives tours de pierre dont le grand balancier oscillait à travers le mur — devinrent des repères des bassins houillers, et les hommes qui les entretenaient formèrent la première génération de mécaniciens, un métier nouveau. Trevithick raillerait plus tard la machine atmosphérique comme une relique, mais il construisit ses machines à haute pression sur le marché qu'elle avait créé : chacun croyait déjà que la vapeur pouvait faire un travail utile, car pendant soixante ans les machines de Newcomen l'avaient fait, course après course, jour et nuit.

Impact sur la civilisation

La machine de Newcomen assécha les mines, et des mines asséchées signifiaient du charbon bon marché, et du charbon bon marché signifiait que la révolution industrielle avait son combustible. Avant 1712, les filons profonds d'Angleterre étaient inexploitables ; après la machine atmosphérique, ils formaient la réserve d'énergie du monde. La machine prouva aussi une proposition qui changea tout : qu'une machine pouvait brûler du combustible pour faire le travail de dizaines de chevaux, en continu, partout où le charbon pouvait parvenir. Cette proposition, c'est l'âge de la vapeur tout entier en germe — usines, chemins de fer, navires à vapeur la présupposent. La machine de Newcomen fut elle-même supplantée, à juste titre : celle de Watt faisait le même travail avec un quart du charbon. Mais la supplantation n'est pas l'effacement. Chaque turbine à vapeur qui tourne aujourd'hui dans une centrale admet de la vapeur pour produire un travail puis la condense — le cycle de Newcomen, raffiné au-delà de toute reconnaissance, convertit encore la chaleur en puissance trois siècles plus tard.