Le Pirelóforo et le rubis
Toutes les montres ont des rubis. Nous savons tous qu'aujourd'hui ce ne sont pas des rubis naturels. Heureusement, nous savons aussi désormais que la qualité d'une montre ne se mesure pas au nombre de ses rubis. Pourtant, il reste beaucoup à découvrir sur ce sujet.
Saviez-vous que le « verre saphir » d'une montre est fait du même matériau que les rubis artificiels ? Saviez-vous que les rubis sont en réalité de l'oxyde d'aluminium ?
La production de ces rubis artificiels, que l'on trouve aujourd'hui dans les montres, n'a été possible que grâce à la création de fours très puissants qui atteignaient 2400ºC, au début des années 1900. À cette époque, on savait aussi dans le monde entier que le four le plus puissant (3800ºC) avait été créé par un prêtre portugais et s'appelait le Pirelóforo.
Saviez-vous que les rubis de plus de 1200 mouvements de montres sont fabriqués au Portugal, chez CIMD ?
UN MÉCANISME D'HORLOGERIE
La première machine fut montée dans la Tapada da Ajuda, à Lisbonne ; elle atteignit 2000ºC et fut capable de faire fondre du basalte. La version finale atteignait 3800ºC et pouvait faire fondre toutes les roches et tous les métaux. Mais ce qui nous intéresse vraiment ici, c'est que cet appareil reposait sur un mécanisme d'horlogerie compliqué qui permettait à toute la structure de suivre la course du soleil tout au long de la journée, ainsi que la position du caisson par rapport aux miroirs réflecteurs.
LE PIRELÓFORO
Enfant, nous avons tous découvert qu'une loupe au soleil peut devenir la plus terrible des armes mortelles, du point de vue d'une fourmi. Eh bien, en 1904, à l'Exposition universelle de Saint-Louis, aux États-Unis, une invention portugaise qui poussait cette idée à l'extrême fut primée : une invention capable de faire fondre toutes les roches et tous les métaux existants, uniquement grâce à l'énergie solaire. L'inventeur était le Padre Himalaya (Manuel António Gomes), originaire de Cendufe, et l'invention, le Pirelóforo. Le Pirelóforo se composait d'un ensemble de miroirs disposés en forme de parabole qui réfléchissaient la lumière vers un point unique, dans un caisson/four où l'on plaçait les matériaux à fondre. Toutefois, contrairement à la technique de la loupe, le Pirelóforo mesurait 13 mètres de haut et suivait les mouvements du soleil grâce à un mécanisme d'horlogerie. Cette Exposition universelle eut lieu aux États-Unis en 1904, et le Pirelóforo possédait une parabole de 80m², 6177 miroirs et mesurait 13m : il est impressionnant d'imaginer toute la logistique nécessaire au transport et au montage de l'appareil. Sur l'une des photos ci-dessus, on peut voir le système de miroirs de 13m de haut monté sur un navire. Selon le Padre Himalaya lui-même, tout ce transport et ce montage coûtèrent 40 contos en monnaie forte de l'époque. La machine fut embarquée en mai 1904 et fut prête et montée en août de la même année.
FIERTÉ PATRIOTIQUE ET VOL DU PIRELÓFORO
À la fin de l'exposition de Saint-Louis, l'appareil fut démonté et entreposé dans un entrepôt, tandis que le Padre Himalaya passa les deux années suivantes à nouer des contacts avec des scientifiques et à donner des conférences à travers les États-Unis. À son retour, il découvrit que, malgré ses dimensions énormes, le Pirelóforo avait été volé. C'était une invention de grande valeur à l'époque. Pendant l'exposition, par fierté patriotique, il avait refusé une proposition de naturalisation américaine, ainsi qu'une autre offre de 350 contos faite par les Japonais pour acheter l'appareil.
LES BREVETS
Malgré le vol du Pirelóforo, le brevet fut déposé aux États-Unis sous le numéro 707891, ce qui n'empêcha pas des appareils identiques de plus petite taille d'apparaître aux États-Unis après le vol de Saint-Louis. Au Portugal, il fut enregistré sous le brevet 3746. Voici la traduction possible du texte et des figures du brevet américain :
BREVET 707891 ÉTATS-UNIS
« À tous ceux que cela peut intéresser :
Sachez que moi, MANUEL ANTÓNIO GOMES HIMALAYA, ingénieur, sujet du Roi de Portugal, demeurant 13 rue de Buzenval, Boulogne-sur-Seine, département de la Seine, République française, ai inventé un certain Appareil Solaire nouveau et utile pour la production de hautes températures, dont la description suivante est complète, claire et exacte.
Cette invention concerne un appareil solaire pour la production de hautes températures, en particulier dans les recherches métallurgiques et chimiques qui exigent des températures supérieures à celles des fours ordinaires, y compris le four électrique.
L'appareil comprend une surface réfléchissante disposée de manière à faire converger les rayons solaires vers un foyer restreint placé au centre d'un four, d'un creuset ou d'un autre récepteur ; ce four ou autre réceptacle peut, si on le souhaite, être placé entièrement à l'extérieur du système réflecteur.
Il comprend en outre des moyens pour régler ou orienter l'appareil de façon à maintenir la convergence des rayons sur le foyer choisi, quelle que soit la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon.
Il comprend également un type de four ou de récepteur de chaleur spécialement construit pour les besoins de mon invention.
Je vais maintenant décrire mon dispositif en me référant aux dessins annexés, dans lesquels la Figure 1 est une coupe selon l'axe d'un paraboloïde de révolution ABG, dont la partie proche du sommet est coupée suivant X Y perpendiculairement à l'axe et dans lequel est découpé un secteur tronqué ab 0 (Z, formant une partie essentielle de l'appareil. Les Fig. 1, 1 et 1 sont des vues illustrant des modifications de la forme des éléments qui composent le réflecteur.
La Fig. 2 montre en plan et à échelle réduite le même paraboloïde tronqué ABXY de la Fig. 1, divisé en huit secteurs S à S montés sur un axe horizontal DD, disposés perpendiculairement à l'axe du paraboloïde de révolution au niveau du foyer Z et soutenus au moyen de deux colonnes 1 1, pouvant être déplacées sur la piste circulaire 2.
La Fig. 3 montre en plan et en position de travail le secteur de paraboloïde tronqué abcd des Fig. 1 et 2, dirigeant les rayons solaires à l'intérieur d'un creuset E, le soleil étant à la verticale.
La Fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne MN de la Fig. 3.
La Fig. 5 est une forme modifiée de la disposition représentée ci-après.
La Fig. 6 (image non disponible) est une vue de face du système réflecteur de la Fig. 5, en coupe suivant la ligne PQ de la Fig. 1.
La Fig. 7 montre, en partie en coupe verticale, deux systèmes réflecteurs placés dos à dos de manière à former deux foyers dans deux fours symétriquement opposés.
La Fig. 8 est une vue en plan, à échelle réduite, du dispositif représenté à la Fig. 7.
La caractéristique essentielle de l'invention consiste dans l'utilisation d'une surface réfléchissante formée par un secteur d'un paraboloïde de révolution a 6 0 (Z, Fig. 1. capable de réfléchir un pinceau conique de rayons solaires a 5 Z, Fig. 2 à 8, dont l'angle au sommet est suffisamment aigu pour que le foyer Z se forme au centre du four ou autre récepteur E et pour produire une température très élevée. En effet, le paraboloïde de révolution et les surfaces semblables, bien qu'ils constituent la forme idéale d'appareil optique pour concentrer les rayons solaires en un foyer physiquement parfait, ne peuvent pas former un foyer utilisable en pratique, car les rayons réfléchis qui atteignent le foyer de tous les côtés de la figure ne peuvent pas être concentrés au centre d'un four ou d'un récepteur pour le chauffer. Ils ne peuvent chauffer qu'autour et à l'extérieur d'un creuset ou d'une chaudière. De ce fait, les températures obtenues sont relativement faibles, et les pertes de chaleur par rayonnement et par réflexion sont très importantes. Mon invention repose sur le principe de la décomposition du paraboloïde de révolution en autant de parties qu'il est nécessaire pour obtenir une portion de paraboloïde capable de produire un foyer pratique et facilement utilisable dans les recherches métallurgiques et dans toutes les branches des essais industriels où de très hautes températures sont nécessaires. Ce résultat est obtenu en coupant au sommet un paraboloïde de révolution suivant la ligne XY, Fig. 1, en divisant le tronc de paraboloïde ainsi obtenu en, par exemple, huit parties ou secteurs S à S, Fig. 2, et en réglant ou en orientant convenablement l'un de ces secteurs, comme il sera décrit. L'ouverture ou l'arc de ce secteur de paraboloïde ab 0 d, que pour plus de simplicité j'appellerai réflecteur, Fig. 1, 2 et 3, est de préférence d'environ quarante-cinq degrés, mais elle peut être plus grande ou plus petite, selon les circonstances. Ce secteur peut être découpé sur un ou plusieurs côtés ou sur tous les côtés, prenant alors la forme d'un tronc de secteur de paraboloïde, qui est celle représentée sur les dessins, ou celle d'un cercle, d'une ellipse, d'un polygone ou d'une autre forme. Ce réflecteur peut être formé d'une ou plusieurs parties ou éléments d'un paraboloïde, dont la forme peut varier ; autrement dit, chacun des éléments qui forment le réflecteur peut avoir la forme d'un trapèze K, qui est celle illustrée sur les Fig. 1 à 8, ou d'un cercle, Fig. 1. »
LE RUBIS SYNTHÉTIQUE
Trois ans avant la présentation du Pirelóforo, en 1902, Auguste Verneuil accomplit un exploit qui allait transformer l'horlogerie jusqu'à nos jours. Ce chimiste français, professeur au Conservatoire des Arts et Métiers de Paris, réussit pour la première fois à créer des rubis synthétiques par un procédé de frittage. La difficulté de la création des premiers rubis synthétiques, encore utilisés aujourd'hui dans toutes les montres mécaniques, tient au fait que le matériau qui les compose, l'oxyde d'aluminium, doit être chauffé jusqu'à 2400ºC. Ce n'est qu'avec la création d'un four capable d'atteindre ces températures qu'il fut possible de créer ce nouveau matériau. Peut-être que si Auguste Verneuil avait connu le Padre Himalaya et son Pirelóforo, qui atteignait 3800ºC, tous deux auraient profité des découvertes de l'autre.
RUBIS et VERRES DE MONTRE
Les rubis synthétiques, comme leurs équivalents naturels, sont des corindons, c'est-à-dire de l'oxyde d'aluminium. Dans le processus de fabrication industrielle, le composant de base, l'alumine (oxyde d'aluminium), subit une série d'opérations, à savoir purification, chauffage, fusion et cristallisation, dont résultent des morceaux de rubis artificiel en forme de poire. On ajoute de l'oxyde de chrome pour obtenir la couleur rouge des rubis naturels. Pour les verres saphir, la méthode est la même, mais on n'ajoute pas d'oxyde de chrome. La fabrication à grande échelle a permis de produire des quantités abondantes de ces pierres synthétiques, de qualité plus homogène que celles que l'on trouve dans la nature. Le commerce de la joaillerie absorbe la plupart de ces pierres. En horlogerie, le coût des rubis venait surtout de la main-d'œuvre nécessaire pour les percer et les sertir, car le coût de la matière première était relativement faible. Cela dit, il faut noter que, du début au produit fini, environ 90% du rubis est détruit, seuls les 10% restants étant utilisables pour les montres. Jusqu'en 1930, les pierres de rubis étaient serties dans des chatons en laiton ; on adopta ensuite la technique du chassage (par pression) dans les platines, ce qui réduisit encore les coûts de production.
Note :
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Bibliographie et sources
Documentaire :
À Porta da História Padre Himalaya|ép. 713 déc. 201 - voir (25min)
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Références :
ARAUJO, A, Lopes - Centenário do Nascimento do Padre
Manuel António Gomes Himalaia, Arcos de Valdevez, 1972.
COSTA, Avelino de Jesus da, article « Himalaia » in Dicionário de História de Portugal (dir. Joel Serrão), Lisboa, Iniciativas Editoriais, 1965, vol. II
GOMES, (HIMALAIA) - Manuel António, Mémoire descriptif déposé à l'appui de la demande d'un Brevet d'Invention (...) par Monsieur Himalaya, (dactylographié), Paris, 1899.
GONÇALVES, José - O sábio inventor português Himalaia, Braga, s.d.
MESQUITA, Alfredo de - « O Padre Himalaya e o seu Invento », in Serões, n° 1, Livraria Ferreira e Oliveira, Lda., Lisboa, juillet 1905, pp. 23-27.
New York Times - édition du 12 mars 1905.
TINOCO, Alfredo, - « O Padre Himalaia - Um precursor português do aproveitamento da Energia Solar. O Pirelióforo », in Actas e Comunicações do I Encontro Nacional sobre o Património Industrial, vol. II, pp. 95-108, Coimbra Editora, 1990.
VILLECHENON, Florence Pinot de - Les Expositions Universelles, P.U.F. Paris, 1992.
Hemeroteca Digital de Lisboa http://hemerotecadigital.cm-lisboa.pt
Occidente – Revista Illustrada de Portugal e do Estrangeiro, 29e année ; volume XXIX ; n° 1003 – 10 nov. 1906
Serões – Revista mensal illustrada n° 1 – juil. 1905
Portugal na Exposição Universal de 1904 – O padre Himalaia e o Pirelióforo ; texte d'Alfredo Tinoco ; Cadernos de Sociomuseologia ; n° 42 – 2012. Disponible sur http://recil.grupolusofona.pt/handle/10437/4545
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