Horace Benedict de Saussure et Ami Argand : le côté scientifique des frères Montgolfier

Le physicien genevois Horace Bénédict de Saussure (1740-1799), 1er savant qui gravit le Mont-Blanc (1787), s’intéressa vivement à toutes les questions touchant l’air et l’atmosphère. De dix ans son cadet, le Genevois François Pierre-Ami Argand (1750-1803) est l’avant dernier des 10 enfants d’un horloger. Il fait la connaissance de H.B. de Saussure qui éveille en lui la passion des études de physique et le recommande à des savants de Paris en 1755, où il termine ensuite sa formation chez Lavoisier et Fourcroy. As de la distillation, il va s’enrichir dans le sud de la France (1780s) et s’en retourne à Genève en 1783. Au cours d’un voyage à Lyon, Argand fait la connaissance des frères Montgolfier, se lie d’amitié avec eux et devient leur collaborateur. Joseph (1740-1810) et Etienne (1745-1799) sont en pleine étude d’un phénomène qu’ils viennent de découvrir que l’on appellera les "ballons" à air chaud, puis montgolfières.

L’essai public d’Annonay du 4 juin 1783 par les frères Montgolfier (photo MAE).

Suite à diverses constatations ces ingénieux frères Montgolfier, de la papeterie de Vidalon, "manufacture royale" à Annonay (Ardèche), firent s’envoler dans leur jardin un 1er aérostat, une baudruche gonflée d’air chaud emportant son foyer, quelques mois plus tôt, le 14 décembre 1782. Deux jours plus tard ils écrivaient un compte rendu à l’Académie des sciences de Paris et poursuivaient alors divers essais. Le 4 juin 1783, une expérience publique est menée à Annonay. Un aérostat d’un diamètre de 11,70m vole durant 9’30’’ sur 2,5km. Puis cest Argand qui aura l’idée de remplacer l’air chaud du ballon par de l’hydrogène...

Parallèlement à cela, le physicien français Jacques-Alexandre-César Charles (1746-1823) veut reproduire cette expérience à l’aide de volumes de tissus vernissés mais remplis d’hydrogène. Une démonstration publique se tient à Paris le 24 août 1783, on finira par nommer ce procédé Charlière. Il est véritablement étonnant que ces 2 techniques, air chaud & gaz léger, naissent presque au même instant ! Informés, Etienne Montgolfier et Argand montent rapidement à Paris pour faire la démonstration de leur procédé. Argand participe à la fabrication d’un ballon avec un papetier parisien. Une tentative échoue le 12 septembre, lorsqu’un orage vient ruiner la montgolfière. On reconstruit et le 19 septembre c’est un grand succès lorsqu’un coq, un canard (en cage) et un mouton sont les premiers êtres vivants transportés dans le ciel en 8’ de vol, à 500m de haut, dans une gigantesque montgolfière. Argand va alors partir pour l’Angleterre propager le procédé.

A Paris, des vols captifs humains vont alors être testés par E.Montgolfier, ne dépassant pas 30m au-dessus du sol, durant octobre 1783. Mais le 21 novembre, il s’agit bien d’une révolution, lorsque le 1er vol d’une montgolfière géante (diamètre 15m, hauteur 20m) et richement décorée emporte 2 passagers à son bord, MM Pilâtre de Rozier et le Maquis d’Arlandes, s’élevant depuis Versailles noir de monde et devant le roi...

L’explication genevoise du phénomène de la force ascensionnelle

L’envol public à Paris de 3 animaux en septembre 1783 (photo MAE).

De son côté H.B. de Saussure s’est rendu en janvier 1784 de Genève à Lyon pour voir une autre expérience de J.Montgolfier (ballon "Flesselles" de 20.000m3). A son retour il pratique des expériences sur des petits ballons de papier, sur l’air chaud et s’interroge scientifiquement sur le principe élévateur des ballons des frères Montgolfier que l’on ne comprend pas encore bien et qui est attribué à la "forte odeur de la fumée électrique". En introduisant un morceau de métal chauffé à blanc dans un sac en papier, il démontre que celui-ci s’élève facilement jusqu’au plafond, sans fumée...

En Angleterre, Argand fait s’élever le 1er ballon à gaz (charlière) qui ait quitté le sol britannique, à Windsor, devant le roi (25 novembre). Au même instant, de Saussure écrit au Journal de Paris, lui communiquant ses résultats d’où il ressort que "contrairement à ce que les savants pensent à l’époque, ce n’est pas la "légèreté" de cet air qui fait monter les machines aérostatiques ; mais la chaleur de la flamme qui raréfie l’air renfermé dans ces machines, l’impulsion même de la flamme et le courant d’air ascendant qui se forme en dehors, le long des parois de ces machines lorsqu’elles sont réchauffées." De Saussure met en évidence pour la 1ère fois la puissance ascensionnelle de l’air chaud et sa lettre est publiée le 12 décembre : Lettre pour prouver que les ballons à feu s’élèvent par le moyen de la chaleur.

A partir ce ces constatations cette technique de vol va très vite évoluer et Charles met au point les soupapes de dégazage dès la fin 1783.... Ceux qui aujourd’hui se livrent au plaisir du vol à voile connaissent bien la force ascensionnelle. Grâce à l’air chaud qui, par exemple, monte d’une ville, il est possible de prendre rapidement de l’altitude, poussé que l’on est vers le ciel par une force invisible mais puissante.

Les débuts suisses du vol d’un plus léger que l’air

Essais captifs en grandeur réelle avec passager en octobre 1783 (photo MAE).

De Saussure poursuit ses expériences physiques à l’aide de petites montgolfières. Le 26 mars, il écrit une nouvelle lettre relative à ses expériences sur la présence d’électricité dans l’air, testé à l’aide d’un fil métallique accroché sous une montgolfière. Ses connaissances sont nécessaires pour réussir le décollage de la montgolfière de Xavier de Maistre, à Chambéry, le 6 mai 1784 . Dans son célèbre ouvrage "Voyages dans les Alpes" (1786), il décrit avec beaucoup de précision les expériences de la mesure de l’électricité en altitude, et tout ceci sans se fatiguer ... grâce aux ascensions d’un ballon.

Quant à la première ascension sur le sol suisse, elle se déroule le 18 janvier, un fabricant de porcelaine genevois de Nyon, nommé Thor ( ?) fait voler un ballon de papier à air chaud depuis Crans, près de Nyon jusqu’à Crassier. L’altitude atteinte est d’environ 350m et le vol dure 12’ (in Hurtersche Schafhauser Zeitung Nr.8/1784. Des montgolfières sans passagers sont aussi lancées depuis Fribourg (22 février, 3 mars) et de Bulle (24 avril). Il n’y aura que 28 essais dans toute la Suisse de janvier à septembre 1784.

En janvier 1785, Argand collabore encore avec le Français Jean-Pierre Blanchard (1753-1809) qui est le 1er homme à quitter l’Angleterre par la voie des airs (ballon à gaz) accompagné du courageux passager John Jeffries : Douvres-Calais en 2h25’ (125 ans avant Louis Blériot !). Blanchard devient célèbre dans le monde entier et fera des ascensions jusqu’au Etats-Unis. C’est à lui que l’on doit encore la première ascension humaine de Suisse, le 5 mai 1788, en s’élevant de l’Hôtel du Margrave de Bâle, drapeau bâlois en main et se posant une demi-heure après à Allschwill.

Le grand savant Horace Bénédict de Saussure va entre temps gravir le Mont-Blanc et réaliser nombre d’expériences intéressantes en montagne, tout en participant à la politique genevoise. Il termine malheureusement sa vie ruiné et paralysé. Quant à Ami Argand, il s’installe finalement à Versoix en 1787. L’une de ses grandes inventions, sa fameuse "lampe à double courant d’air", abondamment copiée, est aussi produite au bord du Léman. Une autre de ses créations, en association avec Joseph Montgolfier, consiste en un "bélier hydraulique", une machine capable d’élever l’eau des rivières au moyen de leur pente naturelle, sans roue ni pompe. La 1ère machine est construite à Versoix puis les travaux sont poursuivis en commun avec de Saussure à Paris vers la fin du siècle. Argand décède à Genève de chagrin, à 53 ans, suite à la mort de son fils.

Peu d’ouvrage sur les débuts de l’aérostation ont l’honnêteté de mentionner la participation intéressante des deux savants genevois en cette époque d’accès à la 3ème dimension. Par son explication de la force ascensionnelle de l’air chaud, de Saussure a ouvert la voie scientifique de certains aspects du vol. Par son assistance auprès des frères Montgolfier, Ami Argand a accéléré la réalisation pratique des montgolfières, des charlières, des plus légers que l’air.