ثيودور فون كارمان: المهندس الذي سمى حدود الفضاء

يمثل خط يقع على ارتفاع 100 كيلومتر تقريبًا فوق مستوى سطح البحر، بموجب اتفاقية دولية، المكان الذي ينتهي فيه الغلاف الجوي ويبدأ الفضاء. يحمل هذا الخط اسم مهندس مجري المولد أصر، حتى نهاية حياته، على أن يُطلق عليه لقب مهندس بدلاً من عالم، لأنه كما كان يقول: "العالم يصف ما هو موجود، والمهندس يخلق ما لم يكن موجودًا من قبل". قضى ثيودور فون كارمان ستة عقود في فعل ذلك بالضبط، وساعد على طول الطريق في اختراع هندسة الصواريخ الأمريكية من لا شيء تقريبًا.

الصبي الذي حاول والده إبطاء تقدمه

وُلد فون كارمان في بودابست عام 1881 لعائلة بارزة؛ وكان والده مور، وهو مصلح تعليمي معروف، منزعجًا جدًا من قدرة ابنه البالغ من العمر ست سنوات على ضرب أرقام كبيرة ذهنيًا لدرجة أنه ثبط عزيمته بنشاط عن التدريب المتقدم في الرياضيات، خوفًا من أن يصبح ثيودور "طفلاً معجزة ومسخًا". لم تؤدِ هذه الاستراتيجية إلا إلى تأخير الأمور؛ فقد فاز فون كارمان بأعلى جائزة طلابية في المجر في الرياضيات والعلوم قبل دراسة الهندسة الميكانيكية في جامعة جوزيف التقنية الملكية في بودابست، وتخرج عام 1902. ذهب إلى غوتنغن في عام 1906 للعمل تحت إشراف لودفيج براندتل، والد الديناميكا الهوائية الحديثة، وحصل على الدكتوراه في عام 1908 في رياضيات الانبعاج الهيكلي، ثم قاد معهد الطيران في جامعة آخن التقنية (RWTH Aachen) منذ عام 1913، وتوقف عمله لفترة وجيزة بسبب الخدمة في تصميم نموذج أولي مبكر لطائرة هليكوبتر للجيش النمساوي المجري في الحرب العالمية الأولى.

بناء برنامج طيران وفضاء أمريكي من نفق رياح

جذب معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) فون كارمان إلى باسادينا في عام 1926 للمساعدة في بناء نفق رياح، وبحلول عام 1930، ومع تزايد حذره من التوجه السياسي لأوروبا، قبل منصب المدير بدوام كامل لمختبر غوغنهايم للطيران التابع للمعهد، وجلب والدته وأخته إلى كاليفورنيا معه. وهناك بنى أحد برامج الطيران الرائدة في البلاد، وعندما بدأ طالب دراسات عليا يدعى فرانك مالينا في تجربة الدفع الصاروخي في منتصف الثلاثينيات، دعم العمل بدلاً من رفضه باعتباره خيالًا علميًا. عندما طلب فيلق الطيران بالجيش من المعهد في عام 1936 تطوير صواريخ إقلاع بمساعدة نفاثة للطائرات العسكرية، ساعد فون كارمان - نظرًا لأن الجامعة لن تدير عملية صناعية بنفسها - في تأسيس شركة إيروجيت للهندسة لبنائها، وعمل جنبًا إلى جنب مع مالينا والكيميائي غريب الأطوار جاك بارسونز. أصبحت تلك المجموعة الصاروخية، التي تم إضفاء الطابع الرسمي عليها في عام 1944 باسم مختبر الدفع النفاث (JPL) مع فون كارمان كمدير مؤسس، المؤسسة التي ستبني لاحقًا أول قمر صناعي أمريكي والمستكشفات الروبوتية التي وصلت إلى كل كوكب في النظام الشمسي.

الدوامات والجسور وحاجز الصوت

استندت السمعة العلمية لفون كارمان إلى موهبة غير عادية في العثور على الافتراض الرياضي المبسط الذي جعل مشكلة مستعصية في ديناميكا الموائع قابلة للحل، وهي موهبة نسبها المؤرخ توماس هيوز تحديدًا إلى "عبقريته". ارتبط اسمه بظواهر في جميع أنحاء المجال: شارع دوامات فون كارمان، وهو النمط المتناوب من الدوامات التي تنفصل خلف جسم يتحرك عبر مائع، لا يزال عنصرًا أساسيًا في ديناميكا الموائع التمهيدية وخطرًا حقيقيًا يجب على المهندسين التصميم ضده، من كابلات الجسور إلى المداخن. عندما تمزق جسر تاكوما ناروز بطريقة درامية ومشهورة سينمائيًا في عام 1940، عمل فون كارمان في مجلس التحقيق الفيدرالي وساعد في تحديد "الصهيل" الديناميكي الهوائي - المرتبط ارتباطًا وثيقًا بانفصال الدوامات - الذي دمره. كان أيضًا من بين أوائل الذين ضغطوا بقوة على ما أسماه "الباب المغلق المؤدي إلى مجال الحركة فوق الصوتية"، حيث قام بعمل نظري أساسي حول الأجنحة المائلة وتدفق الهواء القابل للانضغاط مما ساعد في تمهيد الطريق لتصميم الطائرات النفاثة وفوق الصوتية.

مستشار الجنرالات ومهندس العلوم الدولية

خلال الحرب العالمية الثانية، وبدعوة من الجنرال هنري "هاب" أرنولد، غادر فون كارمان معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لقيادة المجموعة الاستشارية العلمية للقوات الجوية للجيش، حيث قام بجولة في أطلال أبحاث الطيران والفضاء الألمانية بعد الحرب وشكل استراتيجية البحث العسكري الأمريكية طويلة المدى لسنوات بعد ذلك - وهو دور شغله حتى أثناء تعافيه من جراحة سرطان الأمعاء. استخدم نفوذه ومكانته الدولية لبناء مؤسسات علمية دائمة بدلاً من مجرد تقديم المشورة بشأن الأجهزة: ساعد في تأسيس منظمة أبحاث الديناميكا الهوائية التابعة لحلف الناتو (AGARD) في عام 1951، والمجلس الدولي للعلوم الطيران في عام 1956، ومعهد فون كارمان لديناميكا الموائع في بلجيكا، والأكاديمية الدولية للملاحة الفضائية في عام 1960. تذكره زملاؤه بأنه كان دافئًا بشكل غير عادي، وذكيًا، وملتزمًا بالحفاظ على العلم دوليًا حتى مع تزايد تشابكه مع الدفاع الوطني - على الرغم من أن البعض، بما في ذلك الفيزيائي سيدني غولدشتاين، أشاروا إلى أنه وجد الرعاة العسكريين "أكثر مجموعة مريحة للتعامل معها"، وهو تفضيل شكل أين وكيف تم بناء أفكاره.

لماذا يُطلق على ثيودور اسم العبقري

تستند القضية إلى مزيج محدد وغير عادي: عقل رياضي أصلي قادر على تسمية أنماط الدوامات خلف الأسطوانات والجسور، متزوج من غريزة مهندس لتحويل تلك الرياضيات إلى أجهزة طائرة، ولاحقًا أجهزة مدارية. لم يكتفِ فون كارمان بوصف الاضطراب وعدم الاستقرار - بل بنى الآلية المؤسسية، (GALCIT) ثم (JPL)، التي سمحت لطلابه وطلابهم بالتصرف بناءً عليها، وقلة من شخصيات القرن العشرين يمكنهم الادعاء بأنهم شكلوا نظرية الطيران عالي السرعة والمنظمة الحرفية التي وضعت أمريكا في الفضاء. كان تعريفه الخاص للمهندس بأنه الشخص الذي "يخلق ما لم يكن موجودًا من قبل" أقل من كونه تفاخرًا وأكثر من كونه وصفًا ذاتيًا دقيقًا.

التعقيد الصادق هو أن أعظم إرث مؤسسي لفون كارمان - (JPL)، (Aerojet)، (AGARD) - اعتمد بقدر كبير على موهبته في تنظيم الناس، وتأمين الرعاية العسكرية، والتعرف على الطلاب الواعدين مثل مالينا، كما اعتمد على أي معادلة اشتقها. إن وجهة نظره الخاصة بأن "أفضل فكر إبداعي لا يأتي من فرق منظمة بل من هدوء عالم المرء الخاص" تقف بشكل غريب بجانب مهنة بنيت بشكل كبير على تجميع فرق كبيرة وممولة جيدًا؛ ربما لم تكن عبقريته في البصيرة المنعزلة بقدر ما كانت في معرفة المشاكل والأشخاص الذين يستحقون التنظيم حولهم بدقة.

الإرث

توفي فون كارمان في عام 1963 في آخن، المدينة التي بدأت فيها مسيرته الأمريكية فعليًا، قبل أيام فقط من عيد ميلاده الثاني والثمانين، بعد أن حصل على أول ميدالية وطنية للعلوم من الرئيس كينيدي قبل أشهر فقط. لم يتزوج قط. لا يزال خط كارمان يحدد، بموجب اتفاقية دولية، حدود الفضاء؛ ولا يزال (JPL) يعمل كمركز رائد لوكالة ناسا لاستكشاف الكواكب الروبوتي؛ ولا يزال نمط شارع الدوامات الذي يحمل اسمه هو أول شيء يتعلمه العديد من طلاب الهندسة حول الطريقة التي تتصرف بها الموائع بشكل سيئ.