James Hart Wyld: Das Triebwerk, das sich selbst kühlte

Am 10. Dezember 1938 zündete eine kleine Gruppe von Amateuren in New Rochelle, New York, ein Raketentriebwerk, das sich nicht selbst zerstörte. Neunzig Pfund Schub, dreizehn Sekunden und – der Sinn der gesamten Übung – kein Durchbrennen. Jedes Flüssigkeitsraketentriebwerk, das bis dahin gebaut worden war, hatte sich in einem Wettlauf gegen seinen eigenen Abgasstrahl befunden, der heiß genug war, um die Brennkammer zu schmelzen. Das Triebwerk von James Hart Wyld löste das Problem, indem es das Prinzip umkehrte: Er leitete den kalten Treibstoff auf dem Weg zur Verbrennung durch einen Mantel um die Kammer, sodass der Treibstoff das Triebwerk kühlte und das Triebwerk den Treibstoff vorwärmte. Nichts wurde verschwendet. Jedes seitdem gebaute Flüssigkeitsraketentriebwerk arbeitet nach diesem Prinzip.

Princeton und ein Buch

Die biographischen Unterlagen über Wyld sind dürftig und widersprüchlich – die Standarddarstellungen sind sich nicht einig, ob er 1912 in New York City oder 1913 in Pompton Lakes, New Jersey, geboren wurde. Einig ist man sich, dass er an der Harvey Preparatory School in Hawthorne, New York, in Salisbury in Connecticut und dann in Princeton ausgebildet wurde, wo er 1935 einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau machte.

Was einen Maschinenbauingenieur zu einem Raketenmann machte, war ein Buch: The Conquest of Space (Die Eroberung des Weltraums) von David Lasser, einem Gründungsmitglied der damaligen American Interplanetary Society, der späteren American Rocket Society (ARS). Lassers Buch vertrat den Standpunkt, dass die Raumfahrt ein technisches Problem und keine Fantasie sei, und Wyld trat der Gesellschaft bei – Quellen datieren seine Mitgliedschaft auf 1931 oder erst auf März 1935. Die ARS war Amerikas erste private Raketenbauorganisation: eine Gruppe von Enthusiasten, Autoren und Ingenieuren ohne staatliche Finanzierung, die Triebwerke auf offenem Gelände testeten.

Die regenerative Idee

Das Hindernis, vor dem sie alle standen, war die Hitze. Ein Flüssigkeitsmotor erzeugt Temperaturen, die weit über dem Schmelzpunkt jedes in den 1930er Jahren verfügbaren Kammermaterials liegen, und das Standardergebnis einer Testzündung war innerhalb von Sekunden eine durchgebrannte Düse. Die offensichtlichen Lösungen – dickere Wände, exotische Legierungen, kürzere Brenndauer – kosteten alle Schub, Masse oder Nutzbarkeit.

1936 konzipierte Wyld die Antwort, die er M-15 nannte: eine doppelwandige Düse, durch die der Treibstoff vor der Verbrennung zirkuliert. Der Treibstoff wird zum Kühlmittel. Er absorbiert die Hitze, die sonst die Kammer zerstören würde, und führt diese Hitze zurück in den Verbrennungsprozess, anstatt sie abzuführen, sodass der Motor kühler und stärker läuft. Es ist eine dieser Ideen, die im Rückblick offensichtlich ist, aber damals niemandem klar war.

Er veröffentlichte das Konzept im April 1938 in Astronautics, und der erfolgreiche Test folgte im Dezember desselben Jahres. Bis Juli 1941 produzierten verfeinerte Versionen des Designs 125 Pfund durchschnittlichen Schub, dauerhaft. Im November 1941 demonstrierte die Gesellschaft das Triebwerk der US Navy, die an raketenunterstützten Starts für Flugzeuge von kurzen Decks interessiert war.

Reaction Motors

Am 16. Dezember 1941, neun Tage nach Pearl Harbor, gründeten Wyld und vier ARS-Kollegen Reaction Motors, Inc. – das erste kommerzielle Raketenunternehmen in den Vereinigten Staaten. Wyld fungierte als Sekretär und Forschungsdirektor. Es war ein außergewöhnlicher Übergang: von einer Hobbyistengesellschaft, die neunzig Pfund schwere Triebwerke auf einem Feld abfeuerte, zu einem von der Marine gesponserten Hersteller, innerhalb weniger Wochen, basierend auf einem einzigen Konstruktionsprinzip.

Das Unternehmen wuchs schnell. Die JATO-Einheiten (jet-assisted takeoff) aus Kriegszeiten erreichten bis 1943 3.400 Pfund Schub, und bis zur Mitte des Jahrzehnts produzierten RMI-Triebwerke 6.000 Pfund. Das 6000C-4, ein Vierkammer-Triebwerk, dessen Abstammung direkt auf die kleine regenerativ gekühlte Einheit von 1938 zurückgeht, war das Triebwerk, das in der Bell X-1 eingebaut war. Dieses Flugzeug war das erste bemannte Fahrzeug, das die Schallmauer durchbrach.

Wyld erlebte nicht mehr viel von dem, was folgte. Er starb 1953 im Alter von einundvierzig Jahren an einem Herzleiden.

Warum James ein Genie genannt wird

Das ehrliche Urteil ist, dass Wyld kein Genie im Sinne eines breiten oder systembildenden Intellekts war; er war ein Mann, der eine extrem gute Idee hatte und diese umsetzte. Aber die Idee verdient Aufmerksamkeit, weil ihre Qualität ungewöhnlich ist. Regenerative Kühlung ist eine Umkehrung: Sie nimmt das, was die Maschine zerstört, und leitet es in das, was die Maschine zum Funktionieren bringt. Hitze, der Feind, wird zu vorgewärmtem Treibstoff, einem Aktivposten. Diese Umdeutung – ein Verlust in einen Gewinn zu verwandeln – ist eine erkennbare Form technischer Erkenntnis und seltener als inkrementelle Schlauheit. Es ist auch die Art von Idee, die nur von jemandem kommen kann, der sorgfältig darüber nachgedacht hat, wohin die Energie in einem System tatsächlich geht, anstatt darüber, wie man das System dagegen panzert.

Der Anspruch auf Bedeutung wird extern und ungewöhnlich gut für eine so obskure Figur untermauert. Sein Design der regenerativen Kühlung "wurde zur Grundlage aller modernen Flüssigkeitsraketentriebwerke" – ein Satz, der über sehr wenige technische Entscheidungen gesagt werden kann. Das Smithsonian stellt sein 1942er Triebwerk aus. Das American Institute of Aeronautics and Astronautics benannte seinen Antriebspreis nach ihm. Es gibt einen Krater auf dem Mond namens Wyld.

Der Gegenbeweis ist real. Er produzierte eine Innovation in seinen Zwanzigern und verbrachte den Rest einer kurzen Karriere als Forschungsdirektor damit, sie zu kommerzialisieren, anstatt etwas hinzuzufügen. Er war kein Theoretiker und leistete keinen Beitrag zur Mathematik oder Physik der Antriebstechnik. Andere in Europa näherten sich in den gleichen Jahren ähnlichen Kühlkonzepten an, und seine Priorität ist eher amerikanisch als global. Er ist unsichtbar in populären Geschichten der Raumfahrt, die von Braun und Goddard bevorzugen. Was die Aufzeichnungen stützen, ist kein gefeiertes Genie, sondern eine einzige, entscheidende technische Erkenntnis, die früh gefunden, mit wenig Mitteln bewiesen wurde und noch heute unter jeder Rakete steckt, die fliegt.

Vermächtnis

Die Linie von New Rochelle im Jahr 1938 zur Bell X-1 ist kurz und direkt, und sie hörte dort nicht auf. Regenerative Kühlung ist Standard in jedem ernsthaften Flüssigkeitstriebwerk, das seitdem gebaut wurde – diejenigen, die Mercury und Apollo starteten, diejenigen, die heute fliegen. Es ist heute so selbstverständlich, dass es selten benannt wird. Wylds eigenes Leben hinterließ fast keine Spuren: keine Memoiren, keine berühmten Fotos, umstrittene Geburtsurkunden, ein Tod mit einundvierzig in einer Stadt in New Jersey. Sein Denkmal ist eine Designentscheidung, die so solide ist, dass sie nie ersetzt werden musste, ein Triebwerk hinter Glas im National Air and Space Museum und ein Krater auf dem Mond, der seinen Namen trägt.