Konstantin Ziolkowski: Der taube Lehrer, der den Weltraum kartierte

Im Mai 1903 veröffentlichte ein Mathematiklehrer aus der Provinz in der russischen Stadt Kaluga eine Arbeit, in der er berechnete, dass ein Fahrzeug etwa 8.000 Meter pro Sekunde erreichen müsste, um in eine Erdumlaufbahn einzutreten, und schlug flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff als Treibstoff dafür vor. Die Gebrüder Wright waren noch nicht geflogen. Der Mann, der diese Berechnungen anstellte, war seit seiner Kindheit fast vollständig taub, hatte die Schule mit vierzehn Jahren verlassen und nie eine Universitätsstelle innegehabt.

Ein vom Klang abgeschnittener Junge

Er wurde am 17. September 1857 in Ischewskoje im heutigen Gebiet Rjasan geboren, als eines von sehr vielen Kindern – laut einem Bericht waren es achtzehn. Sein Vater, Makary Edward Erazm Ciołkowski, war ein polnischer römisch-katholischer Förster, der nach Russland gezogen war; seine Mutter, Maria Iwanowna Jumaschewa, war russisch-orthodox mit gemischten Wolgatatarischen und russischen Vorfahren.

Scharlach mit neun oder zehn Jahren raubte ihm das Gehör. Es beendete auch seine Schulbildung: Taubheit schloss ihn vom normalen Grundschulunterricht aus, und der Tod seiner Mutter, als er dreizehn war, nahm ihm die Person, die diesen Verlust am ehesten hätte kompensieren können. Er verließ die formale Ausbildung mit vierzehn Jahren und las stattdessen, wobei er sich Mathematik und Physik selbst aus Büchern beibrachte. Bereits als Teenager beschäftigte er sich mit der Frage, ob ein Mensch den Planeten verlassen könnte.

Drei Jahre in einer Moskauer Bibliothek

Zwischen 1873 und 1876 war er in Moskau und lebte praktisch in dessen Bibliotheken. Der Bibliothekar in einer von ihnen war Nikolai Fjodorow, der seltsame und beeindruckende Prophet des russischen Kosmismus, dessen Anhänger davon überzeugt waren, dass es das Schicksal der Menschheit sei, den Tod zu besiegen und Besitz vom Universum zu ergreifen. Ziolkowski nahm die Idee voll und ganz in sich auf und ließ sie nie wieder los: Er begann zu glauben, dass die Kolonisierung des Weltraums "die Perfektion der menschlichen Spezies, mit Unsterblichkeit und einer sorgenfreien Existenz" bringen würde. Jules Verne lieferte die Bilder; Fjodorow lieferte die Metaphysik; der junge taube Mann lieferte die Gleichungen.

Mit neunzehn Jahren brachte ihn sein Vater, alarmiert über seine Aussichten, nach Hause. Er bestand das Lehrerexamen und wurde 1879 Mathematiklehrer. Er wurde nach Borowsk versetzt, wo er Varvara Sokolova heiratete, und zog 1892 nach Kaluga – eine kleine Stadt in beträchtlicher Entfernung von jedem Bildungszentrum. Er blieb dort den Rest seines Lebens und leistete dort die Arbeit, die ihn berühmt machte.

Der Windkanal im Wohnzimmer

Da er keine Labore hatte, baute er eines in seiner Wohnung. 1897 konstruierte er den ersten russischen Windkanal mit offener Teststrecke und entwickelte experimentelle Methoden für dessen Nutzung. Um 1900 maß er mit einem Stipendium der Akademie der Wissenschaften systematisch den Luftwiderstand von Kugeln, flachen Platten, Zylindern, Kegeln und anderen Formen. Nikolai Schukowski, der meist als Vater der russischen Aerodynamik bezeichnete Mann, wurde von dieser Arbeit beeinflusst.

Ab 1892 entwarf er auch Luftfahrzeuge, die leichter als Luft waren, und schlug das erste Ganzmetall-Luftschiff vor. Im selben Jahr veröffentlichte er in Ein lenkbarer metallischer Ballon die wissenschaftliche Begründung für ein metallummanteltes Luftschiff. Er baute ein Modell. Er bat das Luftfahrtpersonal der Armee um Unterstützung und wurde abgelehnt; auch die Russische Physikalisch-Chemische Gesellschaft lehnte eine Finanzierung ab. Er bezahlte die Arbeit selbst. 1894 beschrieb er in seinem Artikel über "Ein Flugzeug oder eine vogelähnliche Flugmaschine" einen Eindecker mit Funktionen, die erst fünfzehn bis achtzehn Jahre später in echten Flugzeugen auftauchen sollten. Das russische wissenschaftliche Establishment gewährte ihm, in seiner eigenen bitteren Zusammenfassung, weder Geld noch moralische Unterstützung.

Die Formel

Er begann 1896 mit dem Studium der Mechanik der Raketenbewegung und notierte das Datum seiner wichtigsten Ableitung auf den 10. Mai 1897. Was er als Formel der Luftfahrt bezeichnete, ist heute überall als die Ziolkowski-Raketengleichung bekannt: Sie legt das Verhältnis zwischen der Änderung der Geschwindigkeit einer Rakete, der Geschwindigkeit, mit der sie ihre Abgase ausstößt, und dem Verhältnis ihrer Anfangsmasse zu ihrer Endmasse fest. Das ist der Grund, warum Raumfahrt so schwierig ist. Sie besagt im Grunde, dass eine höhere Geschwindigkeit Treibstoff in einem strafenden exponentiellen Maße erfordert, und sie bestimmt noch immer das Design jedes fliegenden Trägerfahrzeugs.

Die Gleichung wurde im Mai 1903 in Die Erforschung des Weltraums mittels Rückstoßgeräten gedruckt. Dieses Papier ist das Gründungsdokument der Raumfahrttheorie. Er war bereits 1895 vom neu erbauten Eiffelturm beeindruckt worden und stellte sich eine Struktur vor, die bis in die Umlaufbahn reichen würde – das erste Konzept des Weltraumfahrstuhls. Im Laufe seines Lebens produzierte er mehr als vierhundert Werke, etwa neunzig davon veröffentlichte Beiträge zur Raumfahrt, in denen er Raketen mit Steuerdüsen, Luftschleusen, Raumstationen und biologischen Kreislaufsystemen skizzierte, um Kolonisten am Leben zu erhalten. 1929 legte er in Weltraumraketenzüge das Argument für mehrstufige Raketen dar, die Anordnung, die Menschen tatsächlich vom Planeten brachte.

Sein am häufigsten zitierter Satz, aus einem Briefwechsel von 1911, ist der Satz, unter dem das gesamte Weltraumzeitalter geschrieben wurde: "Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber man kann nicht ewig in einer Wiege leben."

Verluste

Das Jahrhundert behandelte ihn hart. Sein Sohn Ignaty beging 1902 Selbstmord. Eine Überschwemmung im Jahr 1908 zerstörte angesammelte Papiere. Seine Tochter Ljubow wurde 1911 wegen revolutionärer Aktivitäten verhaftet. Mit dem Ausbruch des Krieges legte er die Luftfahrt für eine gewisse Zeit beiseite und wandte sich dem Schreiben über Armut zu. Nach der Oktoberrevolution hielt ihn die Tscheka kurzzeitig in der Lubjanka fest. Der sowjetische Staat entschied dann, dass er ein wertvoller Mensch sei: Er wurde in die Sozialistische Akademie gewählt, trat 1920 im Alter von dreiundsechzig Jahren vom Schuldienst zurück und erhielt 1921 eine lebenslange Rente. Ab Mitte der 1920er Jahre war das Geld stabil, und die Popularisierer Jakow Perelman und Nikolai Rynin machten ihn zu einer nationalen Figur.

Warum Konstantin als Genie bezeichnet wird

Die Behauptung beruht auf etwas sehr Präzisem, und es lohnt sich, sie eng zu fassen, weil die vage Version wertlos ist. Ziolkowski leitete die korrekte Physik der raketengetriebenen Raumfahrt – die Massenverhältnisgleichung, den Wert der Orbitalgeschwindigkeit, die Notwendigkeit flüssiger Treibstoffe, die Notwendigkeit von Stufungen – aus ersten Prinzipien ab, isoliert, Jahrzehnte bevor es irgendeine Hardware gab, um auch nur ein Wort davon zu testen. Er tat dies taub, autodidaktisch, ohne Unterstützung einer Institution und lebend in einer Provinzstadt, die von seinem Arbeitgeber gewählt wurde, nicht von ihm. Sein Eindecker von 1894 und sein Weltraumfahrstuhl von 1895 zeigen dieselbe Fähigkeit: vom physikalischen Gesetz ausgehend eine Maschine zu ersinnen, die noch niemand brauchte.

Das Gegenargument ist real und sollte nicht abgetan werden. Er baute nichts, das flog. Robert Goddard in Amerika und Hermann Oberth in Deutschland kamen unabhängig voneinander zu vergleichbaren Ergebnissen und starteten, im Fall von Goddard, tatsächlich flüssigkeitsbetriebene Raketen. Ein Großteil von Ziolkowskis Produktion war eher philosophisch als wissenschaftlich – der Panpsychismus von Der Wille des Universums (1928), die Überzeugung, dass die Menschheit die Milchstraße kolonisieren würde – und gehört eher zu einer mystischen Tradition als zur Physik. Einiges davon ist einfach seltsam. Was den Skeptizismus überlebt, ist die Mathematik, die richtig war und die vor ihm niemand gemacht hatte. Sein eigener Anspruch war bescheiden: "Mein ganzes Leben lang habe ich davon geträumt, dass durch meine Arbeit die Menschheit wenigstens ein wenig vorankommt."

Was danach kam

Er starb am 19. September 1935 in Kaluga im Alter von achtundsiebzig Jahren nach einer Magenkrebsoperation und hinterließ seine Papiere dem sowjetischen Staat. Sergei Koroljow und Valentin Gluschko – die Ingenieure, die Sputnik, Wostok und das sowjetische Mondprogramm bauen würden – hatten ihn als junge Männer gelesen und machten sich daran, seine Entwürfe zu verwirklichen. Wernher von Braun arbeitete mit deutschen Übersetzungen seiner Papiere und kommentierte sie ausführlich.

Kaluga beherbergt heute das Staatliche Museum für die Geschichte der Kosmonautik, das nach ihm benannt ist. Ein Mondkrater trägt seinen Namen, und eine Stadt in der Oblast Amur wurde in Ziolkowski umbenannt. Er wurde 1976 in die International Space Hall of Fame und 1989 in die International Air & Space Hall of Fame aufgenommen.