Samuel Pierpont Langley: Der Wissenschaftler, der den Himmel verlor

Am 7. Oktober 1903 sah der Sekretär der Smithsonian Institution zu, wie das Lebenswerk seiner Ambitionen von einem Katapult auf einem Hausboot auf dem Potomac ins Wasser fiel – wie ein Augenzeuge sagte: „wie eine Handvoll Mörtel“. Er versuchte es am 8. Dezember erneut. Die Maschine zerfiel, als sie die Schiene verließ. Neun Tage später hoben zwei Fahrradmechaniker aus Dayton in Kitty Hawk vom Boden ab, und Langleys Name ging für immer in die Spalte „fast“ ein. Es war ein ungerechtes Schicksal für einen Mann, dessen andere Erfindung eine Temperaturänderung von einem Hunderttausendstel Grad erkennen konnte.

Kein Abschluss, ein Bibliotheksausweis

Er wurde am 22. August 1834 in Roxbury, Massachusetts, geboren, besuchte die Boston Latin School und absolvierte die English High School of Boston, und das war das Ende seiner formalen Bildung. Es gab keine Universität, keinen Doktortitel, keine Lehre bei einem großen Mann. Er las sich seinen Weg in die Wissenschaft durch Bostons Bibliotheken, arbeitete als Bauingenieur und überredete schließlich jemanden zu einer Stelle als Assistent am Harvard College Observatory. Von dort wechselte er an die United States Naval Academy als nomineller Professor für Mathematik, dessen eigentliche Aufgabe es war, das heruntergekommene Observatorium der Akademie wieder in Betrieb zu nehmen.

Das Observatorium, das Zeit verkaufte

Im Jahr 1867 wurde er Direktor des Allegheny Observatory und Professor für Astronomie an der Western University of Pennsylvania, der späteren University of Pittsburgh. Das Observatorium war pleite. Langleys Lösung war eine der erfinderischsten wissenschaftlichen Unternehmungen des Jahrhunderts: Er baute das Allegheny Time System, eine Reihe präziser Zeitmessungsstandards – einschließlich Zeitzonen –, die über 4713 Meilen Telegrafenleitung an Eisenbahnen in den gesamten Vereinigten Staaten und Kanada vertrieben wurden, und verkaufte diesen Dienst. Die Einnahmen hielten das Observatorium bis 1883 am Laufen. Astronomen hatten die Zeit immer bewahrt; Langley fand heraus, wie man sie in Rechnung stellt.

Er zeichnete auch. Seine Darstellung eines Sonnenflecks aus dem Jahr 1873, die mit dem 13-Zoll-Teleskop des Observatoriums angefertigt wurde, bleibt eines der am häufigsten reproduzierten Bilder in der Geschichte der Sonnenastronomie.

Ein Instrument, das ein Hunderttausendstel Grad fühlen konnte

Im Jahr 1878 baute Langley das Bolometer, und es veränderte das Wissen über Strahlung. Das Gerät war in seiner Beschreibung fast beleidigend einfach – zwei dünne Metallstreifen, eine Wheatstone-Brücke, eine Batterie und ein Galvanometer – und in seiner Leistung verblüffend: Es konnte Temperaturunterschiede von einem Hunderttausendstel Grad Celsius registrieren. Damit stieß er die Messung tief in den Infrarotbereich vor, kartierte die Intensität der Sonnenstrahlung über Bänder hinweg, die niemand zuvor erreicht hatte, und verfolgte die Frage, die ihn jahrzehntelang beschäftigte: Wie viel Energie liefert die Sonne tatsächlich an die Erde, und was bedeutet das für das Wetter und das Leben.

Die Folgen reichten weit über sein Leben hinaus. Seine Infrarotmessungen des atmosphärischen Kohlendioxids waren die Daten, die Svante Arrhenius für die Berechnungen verwendete, die die Treibhauseffekt-Wissenschaft begründeten. Die Instrumente des Earth Radiation Budget Experiment und des Clouds and Earth's Radiant Energy System der NASA sind direkte Nachfahren des Bolometers und messen noch immer das, was Langley zu messen begann.

Sekretär der Smithsonian Institution

Im Jahr 1887 wurde er der dritte Sekretär der Smithsonian Institution, eine Position, die er bis zu seinem Tod innehatte, und gründete das Smithsonian Astrophysical Observatory. Er hatte nun eine nationale Plattform und nutzte sie, um etwas zu verfolgen, das kein respektabler Wissenschaftler seiner Generation anfassen würde.

Die Aerodrome, die flogen

Langley war fast der Einzige unter professionellen Wissenschaftlern, der glaubte, dass mechanischer Flug möglich sei. Er arbeitete systematisch: Er maß Auftrieb und Widerstand, erklärte die Mechanik segelnder Vögel und baute dampfbetriebene, unbemannte Modelle, die er Aerodrome nannte. Am 6. Mai 1896 machte das Aerodrome No. 5, eine 25-Pfund-Maschine, Flüge von 2300 und 3300 Fuß – etwa das Zehnfache von allem, was zuvor mit einem schwereren Luftfahrzeug erreicht worden war. Am 11. November desselben Jahres legte das Aerodrome No. 6 mehr als 5000 Fuß zurück. Rudyard Kipling, der ihn traf, erinnerte sich an „einen alten Mann, der ein Modellflugzeug entworfen hatte, angetrieben... von einem Miniatur-Flash-Boiler-Motor“, das „bei einem Test über zweihundert Yards flog und in den Gewässern des Potomac ertrank“.

Er verstand Dinge, die seine Zeitgenossen nicht verstanden. Im Jahr 1902 artikulierte er die kontraintuitive Konsequenz des induzierten Widerstands: „Ein Flugzeug fester Größe und festen Gewichts bräuchte umso weniger Antriebsleistung, je schneller es flöge.“

Das große Aerodrome, das es nicht tat

Das Kriegsministerium gab ihm 1898 50 000 Dollar und das Smithsonian fügte 20 000 Dollar hinzu – enormes Geld und weitaus mehr, als die Gebrüder Wright jemals ausgaben. Das große Aerodrome im vollen Maßstab hatte drahtverstrebte Tandemflügel, ein Pénaud-Leitwerk, einen Katapultwerfer auf einem Hausboot auf dem Potomac und einen hervorragenden 50-PS-Motor, der größtenteils von seinem Assistenten Charles Manly entworfen wurde, der sich auch freiwillig meldete, es zu fliegen. Der Wright Flyer schaffte es mit zwölf PS. Was Langleys Maschine nicht hatte, war irgendeine Möglichkeit, das Rollen zu kontrollieren.

Beide Starts im Jahr 1903 scheiterten am Katapult. Bemerkenswerterweise kam Manly bei beiden ungeschoren davon. Die Zeitungen waren gnadenlos und Langley gab das Projekt auf. Er entdeckte im Juni 1905, dass ein Buchhalter des Smithsonian, William Karr, Gelder der Institution veruntreut hatte, und verweigerte daraufhin sein eigenes Gehalt. Er erlitt im November einen Schlaganfall, ging zur Erholung nach Aiken, South Carolina, und starb dort am 27. Februar 1906 im Alter von 71 Jahren an einem zweiten Schlaganfall. Er wurde auf dem Forest Hills Cemetery in Boston beigesetzt.

Die Unwürdigkeit überlebte ihn. Im Jahr 1914 baute Glenn Curtiss, verwickelt in einen Patentstreit mit den Gebrüdern Wright, das große Aerodrome wieder auf und flog es kurzzeitig, und das Smithsonian nutzte den PR-Stunt, um zu behaupten, Langleys Maschine sei „das erste bemannte Flugzeug... fähig zu anhaltendem freien Flug“ gewesen. Der Historiker Fred Howard nannte diese Behauptung „eine reine und einfache Lüge“.

Warum Samuel ein Genie genannt wird

Es lassen sich zwei verschiedene Argumente anführen, und nur eines davon hält stand. Das starke Argument ist instrumentell. Das Bolometer ist ein echtes Werk experimentellen Genies: ein Gerät, das die menschliche Wahrnehmung um Größenordnungen erweiterte, gebaut aus gewöhnlichen Komponenten von einem Mann ohne wissenschaftlichen Abschluss, und so empfindlich, dass seine Messwerte noch eineinhalb Jahrhunderte später die Klimawissenschaft untermauern. Ein Instrument zu bauen, das messen kann, was noch niemand gemessen hat, gehört zu den seltensten Talenten in der Wissenschaft, und Langley besaß es. Hinzu kommt der intellektuelle Mut, den Flug schwererer Luftfahrzeuge ernst zu nehmen, als sein gesamter Berufsstand es für Spinnerei hielt, und echte aerodynamische Messungen durchzuführen, anstatt nur herumzubasteln.

Das schwache Argument ist aeronautisch, und es bricht bei näherer Betrachtung zusammen. Langleys Maschinen flogen, wenn niemand an Bord war, und versagten, wenn jemand an Bord war, weil er Auftrieb und Leistung gelöst hatte, während er das Problem ignorierte, das die Wrights als zentral identifizierten: die Steuerung. Er baute keine Möglichkeit, das Rollen zu kontrollieren, startete von einem Katapult, das dem Piloten keinen Spielraum ließ, und lernte nie, selbst etwas zu fliegen. Mit dem fünffachen Budget und der vierfachen Motorleistung verlor er gegen zwei Mechaniker, die verstanden hatten, worum es bei der eigentlichen Frage ging. Es ist erwähnenswert, dass kein Zeitgenosse in den überlieferten Aufzeichnungen das Wort „Genie“ im Zusammenhang mit Langley verwendet; das Smithsonian griff stattdessen zu einer Unwahrheit über seine Priorität, was ein armseliger Ersatz ist. Er war ein erstklassiger experimenteller Physiker und ein schlechter Fahrzeugingenieur.

Vermächtnis

Der Name ist überall dort, wo die Luftfahrt, in der er scheiterte, zur Routine wurde: das NASA Langley Research Center, die Langley Air Force Base, drei Schiffe namens USS Langley, der Mount Langley in der Sierra Nevada, die Smithsonian Langley Gold Medal und die Aufnahme in die National Aviation Hall of Fame im Jahr 1963. Das Langley, eine Einheit der Sonneneinstrahlung, erinnert still an die Arbeit, für die er in Erinnerung bleiben sollte.