Theodore von Kármán: Der Ingenieur, der die Grenze zum Weltraum benannte

Eine Linie etwa 100 Kilometer über dem Meeresspiegel markiert nach internationaler Konvention das Ende der Atmosphäre und den Beginn des Weltraums. Sie trägt den Namen eines in Ungarn geborenen Ingenieurs, der bis an sein Lebensende darauf bestand, Ingenieur statt Wissenschaftler genannt zu werden – denn, wie er es ausdrückte: „Der Wissenschaftler beschreibt, was ist; der Ingenieur erschafft, was nie war.“ Theodore von Kármán verbrachte sechs Jahrzehnte damit, genau das zu tun, und half dabei, die amerikanische Raketentechnik fast aus dem Nichts zu erfinden.

Der Junge, den sein Vater bremsen wollte

Von Kármán wurde 1881 in Budapest in eine prominente Familie geboren; sein Vater Mór, ein bekannter Bildungsreformer, war so alarmiert über die Fähigkeit seines sechsjährigen Sohnes, große Zahlen im Kopf zu multiplizieren, dass er eine fortgeschrittene mathematische Ausbildung aktiv entmutigte, aus Angst, Theodore würde „ein Wunderkind und ein Freak“. Die Strategie verzögerte die Dinge nur – von Kármán gewann Ungarns höchsten Schülerpreis für Mathematik und Naturwissenschaften, bevor er an der Königlich Joseph-Technischen Universität in Budapest Maschinenbau studierte und 1902 seinen Abschluss machte. 1906 ging er nach Göttingen, um unter Ludwig Prandtl, dem Vater der modernen Aerodynamik, zu arbeiten, promovierte 1908 über die Mathematik des strukturellen Beulens und leitete ab 1913 das Aeronautische Institut an der RWTH Aachen, kurz unterbrochen durch den Dienst bei der Konstruktion eines frühen Hubschrauberprototyps für die österreichisch-ungarische Armee im Ersten Weltkrieg.

Aufbau eines amerikanischen Luft- und Raumfahrtprogramms aus einem Windkanal

Caltech lockte von Kármán 1926 nach Pasadena, um beim Bau eines Windkanals zu helfen, und 1930, zunehmend misstrauisch gegenüber der politischen Entwicklung in Europa, nahm er die Vollzeit-Direktion des Guggenheim Aeronautical Laboratory des Caltech an und brachte seine Mutter und Schwester mit nach Kalifornien. Dort baute er eines der führenden Luftfahrtprogramme des Landes auf, und als ein Doktorand namens Frank Malina Mitte der 1930er Jahre mit Raketenantrieb zu experimentieren begann, unterstützte er die Arbeit, anstatt sie als Science-Fiction abzutun. Als das Army Air Corps 1936 das Caltech bat, strahlunterstützte Startraketen für Militärflugzeuge zu entwickeln, half von Kármán – da die Universität selbst keinen Industriebetrieb führen wollte – bei der Gründung der Aerojet Engineering Corporation, um sie zu bauen, und arbeitete dabei mit Malina und dem exzentrischen Chemiker Jack Parsons zusammen. Diese Raketengruppe, die 1944 als Jet Propulsion Laboratory mit von Kármán als Gründungsdirektor formalisiert wurde, wurde zu der Institution, die später den ersten amerikanischen Satelliten und die Roboter-Erkunder baute, die jeden Planeten im Sonnensystem erreichten.

Wirbel, Brücken und die Schallmauer

Von Kármáns wissenschaftlicher Ruf beruhte auf einer ungewöhnlichen Begabung, die vereinfachende mathematische Annahme zu finden, die ein unlösbares strömungsmechanisches Problem lösbar machte, ein Talent, das der Historiker Thomas Hughes ausdrücklich als sein „Genie“ bezeichnete. Sein Name haftete an Phänomenen im gesamten Fachgebiet: die von Kármánsche Wirbelstraße, das abwechselnde Muster von wirbelnden Strudeln, das sich hinter einem Objekt ablöst, das sich durch ein Fluid bewegt, bleibt ein Grundpfeiler der einführenden Strömungsmechanik und eine reale Gefahr, gegen die Ingenieure konstruieren müssen, von Brückenkabeln bis zu Schornsteinen. Als die Tacoma-Narrows-Brücke 1940 auf dramatische, filmreife Weise auseinanderbrach, saß von Kármán im föderalen Untersuchungsausschuss und half dabei, das aerodynamische „Galoppieren“ – eng verwandt mit dem Wirbelablösen – zu identifizieren, das sie zerstört hatte. Er gehörte auch zu den Ersten, die hart auf das drängten, was er die „geschlossene Tür zum Bereich der Überschallbewegung“ nannte, und leistete grundlegende theoretische Arbeit zu gepfeilten Flügeln und kompressibler Luftströmung, die den Weg für das Design von Düsen- und Überschallflugzeugen ebnete.

Berater von Generälen, Architekt der internationalen Wissenschaft

Während des Zweiten Weltkriegs verließ von Kármán auf Einladung von General Henry „Hap“ Arnold das Caltech, um die wissenschaftliche Beratungsgruppe der Army Air Forces zu leiten. Er bereiste nach dem Krieg die Ruinen der deutschen Luft- und Raumfahrtforschung und prägte jahrelang die langfristige amerikanische militärische Forschungsstrategie – eine Rolle, die er selbst während der Genesung nach einer Darmkrebsoperation innehatte. Er nutzte seinen Einfluss und sein internationales Ansehen, um dauerhafte wissenschaftliche Institutionen aufzubauen, anstatt nur Hardware zu beraten: Er half bei der Gründung der NATO-Aerodynamik-Forschungsorganisation AGARD 1951, des International Council of the Aeronautical Sciences 1956, des Von Kármán Institute for Fluid Dynamics in Belgien und der International Academy of Astronautics 1960. Kollegen erinnerten sich an ihn als ungewöhnlich warmherzig, witzig und engagiert, die Wissenschaft international zu halten, selbst als sie immer stärker mit der nationalen Verteidigung verflochten wurde – obwohl einige, darunter der Physiker Sydney Goldstein, anmerkten, dass er militärische Gönner als „die angenehmste Gruppe im Umgang“ empfand, eine Vorliebe, die prägte, wo und wie seine Ideen gebaut wurden.

Warum Theodore als Genie bezeichnet wird

Der Fall beruht auf einer spezifischen und ungewöhnlichen Kombination: einem originellen mathematischen Geist, der in der Lage war, die Wirbelmuster hinter Zylindern und Brücken zu benennen, gepaart mit dem Instinkt eines Ingenieurs, diese Mathematik in fliegende und später umlaufende Hardware zu verwandeln. Von Kármán beschrieb nicht einfach Turbulenzen und Instabilität – er baute die institutionelle Maschinerie, GALCIT und dann JPL, die es seinen Studenten und deren Studenten ermöglichte, darauf zu reagieren, und nur wenige Persönlichkeiten des 20. Jahrhunderts können von sich behaupten, sowohl die Theorie des Hochgeschwindigkeitsflugs als auch die buchstäbliche Organisation, die Amerika in den Weltraum brachte, geprägt zu haben. Seine eigene Definition des Ingenieurs als jemand, der „erschafft, was nie war“, war weniger Angeberei als eine genaue Selbstbeschreibung.

Die ehrliche Komplikation ist, dass von Kármáns größtes institutionelles Erbe – JPL, Aerojet, AGARD – ebenso sehr von seinem Talent abhing, Menschen zu organisieren, militärische Schirmherrschaft zu sichern und vielversprechende Studenten wie Malina zu erkennen, wie von jeder Gleichung, die er ableitete. Seine eigene Ansicht, dass „der feinste kreative Gedanke nicht aus organisierten Teams, sondern aus der Stille der eigenen Welt kommt“, steht seltsam neben einer Karriere, die im Wesentlichen auf dem Zusammenbau großer, gut finanzierter Teams aufbaute; sein Genie lag vielleicht weniger in der einsamen Einsicht als darin, genau zu wissen, welche Probleme und welche Menschen es wert waren, um sie herum zu organisieren.

Vermächtnis

Von Kármán starb 1963 in Aachen, der Stadt, in der seine amerikanische Karriere effektiv begonnen hatte, nur wenige Tage vor seinem zweiundachtzigsten Geburtstag, nachdem er erst Monate zuvor die erste National Medal of Science von Präsident Kennedy erhalten hatte. Er heiratete nie. Die Kármán-Linie definiert nach internationaler Konvention immer noch die Grenze des Weltraums; das JPL arbeitet weiterhin als führendes Zentrum der NASA für die robotische Planetenforschung; und das Wirbelstraßenmuster, das seinen Namen trägt, ist immer noch das Erste, was viele Ingenieurstudenten über das Fehlverhalten von Fluiden lernen.