Theodore von Kármán : L'ingénieur qui a nommé la limite de l'espace

Une ligne située à environ 100 kilomètres au-dessus du niveau de la mer marque, par convention internationale, l'endroit où l'atmosphère se termine et où l'espace commence. Elle porte le nom d'un ingénieur d'origine hongroise qui a insisté, jusqu'à la fin de sa vie, pour être appelé ingénieur plutôt que scientifique — car, comme il le disait, « le scientifique décrit ce qui est ; l'ingénieur crée ce qui n'a jamais été ». Theodore von Kármán a passé six décennies à faire exactement cela, et a contribué en cours de route à inventer l'astronautique américaine presque à partir de rien.

Le garçon que son père a essayé de ralentir

Von Kármán est né à Budapest en 1881 dans une famille éminente ; son père Mór, un réformateur de l'éducation renommé, était si alarmé par la capacité de son fils de six ans à multiplier de grands nombres de tête qu'il a activement découragé toute formation avancée en mathématiques, craignant que Theodore ne devienne « un enfant prodige et un phénomène de foire ». La stratégie n'a fait que retarder les choses — von Kármán a remporté le plus grand prix étudiant de Hongrie en mathématiques et en sciences avant d'étudier le génie mécanique à l'Université technique royale Joseph de Budapest, dont il a obtenu son diplôme en 1902. Il est allé à Göttingen en 1906 pour travailler sous la direction de Ludwig Prandtl, le père de l'aérodynamique moderne, obtenant un doctorat en 1908 sur les mathématiques du flambage structurel, puis a dirigé l'Institut aéronautique de la RWTH Aachen à partir de 1913, brièvement interrompu par un service consistant à concevoir un prototype d'hélicoptère précoce pour l'armée austro-hongroise pendant la Première Guerre mondiale.

Construire un programme aérospatial américain à partir d'une soufflerie

Caltech a attiré von Kármán à Pasadena en 1926 pour aider à construire une soufflerie, et en 1930, de plus en plus méfiant vis-à-vis de la direction politique de l'Europe, il a accepté la direction à temps plein du Guggenheim Aeronautical Laboratory de Caltech, emmenant sa mère et sa sœur en Californie avec lui. Là, il a construit l'un des principaux programmes d'aéronautique du pays et, lorsqu'un étudiant diplômé nommé Frank Malina a commencé à expérimenter la propulsion par fusée au milieu des années 1930, il a soutenu le travail plutôt que de le rejeter comme de la science-fiction. Lorsque l'Army Air Corps a demandé à Caltech en 1936 de développer des fusées d'assistance au décollage pour les avions militaires, von Kármán — l'université ne voulant pas gérer elle-même une opération industrielle — a aidé à fonder l'Aerojet Engineering Corporation pour les construire, travaillant aux côtés de Malina et de l'excentrique chimiste Jack Parsons. Ce même groupe de fuséologie, officialisé en 1944 sous le nom de Jet Propulsion Laboratory avec von Kármán comme directeur fondateur, est devenu l'institution qui construirait plus tard le premier satellite américain et les explorateurs robotiques qui ont atteint chaque planète du système solaire.

Tourbillons, ponts et mur du son

La réputation scientifique de Von Kármán reposait sur un don inhabituel pour trouver l'hypothèse mathématique simplificatrice qui rendait soluble un problème de dynamique des fluides insoluble, un talent que l'historien Thomas Hughes a spécifiquement crédité comme étant son « génie ». Son nom s'est attaché à des phénomènes dans tout le domaine : l'allée de tourbillons de von Kármán, le motif alterné de tourbillons qui se détache derrière un objet se déplaçant dans un fluide, reste un élément de base de la dynamique des fluides introductive et un danger réel contre lequel les ingénieurs doivent concevoir, des câbles de pont aux cheminées. Lorsque le pont Tacoma Narrows s'est déchiré de manière spectaculaire et célèbre en 1940, von Kármán a siégé au conseil d'enquête fédéral et a aidé à identifier le « galop » aérodynamique — étroitement lié au détachement tourbillonnaire — qui l'avait détruit. Il fut également parmi les premiers à pousser fortement sur ce qu'il appelait la « porte fermée menant au domaine du mouvement supersonique », effectuant un travail théorique fondamental sur les ailes en flèche et l'écoulement d'air compressible qui a aidé à ouvrir la voie à la conception d'avions à réaction et supersoniques.

Conseiller des généraux, architecte de la science internationale

Pendant la Seconde Guerre mondiale, à l'invitation du général Henry « Hap » Arnold, von Kármán a quitté Caltech pour diriger le Scientific Advisory Group de l'Army Air Forces, visitant les ruines de la recherche aérospatiale allemande après la guerre et façonnant la stratégie de recherche militaire américaine à long terme pour les années suivantes — un rôle qu'il a occupé même pendant sa convalescence après une opération pour un cancer de l'intestin. Il a utilisé son influence et sa stature internationale pour construire des institutions scientifiques durables plutôt que de simplement conseiller sur le matériel : il a aidé à fonder l'organisation de recherche aérodynamique de l'OTAN, AGARD, en 1951, le Conseil international des sciences aéronautiques en 1956, l'Institut Von Kármán de dynamique des fluides en Belgique et l'Académie internationale d'astronautique en 1960. Ses collègues se souvenaient de lui comme étant exceptionnellement chaleureux, plein d'esprit et déterminé à maintenir la science internationale même si elle devenait de plus en plus liée à la défense nationale — bien que certains, dont le physicien Sydney Goldstein, aient noté qu'il trouvait les mécènes militaires « le groupe le plus confortable avec lequel traiter », une préférence qui a façonné où et comment ses idées ont été construites.

Pourquoi Theodore est qualifié de génie

Le cas repose sur une combinaison spécifique et inhabituelle : un esprit mathématique original capable de nommer les motifs de tourbillons derrière les cylindres et les ponts, marié à l'instinct d'un ingénieur pour transformer ces mathématiques en matériel volant, puis en orbite. Von Kármán n'a pas simplement décrit la turbulence et l'instabilité — il a construit la machinerie institutionnelle, GALCIT puis JPL, qui a permis à ses étudiants et à leurs étudiants d'agir dessus, et peu de personnalités du XXe siècle peuvent prétendre avoir façonné à la fois la théorie du vol à grande vitesse et l'organisation littérale qui a mis l'Amérique dans l'espace. Sa propre définition de l'ingénieur comme celui qui « crée ce qui n'a jamais été » était moins une vantardise qu'une description de soi précise.

La complication honnête est que le plus grand héritage institutionnel de von Kármán — JPL, Aerojet, AGARD — dépendait autant de son talent pour organiser les gens, obtenir le patronage militaire et reconnaître des étudiants prometteurs comme Malina que de toute équation qu'il a dérivée. Son propre point de vue selon lequel « la meilleure pensée créative ne vient pas d'équipes organisées mais du calme de son propre monde » s'inscrit étrangement à côté d'une carrière construite substantiellement sur l'assemblage de grandes équipes bien financées ; son génie résidait peut-être moins dans une intuition solitaire que dans le fait de savoir exactement quels problèmes et quelles personnes valaient la peine d'être organisés.

Héritage

Von Kármán est décédé en 1963 à Aix-la-Chapelle, la ville où sa carrière américaine avait effectivement commencé, quelques jours avant son quatre-vingt-deuxième anniversaire, après avoir reçu la première National Medal of Science du président Kennedy quelques mois plus tôt. Il ne s'est jamais marié. La ligne de Kármán définit toujours, par convention internationale, la limite de l'espace ; le JPL fonctionne toujours comme le centre principal de la NASA pour l'exploration robotique planétaire ; et le motif d'allée de tourbillons qui porte son nom reste la première chose que de nombreux étudiants en ingénierie apprennent sur la façon dont les fluides se comportent mal.