새뮤얼 피어폰트 랭글리: 하늘을 잃어버린 과학자

1903년 10월 7일, 스미소니언 협회 사무총장은 자신의 평생 야망이 포토맥 강의 바지선 캐터펄트에서 떨어져 물속으로 가라앉는 것을 목격했습니다. 한 목격자의 표현을 빌리자면 "마치 한 줌의 모르타르" 같았습니다. 그는 12월 8일에 다시 시도했습니다. 기체는 레일을 떠나자마자 산산조각 났습니다. 9일 후, 데이턴 출신의 두 자전거 정비사가 키티호크에서 지면을 박차고 날아올랐고, 랭글리의 이름은 영원히 "거의 성공할 뻔한" 항목으로 넘어갔습니다. 이는 10만 분의 1도의 온도 변화를 감지할 수 있는 발명품을 만든 사람에게는 가혹한 운명이었습니다.

학위는 없지만 도서관 카드는 있었다

그는 1834년 8월 22일 매사추세츠주 록스베리에서 태어나 보스턴 라틴 학교를 다녔고 보스턴 영어 고등학교를 졸업했는데, 이것이 그의 정규 교육의 끝이었습니다. 대학도, 박사 학위도, 위대한 인물 밑에서의 견습 생활도 없었습니다. 그는 보스턴의 도서관들을 통해 독학으로 과학에 입문했고, 토목 기사로 일하다가 결국 설득 끝에 하버드 대학 천문대의 조수로 취직했습니다. 그곳에서 그는 미국 해군 사관학교로 옮겨 명목상 수학 교수가 되었는데, 그의 실제 임무는 학교의 방치된 천문대를 다시 작동 가능하게 만드는 것이었습니다.

시간을 판매한 천문대

1867년 그는 앨러게니 천문대 소장이자 펜실베이니아 서부 대학(현 피츠버그 대학교)의 천문학 교수가 되었습니다. 천문대는 파산 직전이었습니다. 랭글리의 해결책은 그 세기 가장 창의적인 과학적 기업가 정신 중 하나였습니다. 그는 앨러게니 시간 시스템(Allegheny Time System)을 구축했습니다. 이는 시간대를 포함한 정확한 시간 유지 표준을 4,713마일의 전신선을 통해 미국과 캐나다 전역의 철도 회사에 배포하고 그 서비스를 판매하는 것이었습니다. 이 수익으로 천문대는 1883년까지 운영될 수 있었습니다. 천문학자들은 항상 시간을 측정해 왔지만, 랭글리는 그것을 청구하는 방법을 고안해 냈습니다.

그는 그림도 그렸습니다. 천문대의 13인치 망원경으로 1873년에 제작한 그의 태양 흑점 묘사는 태양 천문학 역사상 가장 많이 복제된 이미지 중 하나로 남아 있습니다.

10만 분의 1도를 감지할 수 있는 기기

1878년 랭글리는 볼로미터(bolometer)를 제작했고, 이는 방사선에 대해 알 수 있는 범위를 바꾸어 놓았습니다. 이 장치는 두 개의 얇은 금속 스트립, 휘트스톤 브리지, 배터리, 검류계로 구성되어 설명하기 민망할 정도로 단순했지만 성능은 놀라웠습니다. 섭씨 10만 분의 1도의 온도 차이를 기록할 수 있었습니다. 그는 이 기기로 측정을 적외선 영역까지 깊숙이 밀어붙여 아무도 도달하지 못했던 대역에 걸친 태양 복사 강도를 매핑했고, 수십 년 동안 그를 사로잡았던 의문, 즉 태양이 지구에 실제로 얼마나 많은 에너지를 전달하며 그것이 날씨와 생명에 어떤 의미를 갖는지에 대한 답을 추구했습니다.

그 결과는 그의 생애를 훨씬 넘어섰습니다. 그의 대기 이산화탄소 적외선 측정 데이터는 스반테 아레니우스(Svante Arrhenius)가 온실 효과 과학의 토대를 마련한 계산에 사용했습니다. NASA의 지구 복사 예산 실험(Earth Radiation Budget Experiment)과 구름 및 지구 복사 에너지 시스템(Clouds and Earth's Radiant Energy System) 장비는 볼로미터의 직접적인 후예들로, 랭글리가 측정하고자 했던 것들을 여전히 측정하고 있습니다.

스미소니언 협회 사무총장

1887년 그는 스미소니언 협회의 제3대 사무총장이 되어 사망할 때까지 그 직위를 유지했으며 스미소니언 천체물리학 천문대를 설립했습니다. 그는 이제 전국적인 플랫폼을 갖게 되었고, 이를 사용하여 당대 어떤 존경받는 과학자도 손대지 않으려던 무언가를 추구했습니다.

비행했던 비행 기계들

랭글리는 기계적 비행이 가능하다고 믿는 거의 유일한 전문 과학자였습니다. 그는 체계적으로 연구했습니다. 양력과 항력을 측정하고, 비행하는 새들의 역학을 설명하며, 에어로드롬(aerodromes)이라 부르는 증기 동력 무인 모형들을 만들었습니다. 1896년 5월 6일, 25파운드 무게의 5호 에어로드롬은 2,300피트와 3,300피트의 비행을 성공했는데, 이는 이전의 어떤 공기보다 무거운 비행체보다 약 10배 더 높은 기록이었습니다. 같은 해 11월 11일, 6호 에어로드롬은 5,000피트 이상을 날았습니다. 그를 만났던 러디어드 키플링(Rudyard Kipling)은 "미니어처 플래시 보일러 엔진...으로 구동되는 모형 비행기를 설계한 노인"을 기억했는데, 그 비행기는 "시험 비행에서 200야드 이상을 날아간 뒤 포토맥 강의 물속으로 가라앉았다"고 했습니다.

그는 동시대 사람들이 이해하지 못한 것들을 이해했습니다. 1902년에 그는 유도 항력의 반직관적인 결과를 명확히 했습니다: "크기와 무게가 일정한 비행기는 더 빨리 날수록 더 적은 추진력이 필요할 것이다."

성공하지 못한 위대한 에어로드롬

전쟁부는 1898년에 그에게 50,000달러를 지원했고 스미소니언은 20,000달러를 추가했습니다. 이는 막대한 금액으로, 라이트 형제가 소비한 것보다 훨씬 많은 액수였습니다. 실물 크기의 '위대한 에어로드롬(Great Aerodrome)'은 와이어로 보강된 탠덤 날개, 페노(Pénaud) 꼬리 날개, 포토맥 바지선에 장착된 캐터펄트 발사대, 그리고 비행을 자원한 조수 찰스 맨리(Charles Manly)가 주로 설계한 훌륭한 50마력 엔진을 갖추고 있었습니다. 라이트 플라이어호는 12마력으로 비행했습니다. 랭글리의 기계에 부족했던 것은 롤(roll)을 제어할 수 있는 수단이었습니다.

1903년의 두 발사 모두 캐터펄트에서 실패했습니다. 놀랍게도 맨리는 두 번 모두 걸어 나왔습니다. 신문들은 무자비했고 랭글리는 프로젝트를 포기했습니다. 1905년 6월, 그는 스미소니언 회계사 윌리엄 카(William Karr)가 기관의 돈을 횡령하고 있었음을 발견했고, 그에 대한 대응으로 자신의 급여 수령을 거부했습니다. 그는 그해 11월 뇌졸중으로 쓰러져 사우스캐롤라이나주 에이컨으로 회복하러 갔으나, 1906년 2월 27일 두 번째 뇌졸중으로 71세의 나이에 사망했습니다. 그는 보스턴의 포레스트 힐스 묘지에 묻혔습니다.

모욕은 그보다 오래 살아남았습니다. 1914년 글렌 커티스(Glenn Curtiss)는 라이트 형제와의 특허 분쟁에 휘말려 '위대한 에어로드롬'을 재건하여 잠시 비행시켰고, 스미소니언은 이 곡예를 이용해 랭글리의 기계가 "최초의 유인 비행기... 지속적인 자유 비행이 가능한" 기계였다고 주장했습니다. 역사가 프레드 하워드(Fred Howard)는 그 주장을 "순전한 거짓말"이라고 불렀습니다.

왜 새뮤얼이 천재라 불리는가

두 가지 다른 주장을 할 수 있지만 오직 하나만이 타당합니다. 강력한 주장은 도구적 측면입니다. 볼로미터는 실험적 천재성의 진정한 산물입니다. 과학 학위가 없는 사람이 평범한 부품으로 제작했으면서도 인간의 인지 능력을 수십 배 확장한 장치이며, 그 측정값이 150년이 지난 지금도 기후 과학을 뒷받침할 만큼 민감합니다. 아무도 측정하지 못한 것을 측정할 수 있는 기기를 만드는 것은 과학계에서 가장 보기 드문 재능이며, 랭글리는 그것을 가지고 있었습니다. 전체 전문 분야가 비행을 미친 짓이라 생각할 때 공기보다 무거운 비행을 진지하게 고려하고, 단순한 장난이 아닌 실제 공기역학적 측정을 수행했던 지적 대담함을 더해 보십시오.

약한 주장은 항공학적 측면인데, 이는 조사하면 무너집니다. 랭글리의 기계는 사람이 타고 있지 않을 때는 날았지만 사람이 타고 있을 때는 실패했습니다. 그는 양력과 동력은 해결했지만 라이트 형제가 핵심이라고 파악했던 문제인 '제어'를 무시했기 때문입니다. 그는 롤을 관리할 방법을 만들지 않았고, 조종사에게 아무런 여유를 주지 않는 캐터펄트에서 발사했으며, 자신은 아무것도 직접 조종할 줄 몰랐습니다. 다섯 배의 돈과 네 배의 엔진을 가지고도, 실제 문제가 무엇인지 이해했던 두 명의 정비사에게 패배한 것입니다. 살아남은 기록 중 동시대 사람들 중 누구도 랭글리에 대해 "천재"라는 단어를 떠올리지 않는다는 점을 주목할 가치가 있습니다. 스미소니언은 대신 그의 우선권에 대한 거짓말을 내세웠는데, 이는 형편없는 대체물입니다. 그는 일류 실험 물리학자였으나, 비행체를 설계하는 데는 서툰 공학자였습니다.

유산

그의 이름은 그가 실패했던 항공 분야의 도처에 남아 있습니다. NASA 랭글리 연구 센터, 랭글리 공군 기지, USS 랭글리라는 이름을 가진 세 척의 배, 시에라 네바다의 랭글리 산, 스미소니언의 랭글리 금메달, 그리고 1963년 국가 항공 명예의 전당 입성이 그것입니다. 태양 복사 조도 단위인 랭글리(langley)는 그가 기억되어야 할 업적을 조용히 기념하고 있습니다.