Сэмюэл Пирпонт Лэнгли: ученый, потерявший небо

7 октября 1903 года секретарь Смитсоновского института наблюдал, как дело всей его жизни сорвалось с катапульты на барже на реке Потомак и рухнуло в воду, по выражению одного очевидца, «как горсть раствора». Он повторил попытку 8 декабря. Аппарат развалился, едва покинув направляющие. Девять дней спустя два веломеханика из Дейтона поднялись в воздух в Китти-Хок, и имя Лэнгли навсегда перешло в колонку с пометкой «почти». Это была несправедливая судьба для человека, чье другое изобретение могло уловить изменение температуры в одну стотысячную градуса.

Никакой ученой степени, только читательский билет

Он родился 22 августа 1834 года в Роксбери, штат Массачусетс, учился в Бостонской латинской школе и окончил Бостонскую английскую среднюю школу — на этом его формальное образование закончилось. Не было ни университета, ни докторской степени, ни стажировки под началом великого человека. Он пришел в науку через библиотеки Бостона, работал инженером-строителем и в конце концов добился должности ассистента в Гарвардской обсерватории. Оттуда он перешел в Военно-морскую академию США в качестве номинального профессора математики, чьей реальной задачей было вернуть заброшенную обсерваторию академии в рабочее состояние.

Обсерватория, которая продавала время

В 1867 году он стал директором обсерватории Аллегейни и профессором астрономии в Западном университете Пенсильвании (позже Питтсбургский университет). Обсерватория была разорена. Решение Лэнгли стало одним из самых изобретательных примеров научного предпринимательства века: он создал систему времени Аллегейни — набор точных стандартов хронометража, включая часовые пояса, распределяемых по 4713 милям телеграфных линий железным дорогам США и Канады, и продавал эту услугу. Доходы поддерживали работу обсерватории до 1883 года. Астрономы всегда следили за временем, но Лэнгли придумал, как брать за это плату.

Он также занимался рисованием. Его изображение солнечного пятна 1873 года, сделанное с помощью тринадцатидюймового телескопа обсерватории, остается одним из самых воспроизводимых изображений в истории солнечной астрономии.

Инструмент, способный почувствовать одну стотысячную градуса

В 1878 году Лэнгли создал болометр, и это изменило представление о радиации. Описание устройства было оскорбительно простым — две тонкие полоски металла, мост Уитстона, батарея и гальванометр — но производительность была ошеломляющей: он мог регистрировать разницу температур в одну стотысячную градуса Цельсия. С его помощью он глубоко продвинул измерения в инфракрасную область, нанеся на карту интенсивность солнечного излучения в диапазонах, до которых никто не мог добраться, и преследуя вопрос, занимавший его десятилетиями: сколько энергии солнце на самом деле доставляет на Землю и что это значит для погоды и жизни.

Последствия вышли далеко за пределы его жизни. Его инфракрасные измерения атмосферного углекислого газа стали данными, которые Сванте Аррениус (Svante Arrhenius) использовал в расчетах, легших в основу науки о парниковом эффекте. Эксперимент НАСА по изучению радиационного баланса Земли и инструменты системы облаков и радиационной энергии Земли являются прямыми потомками болометра, все еще измеряющими то, что Лэнгли задался целью измерить.

Секретарь Смитсоновского института

В 1887 году он стал третьим секретарем Смитсоновского института, пост, который он занимал до самой смерти, и основал Смитсоновскую астрофизическую обсерваторию. Теперь у него была национальная трибуна, и он использовал её для того, к чему не прикоснулся бы ни один уважающий себя ученый его поколения.

Аэродромы, которые летали

Лэнгли был едва ли не единственным профессиональным ученым, верившим в возможность механического полета. Он работал систематически: измерял подъемную силу и сопротивление, объяснял механику полета птиц, строил беспилотные модели на паровой тяге, которые называл аэродромами. 6 мая 1896 года 25-фунтовая машина «Аэродром № 5» совершила полеты на 2300 и 3300 футов — примерно в десять раз больше, чем любой аппарат тяжелее воздуха до этого. 11 ноября того же года «Аэродром № 6» преодолел более 5000 футов. Редьярд Киплинг (Rudyard Kipling), который встречался с ним, вспоминал «старика, который спроектировал модель аэроплана, приводимую в движение... миниатюрным двигателем на паровом котле», который «пролетел на испытаниях более двухсот ярдов и утонул в водах Потомака».

Он понимал вещи, которые не понимали его современники. В 1902 году он сформулировал контринтуитивный вывод об индуктивном сопротивлении: «Самолету фиксированного размера и веса требуется меньше движущей силы, чем быстрее он летит».

Великий аэродром, который не полетел

Военное министерство выделило ему 50 000 долларов в 1898 году, а Смитсоновский институт добавил 20 000 долларов — огромные деньги, гораздо больше, чем когда-либо тратили братья Райт. Полноразмерный «Великий аэродром» имел тандемные крылья с проволочными растяжками, хвостовое оперение системы Пено (Pénaud), катапульту на барже на Потомаке и превосходный 50-сильный двигатель, разработанный в основном его ассистентом Чарльзом Мэнли (Charles Manly), который также вызвался им управлять. «Флайер» братьев Райт обходился двенадцатью лошадиными силами. Чего у машины Лэнгли не было, так это способа управления креном.

Оба запуска 1903 года закончились неудачей на катапульте. Удивительно, но Мэнли оба раза вышел из аварий невредимым. Газеты были беспощадны, и Лэнгли забросил проект. В июне 1905 года он обнаружил, что бухгалтер Смитсоновского института Уильям Карр (William Karr) занимался хищениями, и в ответ отказался от собственной зарплаты. В ноябре того же года у него случился инсульт, он уехал восстанавливаться в Эйкен, Южная Каролина, и умер там от второго инсульта 27 февраля 1906 года в возрасте 71 года. Он был похоронен на кладбище Форест-Хиллз в Бостоне.

Унижение пережило его. В 1914 году Гленн Кертисс (Glenn Curtiss), втянутый в патентную борьбу с братьями Райт, восстановил и ненадолго поднял в воздух «Великий аэродром», а Смитсоновский институт использовал этот трюк, чтобы заявить, что машина Лэнгли была «первым пилотируемым аэропланом... способным к устойчивому свободному полету». Историк Фред Говард (Fred Howard) назвал это утверждение «простой и чистой ложью».

Почему Сэмюэля называют гением

Можно привести два разных аргумента, но только один из них выдерживает критику. Сильный аргумент — инструментальный. Болометр — это подлинное произведение экспериментального гения: прибор, расширивший человеческое восприятие на порядки, созданный из обычных компонентов человеком без ученой степени, и настолько чувствительный, что его показания спустя полтора столетия до сих пор лежат в основе климатологии. Создание инструмента, способного измерить то, что никто не измерял, — один из редчайших талантов в науке, и Лэнгли им обладал. Добавьте к этому интеллектуальную смелость серьезно относиться к полетам тяжелее воздуха, когда вся его профессия считала это чудачеством, и заниматься реальными аэродинамическими измерениями, а не кустарничеством.

Слабый аргумент — авиационный, и он рушится при проверке. Машины Лэнгли летали, когда внутри никого не было, и терпели неудачу, когда кто-то был, потому что он решил вопросы подъемной силы и мощности, проигнорировав проблему, которую братья Райт определили как центральную: управление. Он не создал способа управления креном, запускал с катапульты, не дававшей пилоту права на ошибку, и сам так и не научился ничего питировать. Имея в пять раз больше денег и в четыре раза мощнее двигатель, он проиграл двум механикам, которые поняли, в чем заключался реальный вопрос. Стоит отметить, что никто из современников в сохранившихся записях не называет Лэнгли «гением»; Смитсоновский институт вместо этого прибег ко лжи о его приоритете, что является плохой заменой. Он был первоклассным физиком-экспериментатором и плохим инженером транспортных средств.

Наследие

Его имя повсюду, где авиация, в которой он потерпел неудачу, стала рутиной: Исследовательский центр НАСА имени Лэнгли, база ВВС Лэнгли, три корабля под названием USS Langley, гора Лэнгли в Сьерра-Неваде, золотая медаль Лэнгли Смитсоновского института и включение в Национальный зал славы авиации в 1963 году. Лэнгли (единица солнечной радиации) тихо увековечивает работу, за которую его следовало бы помнить.