Kereső toggle

A szélcsatornáktól az űrrepülésig

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Teller Ede szerint az első marslakó Kármán Tódor volt, és ez érthető is, hiszen Tódor bácsi – ahogy Teller szólította – jó húsz évvel idősebb volt, mint a Teller-Szilárd-Wigner-Neumann csoport, és már egy teljes életmű volt mögötte, amikor 1929-ben az Egyesült Államokba költözött.

Kármán Tódor 1881-ben született meg a híres Kármán Mór és Helen Konn harmadik (életben maradt) gyermekeként. A házaspár harmadik gyermeke születéskor meghalt, ennek következtében nevezték el születésekor Tódornak, ami azt jelenti, hogy Isten ajándéka. Kármán esetében is a gének és a tradíciók sikeres találkozásáról beszélhetünk: édesanyja olyan humanista tudósok leszármazottja, akik családfájukat a prágai császári udvar tizenhatodik századi nagy matematikusáig vezették vissza. Édesapja, Kármán Mór pedig a kor egyik leghíresebb pedagógiaprofesszora volt, akinek nagy szerepe volt abban, hogy a magyar iskolarendszer „kitermelte” a marslakóknak nevezett zseniket. A kiegyezést követően ugyanis maga Eötvös József báró, akkori kultuszminiszter kérte fel őt, hogy vegyen részt a magyar oktatási rendszer átszervezésében. Kármán Mór az európai mintákat tanulmányozva azt javasolta, hogy hozzák létre az egységes tananyaggal működő állami líceumok rendszerét. Mire javaslata elkészült,

Eötvös József meghalt, de utódja hasonlóan szívén viselte a gimnáziumi rendszer megszervezését. Kármán Mór a Nemzeti Oktatásügyi Tanács főtitkára lett, amely kidolgozta azt a gimnáziumi rendszert, ami hosszú évtizedekre meghatározta a magyar közoktatást. E sikerei miatt még a császári udvarral is kapcsolatba került, őt kérték fel ugyanis a császár egyik unokaöccse, Albrecht főherceg oktatásának megszervezésére. Ezt követően Ferenc József nemesi címmel ajándékozta meg, innen a „von” szócska Kármán Tódor nevében, akit külföldön Theodore von Kármánnak ismertek.

Kármán Tódor afféle csodagyerek volt, aki már hatévesként nagy számokat tudott fejben összeszorozni pillanatok alatt, ami sokszor a családi összejövetelek mutatványa volt, ilyenkor  a vendégek által mondott szorzásokat villámgyorsan és hibátlanul végezte el. Egyik ilyen mutatvány után az apja megígértette vele, hogy nem fog matematikával foglalkozni. Ennek a történetnek létezik egy másik verziója, amely szerint a szorzómutatványt matematikatanára unszolására mutatta be egy küldöttség előtt az iskolában, az apja által alapított Mintában. (A névválasztás nem véletlen, Kármán Mór modellgimnáziumnak szánta a ma Trefort Ágoston Gyakorló Gimnáziumként ismert Mintát.) A végeredmény azonban ugyanaz: a küldöttséget kísérő igazgató, Kármán Mór a bemutató után megtiltotta, hogy hasonló mutatványokat végezzen, és matematikával foglalkozzon. (Kármán Mór ugyanis attól félt, hogy a zsenialitás megviselheti fia idegrendszerét.) Tódor megfogadta apja kívánságát, és nem matematikus lett, hanem gépészmérnök a mai Műegyetem elődjeként működő József Egyetemen, de a matematika iránti szeretete megmaradt, így céljának tekintette, hogy diákjai olyan matematikaoktatásban részesüljenek, amely nem elvont és elméleti, hanem amelyet a munkájuk során alkalmazni tudnak. Így vezette be jóval később a világhírű CalTech-en (Kaliforniai Műszaki Egyetem) az alkalmazott matematika oktatását, amelyet a diákok „Kármán hasznos matematikájának” hívtak. Matematikai érzéke sok esetben vezette el egy-egy felfedezéshez vagy egy érdekes probléma megoldásához: hosszú pályafutása során ugyanis különleges képessége volt egy-egy megfigyelt jelenséget vagy problémát matematikai nyelvre fordítani és ezt követően megoldani.

Az első ilyen esetre még egyetemi évei alatt került sor, amikor a híres mérnök, Bánki Donát laboratóriumában kezdett el azzal foglalkozni, hogy miért jön létre bizonyos fordulatoknál az úgynevezett „szelepcsörgés”. Kármán rájött, hogy ez egy rezonanciaprobléma, és felállított egy elméleti megoldást, amellyel a csörgés létrejötte kikerülhető volt. Mindezek után magától értetődő volt, hogy az egyetem elvégzését követő rövid katonai szolgálat után Bánki Donát tanársegédje lett a József Egyetemen. Bár jól érezte magát Budapesten, apja unszolására – aki arra biztatta a fiát, hogy külföldön szélesítse ismereteit – 1906-ban Göttingenbe költözött, ahol a világhírű Ludwig Prandtl laboratóriumában kezdett el dolgozni. Göttingeni évei alatt kezdődött el hihetetlenül izgalmas és fordulatos pályafutása, amely a világ egyik első számú repülési szakértőjévé tette. Innentől kezdve kisebb-nagyobb megszakításokkal mintegy két évtizedet töltött Németországban, ahol tehetséges magyar diákból német professzorrá vált.

Göttingenben született meg elmélete, amely világhírűvé tette: mentora a repülőgépszárnyak végén keletkező örvények elméleti leírásán dolgozott, de ez a probléma kemény diónak bizonyult. Eleinte Kármánt nem foglalkoztatta a kérdés, de azt követően, hogy Prandtl doktoranduszai hosszú ideig nem találták a megoldást arra, hogy az egyenletes vízáramba tett szárny végén oszcillációk jönnek létre, a fiatal kollégák iránti segítőkészség és a saját kíváncsisága miatt nekilátott, hogy elméleti megoldást találjon a megfigyelésre. Matematikai „vénájának” köszönhetően rendkívüli könnyedséggel hamar megtalálta a megoldást, és 1911-ben tette közzé azt a tanulmányt, amely megmagyarázta a Kármán-örvények keletkezését. A róla elnevezett örvények természetének elméleti leírása azonnal megnyitotta számára az utat a nemzetközi hírnév felé. A Kármán-örvények még évtizedek múlva is visszaköszöntek az életében, újabb ajtókat megnyitva és még nagyobb ismertséget szerezve. Már Amerikában lakott, amikor összeomlott a Tacoma híd. (A híd összeomlásáról készített felvételek a YouTube-on is megtalálhatók.) A híd nem sokkal megépülését követően is igen furcsán viselkedett: már gyenge szél esetén is imbolyogni kezdett, és egy métert is mozgott le-fel. Az emberek hamar megszokták a különleges hidat – elnevezték Galoppozó Gertie-nek –, és sokan csak azért látogattak el a Tacoma-szorosba, hogy a híd hullámzását kipróbálják. 1940. november 7-én azonban nagy szél volt a szorosban, amely úgy csavarta a hidat, mint egy szalvétát, aminek következtében a híd összeomlott, és a darabjai a Puget Sound nevű folyóba zuhantak. Érdekes módon a hatóságokat és a mérnököket nem bizonytalanította el a katasztrófa. Washington állam kormányzója már másnap bejelentette, hogy az összeomlott híd helyébe egy ugyanolyat építenek. Kármán viszont arra gyanakodott, hogy itt a Kármán-örvényekhez hasonló jelenségről lehet szó, ezért elkészíttette magának a híd makettjét, majd a nappalijában egy ventilátorral kezdte el fújni. A makett egy adott sebesség felett – a valódihoz hasonlóan – remegni, rezegni kezdett, a tudós pedig meggyőződött arról, hogy valóban a róla elnevezett örvények okozzák a problémát. Még aznap éjjel táviratozott Clarence D. Martin kormányzónak, hogy ne építsenek ugyanolyan hidat, mint az előző, mert ugyanúgy az is össze fog omlani. A katasztrófát kivizsgáló mérnöki bizottság először nem hitte el a magyarázatát, de a szélcsatorna-kísérletek és a számítások őt igazolták, úgyhogy az új hidat már a szélviszonyok figyelembevételével építették fel, sőt mi több, felülvizsgálták az összes nagy függőhíd biztonságát is. (Kármán szerint bár a San Franciscó-i Golden Gate is ki van téve hasonló veszélynek, ez csak mintegy 180 kilométeres szél esetén okozhat gondot, ez pedig szerencsére nemigen jellemző.)

Kármán 1913-ban Göttingenből Aachenbe költözött, ahol a műszaki főiskola professzora lett, szakmai munkássága egyre inkább a repülés tudományához kapcsolódott. A repülés iránti lelkesedése egy párizsi eseményhez kapcsolódott: 1908-ban egy szemesztert Párizsban töltött Vészi Gyulával együtt, akinek testvére,  Margit – Molnár Ferenc első felesége – egy nap arra kérte, hogy vigye ki másnap reggel, hogy tudósíthasson egy motoros repülési rekordkísérletről. Azt válaszolta, hogy hajnali ötkor nem érdeklik a történelmi események, de végül Vészi Margit mégis rávette, hogy elkísérje. Kármánt lenyűgözte ez a mindössze két kilométeres repülés. Ezt követően élete teljesen összekapcsolódott a kialakulóban levő repüléstudománnyal és a repülőiparral.

Nem sokkal Aachenbe való költözését követően kitört az első világháború, és őt hazarendelte az osztrák–magyar hadsereg, amelynek hadnagya volt. A háború alatt egyre nagyobb szerep jutott a repülőgépeknek, így a német hadsereg Berlinbe rendelte (volna) Kármánt, hogy részt vegyen a légierő kísérleteiben. Az osztrákok ebből jöttek rá, milyen ajándék hullott az ölükbe, úgyhogy a Bécs melletti, újonnan felállított repülési részleghez vezényelték a tudóst, ahol Asbóth Oszkárral együtt megépítette a világ egyik első helikopterét, a kötött helikoptert.

Az első világháborút követően visszatért Aachenbe, ahol a repülés első számú szakértőjévé vált. Ezekben a gyümölcsöző években adott elméleti magyarázatot a turbulenciára, amely tovább növelte nemzetközi tekintélyét. Így adódott, hogy 1926-ban a Nobel-díjas Robert Millikan hívására a CalTech-re látogatott, hogy létrehozza az egyetem repülési tanszékét. Bár nem tervezte, hogy áttelepül az Egyesült Államokba, a náci veszély közeledtét érezve édesanyjával és húgával 1929 decemberében végleg áttelepült Kaliforniába, ahol élete végéig dolgozott. A CalTech-en töltött évei nagyon eredményesek voltak: Kármánnak fontos része volt a modern repülés és a rakétatechnológia kifejlesztésében. Már évekkel a gyakorlati megvalósulás előtt javasolta a hadseregnek, hogy olyan szélcsatornákat tervezzen, amelyekben már a szuperszonikus repülőgépek repülését is lehet vizsgálni. A légierő sokáig el sem hitte, hogy ez a sebesség elérhető, később azonban Kármán vázlata alapján készítette el a B X–1 nevű első szuperszonikus bombázót.

Ahogy már korábban is, Kármán a diákjai révén került kapcsolatba egy újabb kutatási területtel, ahol a korábbiakhoz hasonlóan sikerült maradandót alkotnia: Frank Malinának, a CalTech egyik doktoranduszának érdeklődése a rakétatechnológia felé irányult, és megkereste a tudóst, hogy adjon neki tanácsokat a megvalósíthatósággal kapcsolatban. Kármánt lázba hozta az új terület, és a maroknyi csoporttal olyan áttörést értek el, hogy Aerojet néven egy vállalatot alapítottak, amely a légierőnek gyártott rakétahajtóműveket. A vállalatnak, amely ma is létezik, fénykorában mintegy harmincezer alkalmazottja volt; jelen pillanatban a NASA számára gyárt hajtóműveket.

A CalTech-en töltött évek alatt Kármán az Egyesült Államok első számú aerodinamikai szakértőjévé vált, életművéért elsőként részesült a legmagasabb állami tudományos kitüntetésben, a Nemzeti Tudományos Díjban, amelyet 1963. február 18-án adott át neki John F. Kennedy elnök. Kármán alig három hónappal később, nyolcvankét éves korában halt meg.

Olvasson tovább: