Ahová lépett, szélcsatorna termett – Kármán Tódor viharos életútja

Csodagyerekként indult, mérnökként rengeteget tett a repülésért és azért, hogy hidainkat ne fújja el a szél. Örvénysort, határvonalat, előadótermet és krátereket is elneveztek róla, néhány napja pedig emléktáblát avattak tiszteletére Göttingenben. Bemutatjuk az egyik utolsó magyar polihisztort.

2016. június 14. Szedlák Ádám

Félve írja le az ember a polihisztor szót, nagyon reneszánsz a csengése. Avíttas is, ma már nem lehet mindenhez érteni, szerencsés, aki egy-két szűk szakterületnél többet lát át. Kármán Tódorra, akinek útját szélcsatornák, szakmai szervezetek és kutatólaboratóriumok jelzik, mégsem lehet más szót használni. Mindig a mérnöki tudományok legérdekesebb kérdésein dolgozott, legyen az kapcsolatban a talajjal vagy a szuperszónikus repüléssel.

Kármán történetét akár meseként is el lehet mondani. Nem volt ugyan legkisebb királyfi, középső gyermeke volt Kármán Mór neveléstudósnak és pedagógusnak. Lehetett volna csodagyerek – széles körben idézett anekdota, hogy öt-hatjegyű számokat tudott fejben szorozni. Apja védi meg attól, hogy számolóművész legyen, magánúton taníttatja. Kilencévesen, 1890-ben azonban már a Magyar Királyi Tanárképző Intézet Gyakorló Főgimnáziumának tanulója, amelyet az évfolyam természettudományokban legkiemelkedőbb tanulójának járó díjat megszerezve végez el.

Kármán Tódor Forrás: NASA

A Királyi József Műegyetemen – ma BME – a magyar mérnöki arcképcsarnok egy másik fontos tagjának, Bánki Donátnak a tanítványa. A kötelező katonai szolgálat után erre az egyetemre tér vissza tanársegédnek úgy, hogy közben a Ganz gyár tanácsadójaként is szolgál. Az ipar, a kutatás és az oktatás itt kapcsolódik össze Kármán életében, és később is végigkíséri.

Doktori kutatását 1906-tól a Magyar Tudományos Akadémia ösztöndíjával a Göttingeni Egyetemen végzi: hidrodinamikával és aerodinamikával foglalkozik, kísérleteket végez a Krupp ipari konszern által biztosított hidraulikus préssel és közben modelleket is számol ugyanarra a jelenségre. Később, már az egyetem magántanáraként ő tervezi meg a kor léghajógyártójának, a Luftschiffbau Zeppelinnek a szélcsatornáját. A tervezés mellékterméke a róla elnevezett Kármán-féle örvénysor jelenségének felfedezése. Emellett arra is van ideje, hogy Max Born fizikussal együttműködve az atomok mozgását és a kristályok szerkezetét kutassa, amellyel a kristályos szilárdtestfizika máig használt módszereit dolgozzák ki. Kármán 1913-ig dolgozott Göttingenben, ahol néhány napja, június 10-én emléktáblát avattak a tiszteletére.

Kármán Tódor göttingeni emléktáblája Forrás: Flickr/Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt

A Az eseményen készült fotók ide kattintva tekinthetők megtáblát a helyi hagyományokat követve annak a háznak a falán – Theaterstr. 16. – helyezték el, amelyben 1906–07 között lakott. Az esemény rangját és a Kármánt övező tiszteletet jelzi, hogy a berlini magyar nagykövetség, a város, az egyetem és a Német Légi- és Űrközlekedési Központ (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR) a legmagasabb szinten képviseltette magát. Az emléktábla-avatást követően négy előadásból álló szimpózium keretében emlékeztek meg Kármán pályájának négy legjelentősebb szakaszáról: a budapesti, göttingeni, aacheni és amerikai évekről. Az esemény házigazdája a Német Légi- és Űrközlekedési Központ volt.

Az emléktábla-állítás kapcsán írt német nyelvű összefoglalóKőrösi Csoma Sándor, Bolyai Farkas, Gyarmathi Sámuel, Zsigmondy Richárd, Neumann János és Wigner Jenő után Kármán Tódor a hetedik magyar tudós, akinek göttingeni tartózkodását emléktábla örökíti meg.

Ha a korban téma lett volna az agyelszívás, Kármán szolgálhatott volna intő például. Fél évig próbálkozott tanítással a selmecbányai Bányászati Akadémián, de a professzori hely nem kínálta azokat a kutatási lehetőségeket, amelyekre Kármánnak szüksége volt. 1913-ban ezért inkább elvállalta az Aacheni Műszaki Egyetem Repüléstani Intézetének vezetését: kutatócsoportot alapított és szélcsatornát épített, tanítványaival közreműködött az első teljesen fémből készült repülő – a „Pléhszamár”-nak becézett Junkers J–1 – szárnyainak tervezésében.

Kármán-féle örvénysor egy szimuláción
Forrás: reddit.com

Ferenc József katonája

Az első világháború kitörése után az osztrák–magyar hadsereg igényt tart Kármánra. Az első évben azonban nem tudják, milyen tudóshoz jutottak hozzá, ezért egy csepeli ruharaktárba osztják be. Csak a német hadvezetés érdeklődése után helyezik át a mai bécsi reptér melletti Fischamendbe, a Monarchia hadirepülőinek állomáshelyére. Kármán itt is azt teszi, amit bármelyik másik városban tenne: kísérleti laboratóriumot és szélcsatornát épít.

Forrás: aerodrome24.de

Első feladatként társaival megoldották az osztrák–magyar hadigépekre szerelt légcsavarkörön át tüzelő géppuskák szinkronizálási problémáját. Ennek köszönhetően a Monarchia pilótái még véletlenül sem tudták szétlőni a saját propellereiket. Figyelmüket ezután a megfigyelőballonok leváltására szánt, kábelekkel a földhöz rögzített első helikopterek kidolgozásának szentelték. A mai kvadrokopterekre hasonló PKZ–1-et és az egy propellerrel rendelkező PKZ–2-t tüzérségi megfigyelőeszköznek szánták, de a háború végéig nem készült egyikből sem hadi helyzetben bevethető változat. Azt viszont a kezdetleges motorok és műszaki problémák ellenére is bizonyították, hogy a helikopter életképes koncepció.

Magyarországon nincs maradás

A Tanácsköztársaság felkérésére megpróbálkozik a felsőoktatás reformjával, de a bukás után az Oktatásügyi Minisztériumban betöltött pozíciója megszűnik, sőt még a Magyar Aero Szövetség is kizárja tagjai közül. A magyarországi próbálkozás helyett visszatér Aachenbe, ahol a német repülőipar támogatásával hatalmas folyadékdinamikai és áramlástani kutatási programba kezd. Életrajzírói mind hozzáteszik, hogy a tudós nem is gyanította, hogy a hamarosan kitörő második világháború Luftwafféjának építésében segédkezik.

Messerchmitt vadászgép tesztje a volkenrodei szélcsatornában Forrás: Flickr/James Vaughan – CC-BY-SA

A tudományos munka mellett kapcsolatait is építi. Tanácsadóként részt vesz a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) szélcsatornájának tervezésében, és szerepet vállal az első japán ipari szélcsatorna létrehozásában is. Az előbbiben többek között a P–51 Mustangot, a B–17 és B–24 bombázókat tesztelték, a Kawanishi-szélcsatornában pedig a háború végére elkészülő Shiden vadászgépet. A britek kivételével a második világháború összes résztvevője profitált valamilyen módon Kármán tudásából.

Fermi idegenvezetője

A náci eszmék térnyerésével az Európából távozni vágyó Kármánnak jól jöttek az amerikai kapcsolatok. Több ajánlat közül válogathatott, végül a Caltech Guggenheim Laboratóriumának vezetését vállalta el. Haza-hazalátogatott Aachenbe, 1930-ban még a stockholmi harmadik alkalmazott mechanikai kongresszuson beszélt legújabb áramlástani felfedezéseiről, Hitler hatalomra jutása után azonban véglegesen Amerikában telepedett le.

Az angolul erős akcentussal beszélő mérnök szervezőmunkáját nyelvzseni húga, Jozefin segítette. Már Aachenben is komoly szalont vitt a család. Fel voltak készülve a váratlan vendégekre, mindig volt kávé, sütemény és szilvapálinka – írja önéletrajzában Kármán. A társaságról Kaliforniában sem mondtak le, hamarosan olyan kört tudhattak maguk körül, mint az aacheni volt. A művészetek iránt érdeklődő Jozefin révén ismerte meg Kármán Lugosi Bélát és az Oscar-díjas Lukács Pált. Egyszer pedig még Enrico Fermit is elvitték stúdiótúrára, annyira érdekelte a filmek világa a Pasadenába látogató fizikust.

Rakétára fel!

A munka nem változott sokat, Zeppelin helyett az Akronban működő léghajógyárnak adott tanácsot. Emellett újra felbukkant a polgári repülés a kutatási témái között: a Douglas DC–1, DC–2 és DC–3 tervezésében is részt vett. Az utóbbi a légi szállítás igazi igáslova, szép számban léteznek ma is repülő példányai.

Számos példány ma is repül a DC–3-asokból Forrás: Bill Larkins – CC-BY-SA

Életének ez az a szakasza, amiért emlékezni szokás Kármánra. Az Amerikában végzett munkája miatt őrzi nevét egy-egy kráter a Holdon és a Marson, előadás-sorozat a NASA-ban. Az emlékezetre Kármán maga is igényt tartott, tisztelte tudóstársait – Einsteint nehezen utolérhető zseninek tartotta –, de magát sem becsülte le.

Rakétával segített felszállás (JATO) tesztje Forrás: NASA

A Guggenheim Laboratóriumban a rakétahajtás iránt érdeklődő mérnök a repülőgépek gyors felszállását megkönnyítő kisegítő rakétákat tervez. A JATO-programban szerzett tapasztalatokat a mai napig használják – olyan helyzetekben, ahol a katonai szállítógépeknek nagyon gyorsan kell a levegőbe emelkedniük, ma is „begyújtják a rakétákat”. A JATO azonban nemcsak a praktikussága és hatása miatt volt érdekes, hanem azért is, mert ez volt az első világháború óta az első olyan amerikai rakétakutatási program, amely a hadsereg pénzügyi támogatásával valósult meg.

Az első rakétaprogramot továbbiak követik, a világháborút pedig az amerikai hadsereg légierejének tanácsadójaként tölti, mellette a hangsebességnél gyorsabb repülést kutatja. Legismertebb, a repüléshez nem köthető munkáját 1940-ben kapja meg: az erős szél hatására leszakadó Tacoma Narrows hidak vizsgálatában működik közre. A csoport három lehetséges okot is felsorol, a vizsgálattal pedig új kutatások indulnak a függőhidak biztonságossá tételére.

Forrás: Youtube/Laughterpiece Productions

Tudományszervezőként életének legnagyobb művét 1943-ben alkotja meg: ez év novemberében jön létre a ma a NASA alá tartozó Sugárhajtás Laboratórium (JPL). Itt készültek a hadsereg első komoly rakétái, azóta pedig a NASA bolygókutató űrszondáinak legfontosabb fejlesztési és tesztközpontja vált belőle. Egyebek mellett itt készítették elő és innen irányították az emberes Holdra szállást megelőző Ranger-és Surveyor-programokat, de számos Vénusz-, Mars- és Merkúr-szondát is itt fejlesztettek, illetve fejlesztenek ma is.

Mikrofilmek Európából

A világháború végén az akkor már hatvanon túli Kármánt Európába küldte a hadsereg. Őrnagyi rangban utazott kideríteni, hogy a német rakétatudósok mire jutottak: Hitler halála után öt nappal már a Braunschweig melletti titkos laboratóriumban állt, ahol egykori tanársegédjét találta meg – és a hátranyilazott szárnyú Messerschmitt ME–262-es vadászgépet –, a nordhauseni V–2-eseket gyártó telepen pedig több ládányi dokumentumot gyűjtött be.

Az amerikai különítmény kutatási eredményekkel és szétszerelt szuperszónikus szélcsatornák darabjaival érkezett haza. A német tudósok Amerikába importálását célzó Paperclip-hadművelet ellen viszont tiltakozott, mert véleménye szerint az károsan érintette az európai tudományosságot.

A jövő légierejének megépítéséhez követendő irányokat kijelölő munkája annak tudatában készült, hogy Amerika szerencsés volt, a náci Németország nem tudott fegyvert kovácsolni abból, amit a tudósai felfedeztek. Innen származott az a meggyőződése is, hogy a megfelelő katonai kutatásokhoz komoly anyagi és eszközbeli támogatásra van szükség. Hogy ezt meg is kapják a tudósok, elvállalta a légierő tudományos tanácsadó testületének elnökségét. Később a NATO hasonló repüléstani szervének és a Nemzetközi Asztronautikai Akadémiának is létrehozója és tagja lett.

Kármán alkonya

A szuperszónikus kort még saját szemével láthatta, és az űrverseny elejét is megélte. Keze nyomát magán viseli az amerikai űrkutatás és műholdtervezés is. A Szputnyik fellövése utáni fejvesztett amerikai fejlesztési kísérletek láttán mondta, a rá jellemző humorral: „Mindenki tudja, hogy egy nőnek kilenc hónapjába telik kihordani egy gyermeket. Maguk amerikaiak azt hiszik, hogy ha kilenc nőt teherbe ejtenek, egy hónap alatt lesz gyerek.” Ebben a mondatban már benne lehetett a keserűsége is, amiért kedvenc tanítványát, a kínai űrprogram későbbi atyját, Csien Hszüe-szent nem tudta megvédeni a McCarthy szenátor fémjelezte kommunistaüldözéstől.

Kármán 1963-ban, Aachen felé utazva halt meg. Az Egyesült Államokban temették el. Előadás-sorozatok, előadótermek, kráterek és a világűr határának kijelölt, száz kilométer magasan húzódó Kármán-vonal őrzi a nevét.

Egykori egyetemén, amit akkor még Királyi József Műegyetemnek hívtak – ma BME – Kármán nevét viseli az Áramlástan Tanszék Szélcsatorna Laboratóriuma. Az érdeklődők által csak ritkán látogatható kutatóhely évek óta a Kutatók Éjszakájának egyik titkos favoritja. Amellett, hogy meg lehet nézni a maketteket, amelyeken méréseket végeztek az évek során a kutatók, szembe is lehet nézni a hetvenéves csatornában keltett a széllel.