Theodore von Kármán

Theodore von Kármán, 20. yüzyıl aerodinamiğinin ve havacılık-uzay mühendisliğinin kurucu isimlerinden sayılan Macar asıllı Amerikalı mühendis ve fizikçidir. Akışkanlar mekaniğine, ses üstü ve ses ötesi uçuşa yaptığı katkılar uçak ve roket tasarımının temelini oluşturdu. Bugün NASA'nın gezegen keşif görevlerini yöneten Jet İtki Laboratuvarı'nın (JPL) kurucularındandır. Atmosferle uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen Kármán çizgisi de onun adını taşır.

Erken yaşamı ve eğitimi

Doğum adıyla Kármán Tódor, 11 Mayıs 1881'de o dönem Avusturya-Macaristan'a bağlı Budapeşte'de doğdu. 1902'de bugünkü Budapeşte Teknoloji ve Ekonomi Üniversitesi'nden makine mühendisi olarak mezun oldu. Doktorasını 1908'de Almanya'daki Göttingen Üniversitesi'nde, modern aerodinamiğin öncülerinden Ludwig Prandtl'ın yanında tamamladı.

Avrupa'daki kariyeri

1913'te Aachen Teknik Üniversitesi'ndeki (RWTH Aachen) Havacılık Enstitüsü'nün müdürü oldu. Birinci Dünya Savaşı'nda, 1915-1918 arasında Avusturya-Macaristan ordusunda görev yaptı ve erken bir helikopter denemesi olan Petróczy-Kármán-Žurovec aracının tasarımında yer aldı. Savaştan sonra 1919'da Aachen'e döndü.

Bilimsel çalışmalarının en tanınmış ürünlerinden biri Kármán girdap sokağıdır: Bir akışkan, örneğin rüzgâr, bir engelin yanından geçerken arkasında sırayla sağa ve sola dönen girdaplardan oluşan düzenli bir iz bırakır. Kármán ayrıca sınır tabakası, türbülans, ses üstü ve ses ötesi akış ve yapıların akış altında titreşmesi gibi konularda çalıştı; von Kármán sabiti gibi pek çok kavram onun adını taşır.

Amerika'da: Caltech ve JPL

1926'da bir rüzgâr tüneli kurmak üzere Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ne (Caltech) davet edildi. 1930'da Caltech'in Guggenheim Havacılık Laboratuvarı'nın (GALCIT) müdürü oldu. 1940'ta çöken Tacoma Narrows Köprüsü'nü inceleyen mühendislik kurulunda yer aldı; aerodinamik bilgisi, köprünün rüzgârda neden salındığını açıklamaya yardım etti.

GALCIT çevresindeki genç roket meraklılarıyla, aralarında Frank Malina ve Jack Parsons'un bulunduğu grupla, roket motoru çalışmalarına destek verdi. Bu ekipten ve GALCIT'ten doğan kuruluşlar arasında, uçakların kalkışını hızlandıran JATO roket motorları üreten Aerojet şirketi ile 1944'te kurulan Jet İtki Laboratuvarı vardır. JPL bugün Caltech tarafından NASA adına yönetilir ve Voyager sondalarından Mars keşif araçlarına kadar pek çok gezegen görevinin evidir; ayrıntılar için Mars'ın keşif tarihi sayfasına bakılabilir.

Kármán Aralık 1944'te Caltech'ten ayrıldı ve ABD Ordu Hava Kuvvetleri'nin isteğiyle havacılık teknolojilerini inceleyen Bilimsel Danışma Grubu'nun başına geçti. 1951'de NATO'nun havacılık araştırmalarını eşgüdümleyen AGARD'ın kuruluşuna öncülük etti, 1956'da Belçika'da bugün kendi adını taşıyan akışkanlar dinamiği enstitüsünü kurdu. Doktora öğrencileri arasında 1939'da doktorasını alan Qian Xuesen (Tsien Hsue-shen) da vardı.

Kármán çizgisi

Uluslararası Havacılık Federasyonu (FAI), deniz seviyesinden 100 kilometre yükseklikteki çizgiyi havacılıkla uzay araştırmalarını ayıran sınır olarak kullanır ve bu çizgi Kármán'ın adıyla anılır. Ancak Kármán'ın kendisi 100 kilometre demedi. 1956'daki çalışmasında, bir aracın kanatlarından yeterli kaldırma kuvveti alabilmesi için hızlı uçması gerektiğini, ama bu hızın sürtünme ısısıyla aracı yok edecek düzeye çıkmaması gerektiğini hesaba katarak sürekli uçuş için yaklaşık 83,8 kilometrelik bir sınır tahmin etti. "Kármán çizgisi" adı 1959'da Andrew G. Haley tarafından konuldu.

Mantık şöyledir: Yükseldikçe hava seyrelir ve kanadın taşıyıcı kuvvet üretebilmesi için araç giderek daha hızlı uçmak zorunda kalır. Belli bir yükseklikten sonra gereken hız, aracı sürtünme ısısıyla tahrip edecek düzeye çıkar; bu noktadan sonra kanatla sürekli uçuş mümkün olmaz. Kármán'ın 1956 tarihli çalışması ne yörüngeden ne de uzaydan söz eder; sınırı bu ısıl ve aerodinamik dengeye göre tarif eder.

Sınır bugün de tartışmalıdır: ABD ordusu 80 kilometrenin (50 mil) üzerine çıkanları astronot sayar; gökbilimci Jonathan McDowell da 2018'de sınırın 80 kilometreye çekilmesini önerdi. McDowell ve Thomas Gangale'nin hesabına göre, 80 kilometrenin altına inen uydular bir sonraki turu tamamlayamazken, 100 kilometrede yere en yakın noktası bulunan eliptik yörüngeler uzun süre dayanabilir. Tartışmanın ayrıntıları uzay nerede başlar sayfasında, atmosferin katmanları ise Dünya'nın atmosferi sayfasında anlatılıyor.

Ödülleri ve mirası

1938'de ABD Ulusal Bilimler Akademisi'ne seçildi; 1941'de ASME Madalyası, 1948'de Franklin Madalyası ve John Fritz Madalyası aldı. 1963'te, 81 yaşındayken, ABD'nin en yüksek bilim ödülü olan Ulusal Bilim Madalyası'nın ilk sahibi oldu; madalyayı Başkan John F. Kennedy verdi. Aynı yıl, 6 Mayıs 1963'te, Almanya'nın Aachen kentinde öldü. Hem Ay'da hem Mars'ta birer krater onun adını taşır.

Bilmeye değer

• Uzayın başladığı yer olarak bilinen 100 kilometrelik çizgi onun adını taşır, ama kendi hesapladığı değer yaklaşık 83,8 kilometreydi.
• ABD Ulusal Bilim Madalyası'nın ilk sahibidir.
• Birinci Dünya Savaşı sırasında erken bir helikopter denemesinin tasarımında yer aldı.
• Tacoma Narrows Köprüsü'nün çöküşünü inceleyen kurulda bulundu.