Einstein'in kanat profili tasarladığını biliyor musunuz?

  • 13/05/2019 20:58

Başarısız Bir Havacılık Hikayesi ve Ünlü Fizikçinin Havacılık Temasları

Dr. Emir Öngüner

Teorik fizik branşındaki çalışmaları ile tanınmış ünlü bilim insanı Albert Einstein’ın I. Dünya Savaşı döneminde havacılık ile ilgili başarısızlıkla sonuçlanan çalışmasına ait bir fotoğraf Einstein’ın biyografisi ile havacılık tarihinde pek bilinmeyen bir hadisenin aydınlatılmasına yardımcı olmaktadır. 

Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin Göttingen şehrindeki arşivinde muhafaza edilen bu kanat profilinin fotoğrafı 1917’de çekilmiş olup hakkında ne yazık ki sınırlı bilgi mevcuttur. Konu ile ilgili yayınlanan ipuçlarından bazıları tespit edilebildiği kadarıyla fizikçi ve bilim tarihçisi Hubert Goenner’in Einstein’ın Berlin’deki dönemi hakkında kaleme aldığı çalışması [1], Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden tarihçi József Illy’nin Einstein’ın bilimsel çalışmalarını ele aldığı eseri [2] ve Princeton Üniversitesi’nden fizikçi ve havacılık tarihçisi Peter Michael Grosz’un Einstein’ın I. Dünya Savaşı döneminde havacılık alanındaki rolünü ele aldığı makalesinde verilmiştir. [3]

Bahsi geçen kanat profilinin ortaya çıkışı 1916 senesine dayanmaktadır. Dönemin ünlü „Die Naturwissenschaften“ isimli doğa bilimleri dergisinde „Su Dalgaları ve Uçuşun Temel Teorisi“ başlıklı teorik yaklaşım temelli bir makale yayınlayan Einstein, bu iki sayfalık çalışmasının ilk paragrafına şu soru ve yaklaşım ile giriş yapmıştır: [4]

„Hava araçlarımızın ve havada süzülen kuşların kanatlarının taşıma kabiliyeti neye dayanmaktadır? Bu soru hakkında birçok belirsizlik mevcuttur; evet, hatta ifade etmeliyim ki, bu basit soruya yönelik mevcut kaynaklarda bir cevaba rastlayabilmiş değilim. Bu sebeple sıvılardaki hareketin teorisinden ufak bir gözlem ile bu eksikliği giderip okuyucuların beğenisine sunmaya çalışacağım.“

Bernoulli ve Toricelli’nin geliştirdiği teorileri sıvılar üzerinden izah ederek yazısına başlayan Einstein, akışkan basıncı ve sürtünme gibi kavramlara temas ederek konuyu havanın temas ettiği yüzeylere getirir. Bombeli bir yüzeyin kullanılması halinde yüzey altı ve üstünde meydana gelecek basınç farkı ile kaldırma kuvvetinin oluşabileceğini bir eskiz ile izah eder ve yazıyı şu tespit ile bitirir:

„Bu basit düşünce bize sürtünme direncinin üstesinden gelecek kadar bir kuvvetin uçuş için yeterli olabileceğini göstermektedir. Sürtünmenin olmadığı ortamda bir kuş, hiçbir kuvvete ihtiyaç duymadan dilediği mesafeyi yatay olarak katedebilecektir.“

Resim 1: Einstein’ın 1916’da yayınladığı „Su Dalgaları ve Uçuşun Temel Teorisi“  başlıklı makalesi

Metinde aerodinamik alanında çığır açacak bir tespit olmamakla beraber bu çalışma I. Dünya Savaşı’nın devam ettiği ve muharip hava araçlarının da etken olarak kullanıldığı bir dönemde yayınlanmıştır. Akabinde Berlin’de konuşlanmış olup sivil ve muharip hava araçları geliştiren LVG-Luftfverkehrs-Gesellschaft A.G. kurumu, uçakların mevcut tasarımları ve performanslarının geliştirilmesi için akademideki bilim insanlarına çağrıda bulunur. Einstein da yazmış olduğu makalenin içeriği doğrultusunda geliştirdiği bir kanat profilinin çizimini bahsi geçen kurum ile paylaşır. 

LVG’de yapılan incelemeler sonucunda profilin aerodinamik testlerinin icra edilmesi için gerekli bilgiler Göttingen’deki Ludwig Prandtl yönetimindeki AVA-Aerodynamische Versuchsanstalt [5] kurumuna gönderilir ve buradaki atölyede kanat profilinin bir modeli inşa edilir. Arşivdeki fotoğraf da 1917 senesindeki bu çalışma esnasında çekilmiş olup formundan ötürü „kedi kamburu“ olarak tanımlanmıştır. [6]

Fotoğrafın üzerinde „Rippe Einstein“ (Einstein profili) olarak belirtilen bu tasarımın altındaki levhada „C.II (D.IV v.)“ ibaresi de göze çarpmaktadır. Goenner, Einstein’ın bu fikrinin çift kanatlı bir deney uçağında test edildiğini aktarmış, fakat uçağın modeli ve hangi kurum tarafından tasarlanıp üretildiği hakkında bir bilgi vermemiştir. Fotoğrafın arşivdeki orjinal başlığı referans alındığında LVG kurumunun tasarladığı çift kanatlı C.II keşif uçağının Einstein’ın tasarladığı kanat profili ile donatılarak test edildiği anlaşılmaktadır. [7]

Goenner’in aktardığına göre uçak havalanabilmiş, havada iken zor kontrol edilebilmiş ve inişi de oldukça güç gerçekleşmiştir. Otto Lilienthal Müzesi arşivinde bir kopyası muhafaza edilen 7 Eylül 1954 tarihli bir Einstein mektubunun muhatabı olan Paul Georg Ehrhardt’ın ise bu uçuşu icra eden test pilotu olduğu görülmektedir. [8] Einstein, yıllar sonra Amerika’da iken kendisiyle iletişime geçip olayı mizahi şekilde anlatan Ehrhardt’a 1917 senesinde test edilip başarısız olan „kedi kamburu“ hakkında şu şekilde öz eleştiri yapmıştır: [9]

„ ... Çok düşünüp az okuyanların başına böyle şeyler gelebiliyor. ... İtiraf etmeliyim ki, o zamanki düşüncesizliğimden sık sık utandım; fakat sizin bu espirili mektubunuza çok sevindim. ...“

Resim 2: „Rippe Einstein“, 1917

Resim 3: LVG C-sınıfına ait çift kanatlı bir keşif uçağı [10] (Resimde Einstein’ın profili mevcut değildir.)

Kanadın teknik özellikleri ve icra edilen rüzgar tüneli testleri hakkında aynı sene Göttingen’deki AVA çalışanları Max Munk ve Carl Pohlhausen’ın yayınlandıkları bir makale göze çarpmaktadır. [11] Ek bölümündeki diyagramlara ait kanat şablonlarında Einstein’ın tasarladığı profilin laboratuarda 95 numara ile kodlandığı görülmektedir. Polar diyagramında -9° ile +18°’lik hücüm açıları arasındaki kaldırma kuvveti katsayısı değerlerinin sürüklenme katsayısı ile kıyaslaması işlenmiştir. Rüzgar tüneli testleri Einstein’ın bilimsel çalışmalarının resmi kronolojisine göre 29 Mart 1917 tarihinde yapılmıştır. [12]

Resim 4: Einstein’ın kanat tasarımının 95 numaralı profil olarak incelendiği makale (ilk ve son sayfalar)

Resim 5: 95 numaralı Einstein kanat profilinin polar diyagramı (makalenin ek bölümünde verilmiş)

Testler ile ilgili başka bir diyagram ise Peter Grosz tarafından Berlin’deki Alman Teknik Müzesi’nin arşivinde keşfedilmiştir. [13] Yukarıda zikredilen makalede Einstein’ın profili bir kod numarası ile gösterilmişken bu çalışmada ise Einstein’ın adı kurum statüsünde verilmiştir. Diyagramda yer alan diğer kurumlar Fokker, Albatros ve Euler’dir. İlk bakışta dikkati çeken detay Einstein’ın diyagramındaki apsis hizasının diğer kordinat sistemlerine nazaran daha yukarıda verilmiş olduğudur. [14] Verilere göre Einstein’ın kanat profilinin ulaşabildiği en yüksek kaldırma kuvveti katsayısı 92 iken Fokker firmasının modeli 140’a çıkabilmektedir. 

Resim 6: Einstein’ın kanat profilinin kaldırma kuvvetinin farklı modeller ile kıyaslandığı diyagramlar [15]

Yaşanan dünya savaşları boyunca pasifist ve barışsever kimliği ve bu konudaki beyanları ile ön plana çıkan Einstein’ın askeri hava aracı üreten bir kurum adına çalışmış olması bazı araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Einstein’ın kapsamlı bir biyografisini kaleme almış olan Carl Seelig, Almanya’daki uçak üreten kurumlarının Amerikalılar ile giriştiği yarışta ismi duyulmuş Alman bilim insanlarını yanlarına çekerek prestij kazanmaya çalıştıklarını iddia etmişken [16], Peter Grosz ise LVG’nin müdürü Romeo Wankmüller’in Einstein’ı popüler olduğundan danışman olarak istihdam ettiğini, Einstein’ın da kendisini birşey yapmak zorunda hissettiği için bu kanadı tasarladığını belirtmiştir. [17]

Bir başka Einstein biyografisinin yazarı olan Albrecht Fölsing ise, Einstein’ın Zürih’ten tanıdığı ve o sıralar Alman İmparatorluğu Hava Kuvvetleri’nde görev alan arkadaşı Ludwig Hopf’un havacılığı Einstein’a aşıladığını ifade etmiştir. [18] Grosz, ayrıca bu testlere katılan diğer pilotlar olan Otto Reichert ve Bruno Hanusche ile de röportaj yapmış ve Reichert de 1917’deki test uçuşu sırasında uçağın zorlanması sebebiyle motorun alev aldığından bahsetmiştir. [19] Illy’nin aktardığına göre ise test pilotları uçuş esnasında irtifayı ayarlamakta epey zorluk çekmişlerdir. [20] Savaş sonrasında Avusturya’nın sivil havacılık kurumunun bir yayınında da bu konuya kısaca değinilmiş ve Einstein’ın tek seferlik havacılık alanında bir çalışmasının olduğu, fakat fikrinin uygulamaya yönelik bir başarı gösteremediği kaydedilmiştir. [21]

İlginç bir tespit de teorik fizikçiler Robert Rompe ve Hans-Jürgen Treder’den gelmiştir. Berlin Bilimler Akademisi’nin arşivlerinde yaptıkları araştırma sonrası vardıkları sonuca göre Einstein, havacılık alanında birikimi ve çalışması olmamasına rağmen Prusya Bilimler Akademisi tarafından uçak tasarımı projelerini değerlendirecek bilirkişi olarak istihdam edilmiştir. [22] Bu tespiti destekleyen bir başka bilgi de Einstein’ın toplama eserlerinin yer aldığı çalışmada verilmekte olup Einstein’ın Berlin’deki Mercur Flugzeugbau G.m.b.H. isimli firmada danışmanlık yaptığına ve Haziran 1918’de kurumun resmi çalışanı statüsünde olduğuna değinilmiştir. [23] Einstein’ın bu firma ile ilk teması 29 Aralık 1917 tarihindeki bir mektup ile gerçekleşmiş ve mektupta Einstein’dan kuruma ait bir hava gemisinin (zeplin) patent başvurusu hakkında patent avukatı Alfred Zehden’in görüşünün gözden geçirilmesi rica edilmiştir. [24] Einstein’ın kurum ile ilişiğinin kesilmesi ise 9 Nisan 1922 tarihinde Georg Maschke tarafından kendisine yapılan bir bildiriye rastlamaktadır. [25]

Havacılık tarihinde ismine hiç aşina olmadığımız Einstein, 1916 senesinde kendi alanının dışında bir konuya el atmış olup [26] mevcut kaynaklara göre bu girişimi 1917’de başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Yıllar sonra olayın şahitlerinden biri ile yaptığı yazışmadaki öz eleştirisi ise dikkat çekicidir. Ayrıca savaş karşıtı fikir ve söylemleriyle tanınan bu bilim insanının I. Dünya Savaşı döneminde askeri havacılık projelerinde resmen yer almış olması da Einstein’ın bu yönünün sorgulanmaya açık olduğunu göstermektedir.

Kaynaklar:

[1] Goenner, H., Einstein in Berlin 1914-1933, C.H. Beck Verlag, 2005, München, s. 87

 

[2] Illy, J., The Practical Einstein: Experiments, Patents, Inventions, The John Hopkins University Press, 2012, Baltimore, pp. 72-80

 

[3] Grosz, P.M., Herr Dr. Prof. Albert Who? Einstein the Aerodynamicist That’s Who? Or Albert Einstein and His Role in German Aviation in World War I, WW I – Aero: The Journal of the Early Aeroplane, No: 118, February 1988, pp. 42-46

 

[4] Einstein, A., Elementare Theorie der Wasserwellen und des Fluges, Die Naturwissenschaften, Jahrgang: 4, Heft: 34, 25.08.1916, s. 509-510

 

[5] Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) öncül ismi.

 

[6] Illy, J., a.g.e, s.75; kedilerin gergin olduklarında sırtlarını yukarı çektiklerindeki kabarık gövde formu, bkz: içbükey profil

 

[7] Başka bir model olan „LFG Roland C.II“ ile karıştırılmamalıdır. Fotoğrafın bulunduğu arşiv belgesinin orjinal başlığı: Rippe für den Doppeldecker C.II der Luftverkehrsgesellschaft (LVG): Entwurf Einstein (DLR Göttingen Arşivi, FS-1307) Bahsi geçen kanat profilinin eskizi: DLR Göttingen Arşivi, K4-435: Flügelprofile 92 bis 99, Modellversuchsanstalt für Aerodynamik (MVA); Göttingen

 

[8] Otto Lilienthal Museum, Anklam, Archiv-ID: 10753; 

belgenin orjinali: Albert Einstein Archives – Hebrew University of Jerusalem, EA  76-235, 1954-09-07

 

[9] Einstein ile Ehrhardt arasındaki mektuplar ilk olarak 1955 senesinde bir havacılık dergisinde yayınlanmıştır. Bkz: Professor Einstein’s ‘Folly’, Interavia, Vol: 10, No: 9, 1955, s. 684 f.

 

[10] Supf, P., Das Buch der deutschen Fluggeschichte: Vorkriegszeit, Kriegszeit, Nachkriegszeit, Band II, Verlagsanstalt Hermann Klemm AG, 1935, Berlin-Grunewald, s. 607

 

[11] Munk, M., Pohlhausen, C., Messungen an einfachen Flügelprofilen, In: (Hrsg.) Flugzeugmeisterei der Inspektion der Fliegertruppen, Technische Berichte, 15. März bis 15. Oktober 1917 – Band I, Abdruck Nr. 84, 1917, Berlin-Charlottenburg, s. 164-167; Tafel 149

 

[12] Buchwald, D.K. et al. (ed.), The Collected Papers of Albert Einstein, Volume 11: Cumulative Index, Bibliography, List of Correspondence, Chronology and Errata to Volumes 1-10, Princeton University Press, 2009, p. 204

 

[13] Illy, J., a.g.e., s. 78

 

[14] Einstein’a ait tasarımın düşük kaldırma kuvveti değerinin bu şekilde olduğundan daha yüksek gösterilmeye çalışılması ihtimal dahilindedir.

 

[15] Grosz, P.M., a.g.m.; Illy, J., a.g.e., s. 78

 

[16] Seelig, C., Albert Einstein: Leben und Werk eines Genies unserer Zeit, Europa Verlag, 1960, Zürich, s. 251

 

[17] Grosz, P.M., a.g.m.

 

[18] Fölsing, A., Albert Einstein: Eine Biographie, Suhrkamp Verlag, 1993, Frankfurt am Main, s. 446-447

 

[19] Grosz, P.M., a.g.m.

 

[20] Illy, J., a.g.e., s. 78-79

 

[21] Österreichisches Aero-Club, Mitteilungen, 1920, s. 140; aktaran: Illy, J., a.g.e., s. 80

 

[22] Rompe, R., Treder, H.-J., Über Physik: Studien zu ihrer Stellung in Wissenschaft und Gesellschaft, Akademie Verlag, 1979, Berlin, s. 51; aktaran: Frenkel, V., Yavelov, B., „What May Happen to a Man Who Thinks a Great Deal But Reads Very Little“, In: Balashov, Y, Vizgin, V. (ed.), Einstein Studies in Russia – Einstein Studies Vol. 10, Birkhäuser Verlag, 2002, Boston & Basel,  pp. 297-306

 

[23] Kox, A.J. et al. (ed.), The Collected Papers of Albert Einstein, Volume 6: The Berlin Years: Writings, 1914-1917, Princeton University Press, 1996, p. 402

 

[24] Schulmann, R. et al. (ed.), The Collected Papers of Albert Einstein, Volume 8: The Berlin Years: Correspondence, 1914-1918, Princeton University Press, 1998, p. 588

 

[25] Buchwald, D.K. et al. (ed.), The Collected Papers of Albert Einstein, Volume 13: The Berlin Years: Writings & Correspondence, January 1922-March 1923 – Documentary Edition, Princeton University Press, 2012, pp. 256-257

 

[26] Einstein, aklındaki kanat fikrinin temsili eskizini ilk kez 14 Mayıs 1916 tarihinde İsviçre’deki patent ofisinden arkadaşı Michele Besso’ya yazdığı bir mektupta paylaşmıştır, bkz: Schulmann, R. et al. (ed.),a.g.e., s. 286-288