Eingebettete Wissenschaft

Vor hundert Jahren. Nachdem Orville und Wilbur Wright 1903 ihre klapprigen Maschinen erfolgreich über einige Hundert Meter in der Luft gehalten hatten, wurde es höchste Zeit, Investoren zu finden. Die innovativen Brüder wandten sich vertrauensvoll an das US War Department. Zurück kam ein Standardbrief: Das Militär habe prinzipiell kein Geld für Experimente übrig. Ein Freund riet den Wrights, es bei den Engländern zu versuchen.
Dass das Militär in Europa für neue Ideen aufgeschlossener war, hatte ein anderer US-amerikanischer Erfinder, Hiram Maxim, bereits ein paar Jahre zuvor erkannt. Einem Landsmann, dem er 1881 in Wien begegnete, riet er: "Vergiss deine Chemie und Elektrizität! Wenn du eine Stange Geld machen willst, erfinde irgendetwas, das es diesen Europäern erleichtert, sich gegenseitig die Kehle durchzuschneiden." Wenige Jahre darauf ließ Maxim ein Maschinengewehr patentieren, das seine Effizienz zunächst bei Aufständen und Massakern in Kolonien und später im Ersten Weltkrieg blutig unter Beweis stellte.
Thomas Alva Edison beschuldigte seinen Rivalen Maxim, mit dem Tod Geschäfte zu machen. Nachdem in Europa das Schlachten begonnen hatte, tönte der legendäre Erfinder 1915 in der "New York Times" seinerseits: Sollten die USA in den Krieg hineingezogen werden, dann werde er seiner Armee zur Hilfe eilen und sich schreckliche Waffen gegen den Despotismus ausdenken. Edisons patriotische Worte blieben nicht ungehört. Das Komitee, das der mittlerweile 69-Jährige im Auftrag der US Navy zusammenstellte, um eines der drängendsten Probleme jener Kriegstage anzugehen, nämlich das Aufspüren von U-Booten, scheiterte allerdings kläglich.

Vorreiter der Großforschung. Die Ära der Erfinder ging am Beginn des 20. Jahrhunderts zu Ende. Ingenieure und Wissenschaftler, die bereit waren, eng miteinander und mit ihren Auftraggebern zusammenzuarbeiten, waren besser gerüstet, die neuen komplexen Aufgaben zu lösen (siehe auch: "Mißbrauch oder Gebrauch" heureka 4/98). Es gelang zwar einem deutschen Wissenschaftler noch, dem Ersten Weltkrieg seinen persönlichen Stempel aufzudrücken, aber vor allem deshalb, weil er auch als Wissenschaftsmanager Pionierqualität zeigte. Der Chemiker Fritz Haber hatte zeitweise 1500 wissenschaftliche Mitarbeiter unter sich. Aus seinen Labors kamen sowohl die synthetischen Ersatzstoffe für die zur Herstellung von Sprengstoff benötigten Nitrate, als auch die Senf- und Chlorgase, deren schreckliche Folgen 1925 zur Ächtung chemischer und biologischer Kampfstoffe führte.
Das Wirken Habers, der 1918 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist der Grund dafür, dass der Erste oft als "Weltkrieg der Chemiker" bezeichnet wird, während der Zweite als "Weltkrieg der Physiker" gilt. Dabei hat schon Ende 1917 nicht der Einsatz von Kampfgasen, sondern der einer anderen Waffenart etwas zum Kriegsausgang beigetragen: Panzer im Dienste der Briten, die damit die deutschen Linien durchbrachen.

Es war der Zweite Weltkrieg, in dem die USA ihre bis heute währende militärtechnische Überlegenheit begründeten und den Grundstein für Großforschungen bis dahin ungeahnten Ausmaßes legten. "Manhattan Engineer District", besser bekannt als "Manhattan Project" ist tausendfach beschrieben worden. Militärisch weitaus wichtiger war das am Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) angesiedelte "Radiation Laboratory", kurz Rad Lab genannt. Beide Projekte verschlangen mehr als zwei Milliarden US-Dollar. Während das erste zum Bau der Atombombe führte, kam aus dem Rad Lab ein Strom neuer Radaranwendungen, die sowohl im U-Boot-Krieg als auch für Luftangriffe gegen strategische Ziele genutzt wurden. "Der Zweite Weltkrieg war der erste Krieg, in dem technische Überlegenheit eine entscheidende Rolle spielte", resümiert der Militärhistoriker Alex Roland (www-history.aas.duke.edu/faculty/alexroland.htm) von der Duke University: "An seinem Ende gab es Waffen, die man sich zu Kriegsbeginn nicht einmal hatte vorstellen können."

Der erste Bush im Weißen Haus. Im Juni 1940 wurde ein M.I.T.-Professor für Elektrotechnik ins Oval Office vorgelassen. Sein kurzer Vortrag über den Nutzen eines Wissenschaftlerrats für Verteidigung überzeugte den damaligen US-Präsidenten Franklin Delano Roosevelt. Mit den Worten "Setzen Sie okay, FDR, drunter", bekam Vannevar Bush Rückendeckung von ganz oben.
Unter seiner Leitung liefen bereits in den 18 Monaten, die den USA bis zum japanischen Überfall in Pearl Harbor blieben, Forschungen zu allen möglichen militärischen Zwecken an. Bush ließ sich bald auch mit dem Aufbau des Office for Scientific Research and Development betrauen, dem er eine hochgradig arbeitsteilige Struktur gab. Gegen den Widerstand altgedienter Militärs erreichte er, dass Wissenschaftler bei strategischen Überlegungen mitreden konnten und junge Naturwissenschaftler vom Fronteinsatz freigestellt wurden. Waren Physiker früher als Spezialisten für nutzlose Theorien angesehen worden, galt nun jeder Einzelne von ihnen als kriegswichtig. Der englische Philosoph Bertrand Russell schrieb: "Ein Atomphysiker ist mehr wert als viele Divisionen Infanterie."
Vannevar Bush, der den Kriegseinsatz von rund 6000 Wissenschaftlern koordiniert und gleichzeitig am M.I.T. noch an Radarprojekten mitgewirkt hatte, behielt auch zu Friedenszeiten Einfluss. Sein 1945 veröffentlichter Bericht "Science - The Endless Frontier" lieferte eine Blaupause für die künftige Arbeitsteilung zwischen militärischer Forschung und Grundlagenforschung in den USA. Mit der Forderung, Letztere von militärischen Einflüssen frei zu halten, konnte sich Bush allerdings nicht durchsetzen. Das Office of Naval Research und das Pentagon verwalten bis heute wichtige Budgets für Grundlagenforschung. Schätzungsweise jeder vierte Elektrotechniker und jeder dritte Mathematiker oder Physiker wird in den USA auf die eine oder andere Weise vom Militär finanziert.

Vom doppelten Nutzen. Die Expansion der Universitäten wurde in den USA maßgeblich vom Militär finanziert. Vorher unbedeutende Universitäten wie Stanford entwickelten sich dank Rüstungsforschung zu Eliteschmieden. Kritischen Fragen, wie sich die in die Milliarden gehenden Entwicklungen des Militärs je rechnen sollen, wird bis heute mit der Rhetorik der "Spin-offs" begegnet. Lange Zeit war die Kernenergie das Vorbild für den angeblich doppelten Nutzen, den militärische Forschungen auch für den zivilen Fortschritt abwerfen. Die Fülle der dem Krieg abgeschauten Technologien wirkt beeindruckend (siehe Katalysator Krieg). Dabei ist der doppelte Nutzen längst keine Einbahnstraße mehr: Für zivil entwickelte Ideen und Produkte werden Anwendungsmöglichkeiten fürs Militär ausgedacht, um dessen Budgets anzuzapfen.
Kein anderer als US-Präsident Dwight Eisenhower prägte den Begriff "militärisch-industrieller Komplex", als er 1961 in seiner Abschiedsrede vor der sich gegenseitig stützenden Allianz zwischen Militär, Wissenschaft und der schnell wachsenden Rüstungsindustrie warnte. Und Solly Zuckerman, der langjährige Chief Scientific Advisor der britischen Regierung, erkannte: "Es ist der Techniker, nicht der Befehlshaber, der im Herzen der Rüstungsspirale steht."
Die Anstrengungen der USA, Großbritanniens und Frankreichs bei der Entwicklung immer neuerer Waffensysteme wurden in der UdSSR in gewisser Weise noch übertroffen. Ihre Planwirtschaft konzentrierte sich allerdings so sehr auf Rüstung, dass nennenswerte zivile Spin-offs ausblieben. Das Ausmaß der militärisch eingesetzten Ressourcen trug letztlich zum Zusammenbruch des sozialistischen Systems bei.
Die westlichen Geheimdienste und Strategie-Think-Tanks wurden davon genauso überrascht wie alle anderen. So sank mit Ende des Kalten Kriegs vorübergehend auch der Stern der Rüstungsforschung. In der EU schrumpfte ihr Anteil an den öffentlichen Forschungsaufwendungen während der Neunzigerjahre von 21 auf 15 Prozent. Machten die über das Militär abgewickelten Forschungsbudgets am Ende der Reagan-Präsidentschaft 1987 fast zwei Drittel aus, ging dieser Anteil in den Neunzigerjahren auf etwa die Hälfte zurück.
Mittlerweile steigt er wieder kräftig. Vizepräsident Dick Cheney, Verteidigungsminister Donald Rumsfeld und sein Stellvertreter Paul Wolfowitz sind allesamt Zöglinge des mittlerweile 81-jährigen Pentagon-Gurus Andrew Marshall und wie dieser Anhänger einer High-Tech-Armee. Laut dem Haushaltsentwurf, den Präsident George W. Bush im Februar vorgelegt hat, sollen in den nächsten sechs Jahren sage und schreibe 2,4 Billionen US-Dollar für "Verteidigung" ausgegeben werden, knapp ein Fünftel davon für Forschung. "Nur das Militär ist in der Lage, vom Kongress das Neueste, Teuerste, Beste in großzügiger Menge und gleich bei Bedarf bewilligt zu bekommen", schreibt die "Washington Post"-Journalistin Dana Priest. Und das hat einiges mit den neuen Bedrohungsszenarien zu tun.

Schrecken der Forscher. Schon vor den Flugzeugattacken vom 11. September 2001 sind vielfach die Gefahren eines neuen, technologisch ausgefeilten Superterrorismus beschworen worden. Nachdem die Aum-Shinrikyo-Sekte, die angeblich eine Milliarde US-Dollar in ihrer Kriegskasse hatte, 1995 mit dem Kampfgas Sarin Tausende Tokioter U-Bahn-Fahrer vergiftet und rund ein Dutzend getötet hatte, kamen Maßnahmen gegen Bioterrorismus auf die Agenda. Mittlerweile bezahlt jeder Bundesstaat und jede größere Stadt in den USA Experten, um gerüstet zu sein. Für Studien über Erreger, die sich für Anschläge eignen könnten, und die Entwicklung von Impfstoffen sind Milliarden Dollar reserviert.
Um angehenden Bioterroristen die Ausführung ihrer Pläne zu erschweren, haben sich mehr als dreißig der wichtigsten wissenschaftlichen Zeitschriften im Februar zu freiwilligen Selbstbeschränkungen verpflichtet: Artikel, deren Inhalte irgendwie missbraucht werden könnten, sollen gekürzt oder gar nicht erst publiziert werden (www.fas.org/sgp/news/2003/02/sci021503.html). Doch das ist nicht die einzige Einschränkung, die der Wissenschaft in den USA aufgrund der grassierenden Terrorismusangst auferlegt wird. Ausländische Doktoranden trauen sich nicht mehr, das Land zu verlassen, seit einigen von ihnen die Rückkehr verweigert wurde. Um einreisende Fachwissenschaftler auf ihre "Echtheit" zu überprüfen, gehen Grenzbeamte mittlerweile so weit, Formeln abzufragen. Tausende Forscher bleiben Konferenzen in den USA fern. Und ausgerechnet eine Terrorismustagung musste abgeblasen werden, weil ausländische Experten keine Visa erhielten.

Wer kann mithalten? Zurzeit geben die USA mehr für Rüstungsforschung aus als alle anderen Länder der Welt zusammen. Aber auch in Europa wird immer öfter nach wissenschaftlicher "Nachrüstung" gerufen: Militärische Forschung, die bisher auf EU-Ebene nicht gefördert wird, kommt sowohl im neuen Grünbuch zur Raumfahrt als auch in den Überlegungen zu europäischen Interventionstruppen ins Spiel.
Österreich hätte freilich nicht allzu viel davon, falls die EU Verteidigungsforschung in ihr nächstes Rahmenprogramm aufnimmt. Weil hierzulande für militärische Forschungen gerade einmal ein paar Hunderttausend Euro im Jahr ausgegeben werden, sind Kapazität und Verständnis für einschlägige Themen schwach ausgeprägt. Doch auch das könnte sich ändern - wenn nämlich die Bundesregierung die umstrittenen Abfangjäger endgültig kauft: Rüstungsdeals sind mit Kompensationsgeschäften verbunden, ein Teil der Kaufsumme sollte in Form von Forschungsaufträgen nach Österreich zurückfließen.
Vorigen Sommer, als der Kauf der Abfangjäger unmittelbar vor der Unterzeichnung
schien, schickte ihr Hersteller EADS Vertreter an mehrere österreichische Universitäten aus. In Elektrotechnik, Informatik und Leichtmetallbau würden wohl sinnvolle Projekte gefunden, berichtet Günter Pilz, Vizerektor für Forschung an der Universität Linz: "Diese Gespräche führen wir alle mit gemischten Gefühlen, aber ich sage mir: In den USA finanziert das Pentagon auch Grundlagenforschung, die mit Sicherheit niemals eine militärische Anwendung finden wird."

Katalysator Krieg

Viele entscheidende Durchbrüche in den verschiedensten Bereichen von Wissenschaft und Technik verdanken sich Forschungen rund um den Krieg. Eine kleine Auswahl.

Astronomie.

Nach einem weltweiten Verbot von Atomtests 1963 befürchteten die US-Amerikaner, dass die Sowjets diese einfach in den Weltraum verlegen würden. Um diese Tests im All nachweisen zu können, installierte man Satelliten, die die dabei frei werdende Gammastrahlung erfassen sollten. Sowjetische Weltraumtests wurden damit zwar nie bemerkt, dafür aber wurde bereits in den Sechzigerjahren Gammastrahlung aus einer weit entfernten Quelle entdeckt. Erst in den Neunzigerjahren hat man dann verstanden, dass diese von Supernovas stammte, die an ihrem "Lebensende" in einer gewaltigen Explosion Gammastrahlen abgeben.

Computer.

Der Computer hat zahlreiche Wurzeln, viele lassen sich auf neuartige Verfahren der maschinellen Datenverarbeitung zurückführen, die im Zweiten Weltkrieg entwickelt wurden. Um zum Beispiel die mit der Enigmamaschine verschlüsselten Einsatzbefehle der Deutschen zu entziffern, koppelten die englischen Kryptoanalytiker um den Mathematiker Alan Turing ihre Entschlüsselungsmaschinen aneinander und vervielfachten dadurch deren Rechenleistung.

Ernährungswissenschaft.

Leerer Bauch kämpft nicht gern. Was aber genau und wie viel sollten Soldaten zu sich nehmen? Um dies herauszufinden, wurden Ende des 19. Jahrhunderts Ernährungsexperimente an jungen Rekruten durchgeführt. So wurde die Referenzperson (siehe auch: "Verfügen Sie über Ihr Müsli?" heureka 5/01) konstruiert, also Angaben oder Vorschriften darüber, wie viel "man" von was essen soll. Der Tagesbedarf steht heute auf jeder Müslipackung.

Flugzeugbau.

Wurden vor 1914 insgesamt gerade mal ein paar Tausend Flugzeuge produziert, waren es während des Ersten Weltkrieges 200.000. Die Fluggeschwindigkeit konnte von 100 auf 200 Stundenkilometer, die Motorleistung von 100 auf 300 PS und die Flughöhe von 1200 auf 9000 Meter gesteigert werden. Der Zeitdruck des Krieges konnte aber auch Innovationen hemmen, da man sich nicht auf langwierige Entwicklungsphasen einlassen wollte. Nicht zuletzt kam es zu zahlreichen tödlichen Unfällen mit nicht ausgereiften Modellen. Im Zweiten Weltkrieg wurden unter anderem Düsentriebwerke entwickelt, und die später zivil genutzte Boeing 707 begann ihre Karriere als Transportflugzeug der US-Luftwaffe.

Global Positioning System (GPS).

Ein Großteil der unlängst auf den Irak niedergegangenen Bomben war GPS-gesteuert. Mit diesem satellitengestützten Peil- und Ortungssystem kann das US-Militär beliebige Punkte auf der Erde bis auf wenige Meter genau anvisieren. Aufgrund der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten etwa in Luft und Schifffahrt, im Individualverkehr und im Vermessungswesen sah sich das Militär gezwungen, diese ursprünglich rein im militärischen Kontext entwickelte Technologie auch zivil nutzen zu lassen. Das US-Militär behält sich allerdings vor, das System bei Bedarf abzuschalten bzw. die Genauigkeit zu verringern.

Hygiene.

Nur ein gesunder Soldat ist ein guter Soldat. So bemühten sich die Preußen seit der Mitte des 19. Jahrhunderts, Kasernen "gesund" zu bauen. Im Gegensatz zu den zivilen Mietskasernen Berlins waren die Armeeunterkünfte hell, luftig und mit einer "ordentlichen Latrine" versehen. Auch hinsichtlich der individuellen Körperpflege hatte die im Militär geforderte und eingeübte Hygiene Vorbildfunktion für den zivilen Bereich.

Internet.

Die militärische Obsession mit "Command, Control and Communication" steht am Anfang des Internetprotokolls. Dabei spielte die Advanced Research Projects Agency (ARPA, später DARPA, siehe Der Einsatz der Forschung) eine zentrale Rolle. Um die von ARPA finanzierten Projekte sicher zu vernetzen, entwickelten die Forscher ein Kommunikationsnetzwerk, das sogar einen Nuklearangriff überstehen und dann die Aktivierungssignale für einen Gegenschlag weiterleiten sollte. Um Computer verschiedener Hersteller im ARPANET miteinander zu vernetzen, baute man "Minicomputer", so genannte "Interface Message Processors" (IMP), ein. 1972 wurde dann das Network Control Protocol (NCP) als Kommunikationsstandard zwischen den IMPs festgesetzt. Aus NCP wurde dann ein paar Jahre später TCP/IP, das Transmission Control Protocol/Internet Protocol.

Kernenergie.

Bereits beim Bau der Atombombe (1941-1945) sinnierten die beteiligten Physiker darüber, wie man die ausgelöste Kernspaltung in Gang halten und somit als Energiequelle nutzbar machen könnte. Die erste Umsetzung erfolgte noch im militärischen Kontext bei atomgetriebenen U-Booten, bevor dann in den Fünfziger- und Sechzigerjahren die ersten Kernkraftwerke gebaut wurden.

Massenproduktion.

Bereits im 18. Jahrhundert experimentierten Gewehrfabriken und Artillerieschmieden in Frankreich mit der Produktion von Waffen, deren Bestandteile austauschbar sein sollten. Damit sollte die bis dahin übliche zeitraubende Einzelanfertigung überwunden werden. Aber erst als die Gewehreinzelteile ab etwa der Mitte des 19. Jahrhunderts maschinell hergestellt wurden, setzte sich die Methode der Produktion mit austauschbaren Teilen durch. Die Linie führt hier von den Waffenmanufakturen Connecticuts zur zivilen Fließbandproduktion beim Automobilhersteller Ford Anfang des 20. Jahrhunderts.

Mikroelektronik.

Zu Beginn des Kalten Krieges konzentrierte sich die Rüstungsforschung auf moderne Flugzeugtypen und Raketen. Entscheidendes Kriterium war neben der Verlässlichkeit das geringe Gewicht der Steuerungstechnik. Dieser Schrumpfungsdruck ließ die elektronischen Bauteile immer kleiner werden - sie kamen bald auch in der Fahrzeugtechnik, in Elektrogeräten und im Computer zum Einsatz. Der Chip gilt somit als klassischer Spin-off.

Medizin.

Hippokrates, dem Ahnherr der Ärzte, wird die Aussage zugeschrieben, dass der Krieg die beste Schule für den Chirurgen sei. Die schrecklichsten Kopfwunden wurden während des Zweiten Weltkriegs zum instruktiven "Anschauungsmaterial" für die Neuro- und Gehirnchirurgie. Auch die Behandlung von Wirbelsäulenverletzungen machte entscheidende Fortschritte. Bis dahin kam eine Querschnittslähmung in den meisten Fällen einem Todesurteil gleich.

Radar.

Im Zweiten Weltkrieg entwickelten englische und US-amerikanische Wissenschaftler das Radar (Radio detecting and ranging). Mit dessen Hilfe wurden etwa 200 deutsche U-Boote geortet und versenkt. Gleichzeitig verbesserte das Radar die Orientierung der alliierten Flugzeuge enorm. Der Boom der zivilen Luftfahrt nach 1945 wäre ohne das Radar kaum vorstellbar gewesen.

Raketenantrieb.

Gegen Ende des Zweiten Weltkriegs entwickelten die Nazis die vermeintliche Wunderwaffe V2 (siehe Die Selbstmobilmachung). Die von Wernher von Braun konzipierte Flüssigkeitsrakete erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von 5500 Stundenkilometern. Diese Technologie bildete die Grundlage für die zivile Raumfahrt nach 1945. O. H.

Wolfgang L. Reiter ist promovierter Physiker und war bis Ende 2002 Leiter der Abteilung Naturwissenschaften im Wissenschaftsministerium.