4. Juni 2011, Neue Zürcher Zeitung / NZZexecutive

Kreiselkompass – Schub für die See- und die Luftfahrt

Errungenschaften der Technik

Immer weiter entwickelt: Schiffs-Kreiselkompass mit Jahrgang 2009. (Bild: PD)

Leonid Leiva

Schon am Spielzeug wird es sichtbar. Die Drehachse eines Kreisels ist umso schwieriger aus dem Lot zu bringen, je mehr Schwung der Drehbewegung verliehen wird. Schliesslich rotiert die Drehachse jedoch unter dem Einfluss der Schwerkraft, oder genauer: unter dem Einfluss des von dieser und der Neigung der Drehachse verursachten Drehmoments, um eine zweite, raumfeste Achse. Dahinter steckt das Prinzip der Drehimpulserhaltung: Ausrichtung und Drehzahl eines rotierenden Körpers können nur von einem äusseren Drehmoment verändert werden. Diese Tatsache machte sich der französische Physiker Léon Foucault im Jahr 1852 zunutze, um Laien die Effekte der Rotation der Erde beizubringen. Es war die Geburtsstunde des Kreiselkompasses oder Gyroskops.

Von der Sichtbarmachung der Erddrehung bis zum Navigationsgerät für die Schifffahrt schien nur noch ein kleiner geistiger Schritt nötig. Doch es dauerte ein halbes Jahrhundert, bis ein auf diesem Prinzip basierender Nordzeiger für den Gebrauch an Bord in Erscheinung trat. Der studierte deutsche Kunsthistoriker Hermann Anschütz-Kaempfe meldete die Erfindung des ersten für die Schifffahrt tauglichen Kreiselkompasses erst im Jahr 1904 als Patent an. Erste mit dem Kreiselkompass ausgerüstete Schiffe liefen 1907 in Deutschland vom Stapel.

Anschütz-Kaempfe war wie viele seiner Zeitgenossen vom «Nordpolvirus» angesteckt; er hatte den Beschluss gefasst, den nördlichsten Punkt des Planeten mit einem Unterseeboot zu erreichen. Vom metallischen Druckkörper eines U-Boots werden aber Magnetfelder abgeschirmt, und so sind Magnetkompasse dort unbrauchbar. Anschütz-Kaempfe machte sich alsbald daran, einen Kreiselkompass als Navigationsinstrument für seine Reise zu entwickeln. Die technischen Details der Erfindung nahmen ihn derart in Anspruch, dass er seine Expeditionspläne über Bord warf und eine rasch prosperierende Firma in Kiel gründete.

Aber er bekam im Zuge des Wettrüstens vor dem Ersten Weltkrieg bald Konkurrenz. Der Amerikaner Elmer Ambrose Sperry bot der deutschen Kaiserlichen Marine ein ähnliches Instrument für ihre Kriegsschiffe – so ähnlich, dass Anschütz-Kaempfe die Patentierung des Kreiselkompasses von Sperry anfocht. Der in Berlin ausgetragene Patentstreit nahm für Anschütz-Kaempfe das erwünschte Ende. Das war auch dem Beitrag Albert Einsteins zu verdanken, der vom Gericht nicht so sehr wegen seiner speziellen Kenntnisse, sondern vornehmlich aufgrund seiner Erfahrung als Patentbeamter in Bern als unabhängiger Gutachter bestellt wurde. Einstein wirkte bei seinem ersten Auftritt schlecht vorbereitet, seine Vertrautheit mit der kniffligen Technik liess zu wünschen übrig. Später erschien er trotz ausdrücklicher Vorladung nicht vor Gericht. Schliesslich konnte er dennoch zeigen, dass Sperrys Gyroskop keine echte Innovation gegenüber dem Kieler Entwurf enthielt.

In einem zweiten, von Anschütz-Kaempfe gegen Werner Siemens gewonnenen Rechtsstreit diente Einstein erneut als technischer Experte. Hierbei handelte es sich um eine Anwendung des Kreiselkompasses zur Erzeugung des künstlichen Horizonts, mit dem auch heute Flugzeuge durch undurchsichtige Wolkenschichten erfolgreich navigieren können. – Einsteins Bekanntschaft mit Anschütz-Kaempfe entwickelte sich daraufhin zu einer engen Freundschaft, weshalb er seine Arbeit als Gutachter niederlegte. In Zeiten, da man den genialen Physiker ausschliesslich über seine allgemeine Relativitätstheorie sinnierend vermutet, füllte nun auch die Weiterentwicklung des Kieler Kreiselkompasses nicht wenige seiner Arbeitsstunden.

Er führte Verbesserungen am Kugelkreiselkompass von Anschütz-Kaempfe ein, darunter eine ringförmige Magnetspule. Diese diente dazu, den zur Isolierung in einer Tragflüssigkeit schwebenden Kreisel so zu zentrieren, dass eine Berührung mit der ihn umhüllenden Aluminiumkugel verhindert wurde. Dafür erhielt Einstein jahrelang eine Beteiligung an den Patentgebühren.

Der Siegeszug des Kreiselkompasses war spätestens nach dem Ersten Weltkrieg unaufhaltsam. Nicht nur in U-Booten, sondern auch in anderen Schiffen, wo sie den Magnetkompass verdrängten, wurden sie zum Standard. Die Luftschiffe des Grafen von Zeppelin verliessen sich ebenfalls auf Kreiselkompasse. Und mit dem Einbruch des Raumfahrtzeitalters halfen sie nun auch bei den Kurskorrekturen von Satelliten und Raumfähren mit.

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