アーサー・カントロウィッツ
American engineer

アーサー・カントロウィッツ
生誕(1913-10-20)1913年10月20日
アメリカ合衆国ニューヨーク市
死去2008年11月29日(2008-11-29)（享年95歳）
出身校コロンビア大学
科学的なキャリア
分野物理学と工学
機関

アーサー・ロバート・カントロウィッツ（1913年10月20日 - 2008年11月29日）は、アメリカの科学 者、技術者、教育者でした

カントロウィッツはブロンクスで育ち、デウィット・クリントン高校を卒業した。[1]彼はコロンビア大学で理学士号、修士号を取得し、1947年には物理学の博士号を取得した。[2] [3]

幼少期

カントロウィッツは1913年10月28日にニューヨーク市で生まれました。母親は衣装デザイナー、父親はブロンクスで診療所を経営していました。子供の頃、アーサーは兄のエイドリアン（後にアメリカ合衆国で最初の心臓移植手術を行う）と共に、古いラジオの部品を使って心電計を製作しました。 [4]

キャリア

コロンビア大学大学院在学中の1936年、カントロウィッツはアメリカ航空諮問委員会（NACA）で物理学者として働き始め、10年間その職を続けました。博士号取得中、カントロウィッツはエドワード・テラーの指導を受けました。[5] 1938年、彼は拡散抑制装置（Diffusion Inhibitor）の建設を開始しました。これは、実用的な核融合発電炉を建設する最初の試みとして知られています。この名前は目的を隠すために意図的に選ばれましたが、最終的に発覚し、資金提供は打ち切られました

彼はその後10年間コーネル大学で教鞭をとり、1955年にマサチューセッツ州エバレットにアヴコ・エバレット研究所（AERL）を設立した。彼は衝撃波管を開発し、軌道速度からの大気圏再突入をシミュレートするために必要な超高温のガスを生成できるようになった。これにより、大気圏再突入時のノーズコーンの重大な加熱問題が解決され、回収可能な宇宙船の開発が加速された。彼は1978年にダートマス大学の教授に就任するまで、AERLの所長、最高経営責任者、会長を務めた。1956年から1978年までは、アヴコ社の副社長兼取締役も務めた。

科学的貢献

カントロウィッツの流体力学と気体力学の分野における学際的な研究は、電磁流体力学の分野への貢献と、高効率・高出力レーザーの開発につながりました。彼は、地上レーザーのエネルギーを利用して排気速度を高め、推進剤とペイロードの質量比を低減することで、バルクペイロードを軌道に打ち上げるレーザー推進システムを初めて提案しました。[要出典] レーザー推進に関する彼の概念は1988年に発表されました。[6]

彼の初期の研究には、1940年代初頭の超音速拡散器と超音速圧縮機が含まれており、これらは後にジェットエンジンに応用されました。彼は1939年に全エネルギーバリオメーターを発明し、これは滑空機に使用されました。また、磁気封じ込め核融合の初期方式（1941年特許出願）の共同発明者でもあります。1950年には、分子ビーム用の超音速源を生成する技術を発明しました。これはその後、化学者たちの研究に活用され、2つのノーベル賞につながりました。[7]

1950年代後半、彼は磁気閉じ込め核融合研究に戻ったが、1963年にその研究を断念し、閉じ込め中に発生する「二次不安定性」に対処する方法が見当たらないと述べた論文を発表した。この不安定性はトカマクの鋸歯状波効果という重要な否定的結果につながった。[8]この結果は数十年にわたって維持されたが、ITERプロジェクトによってようやく閉じ込め時間が数分単位で測定可能になった。

1960年代から70年代にかけて、彼はAERLにおいて初の大動脈内バルーンポンプの設計開発を主導しました。バルーンポンプは一時的な心臓補助装置で、世界中で300万人に使用されています。この装置は、彼自身の心不全にも使用されました。

科学へのもう一つの貢献は、よどみ点流実験です。この実験では、新鮮な血液と人工表面との初期の相互作用過程を高倍率顕微鏡下で直接観察することができます。この技術は、この重要な相互作用を実験的に研究するための重要な方法となり、人工心臓を含む様々な循環器系の開発につながりました。

カントロウィッツは、科学技術を政治的またはイデオロギー的な関心から切り離すことを提唱し、1967年に、公共政策上重要な科学的論争における知識の現状を評価するための科学的判断のための機関（通称科学裁判所）の設立を初めて提案しました。彼は、1975年から1976年にかけてフォード大統領の科学技術の将来予測に関する諮問委員会において科学裁判所のタスクフォース委員長を務め、科学裁判所の発展に貢献しました。

ジェリー・パーネルによれば、「我々は60年代と70年代にこれらすべて（すなわち大規模な商業宇宙開発）を開発できたはずだったが、別の道を選んだ。アーサー・カントロウィッツはケネディの側近たちに、月への最良の道は有人宇宙アクセス、フォン・ブラウン有人宇宙ステーションの開発、そして開発された宇宙資産を残しつつ論理的に月へ向かうことだと説得しようとした。」[9]

カントロウィッツ限界

カントロウィッツは、超音速および近超音速の入口速度における流体チョークポイントの理論的概念の開発で知られています。この概念はカントロウィッツ限界として知られています。[10] [11]

技術的説明

応用

カントロウィッツ限界は、高亜音速および超音速 で動作する場合のジェットエンジンおよびロケットの入口流れの気体力学において、多くの応用があります

2つの例で、カントロウィッツ限界がノズルに与える影響を説明します。どちらの場合も、質量流量は入口速度×面積×密度で表されます。

真空源に接続されたノズルを考えてみましょう。圧力比が約2になると、ノズルを通る流れは局所的な音速に近づき、チョーク流になります。真空の絶対圧力がさらに低下しても、流速は増加しません。これがカントロウィッツ限界です。この限界によって質量流量が制限され、速度は音速に制限され、面積、入口圧力、密度はすべて一定になります。航空機のジェットエンジンはこの限界の影響を強く受け、入口流速がマッハ1に達すると、エンジンがどれだけ吸引力を発生させても、質量流量は制限されます。

次に、圧縮空気供給源に接続されたノズルを考えてみましょう。圧力比が約2になると流れはチョーク状になり、音速を超えることはできません。しかし、入口圧力を上げることで密度と質量流量を増加させることができます。圧力が高いほど密度と質量流量は増加します。したがって、カントロウィッツは最大気体速度を制限する一方で、質量流量には固定的な制限を設けていません。

約1,000マイル（1,600 km）離れた人口密集都市間を高速で移動する最近の高速輸送オプションであるハイパーループは、カントロウィッツ限界を基本的な設計基準としています。高速の乗客ポッドを非常に低圧のチューブに通過させようとすると、カントロウィッツ限界に直結します。歴史的に、この限界内で作業するための解決策は、「速く進む」か「遅く進む」かのどちらかでした。ハイパーループ提案における大きな革新は、カントロウィッツ限界を下回りながら高亜音速で移動するための、斬新な第3のアプローチを提供します。それは、前端の吸気コンプレッサーを追加し、高圧の空気を高速輸送カプセルの前部から後部へ能動的に送り込むことです。これにより、チョークフローの動的衝撃を引き起こすはずだった空気の大部分をバイパスします。カプセルを通る小さなダクト内の流れもカントロウィッツ限界の影響を受けますが、圧力と密度を高めて必要な質量流量を達成することで、この限界は緩和されます。 2013年のハイパーループのアルファ設計では、空気吸入ポンプは 時速700マイル（1,100キロメートル）以上の速度で走行するための低摩擦エアベアリングサスペンションシステムも提供します。 [12]

栄誉と受賞

カントロウィッツは、アメリカ芸術科学アカデミー、アメリカ科学振興協会、アメリカ宇宙学会、アメリカ航空宇宙学会（名誉会員）、アメリカ物理学会、アメリカ医学生物工学協会の会員であり、全米工学アカデミー、米国科学アカデミー、国際宇宙航行アカデミーの会員でもあった。1953年から1954年にかけて、ケンブリッジ大学とマンチェスター大学でフルブライト・フェローシップとグッゲンハイム・フェローシップを受賞した。

カントロウィッツ氏は、ロチェスター大学の名誉理事、テクニオン理事会の名誉終身会員、中国武漢の華中理工大学の名誉教授を務めました。また、ナノテクノロジーへの対応を専門とする組織であるフォーサイト研究所の諮問委員会にも所属していました。

カントロウィッツは21件の特許を保有し、200本以上の科学論文および専門論文を執筆または共著しました。また、1958年にプリンストン大学出版局から 出版された『Fundamentals of Gas Dynamics』の共著者でもあります。

カントロウィッツ氏は2008年11月29日、ニューヨークの親戚を訪問中に95歳で亡くなった。前日に心臓発作を起こしていた。 [1]

参照

参考文献

  1. ^ オーバーバイ、デニス「幅広い研究で多くの応用が見られたアーサー・R・カントロウィッツ氏が95歳で死去」ニューヨーク・タイムズ、2008年12月9日。2008年12月9日閲覧
  2. ^ “Kantrowitz, Arthur”. history.aip.org . 2022年1月29日閲覧。
  3. ^ “Alumni Award Recipients | School of General Studies”. gs.columbia.edu . 2022年1月29日閲覧。
  4. ^ ホフマン、ヤッシャ、「心臓病のパイオニア、エイドリアン・カントロウィッツ博士が90歳で死去」ニューヨーク・タイムズ、2008年11月19日。2008年11月19日閲覧。
  5. ^ シェッターリー、マーゴット・リー (2016). 『Hidden Figures』 ウィリアム・モロー. p. 54. ISBN 9780062363596。
  6. ^ A. Kantrowitz、「 Proceedings of the International Conference on Lasers '87」、 FJ Duarte編 (STS Press、Mc Lean、VA、1988)。
  7. ^ “Kantrowitz, Arthur, 1913-2008”. ダートマス図書館. 2023年4月26日閲覧。
  8. ^ Kantrowitz, Arthur (2006年6月12日). 「ビル・レスリーによるアーサー・カントロウィッツへのインタビュー（2006年6月12日）」（音声インタビューのトランスクリプト）。ビル・レスリーによるインタビュー。米国メリーランド州カレッジパーク：アメリカ物理学会 – ニールス・ボーア図書館・アーカイブ経由。
  9. ^ 「宇宙へのアクセス」www.jerrypournelle.com .
  10. ^ Van Wie, D.; Kwok, F.; Walsh, R. (1996年7月). 「超音速インレットの始動特性」 . AIAA 96-2914 . doi :10.2514/6.1996-2914 . 2013年8月13日閲覧。古典的なカントロウィッツ限界が再始動時の収縮率を予測する能力を評価し、ハードアンスタート/再始動構成に適用できることが示された。
  11. ^ Curran, ET; Murthy, SNB (2001). 「7 スクラムジェット入口」. Scramjet Propulsion . 第189巻. ISBN 9781600864414。
  12. ^ イーロン・マスク（2013年8月12日）「ハイパーループ・アルファ」（PDF）。SpaceX。3  ～ 4ページ。 2016年1月28日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2013年8月14日閲覧
  • 「航空宇宙関係者および政策立案者の伝記、KN」NASA歴史部門。2006年9月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年8月15日閲覧。
  • ジョンソン、ジョン・ジュニア（2008年12月15日）「アーサー・R・カントロウィッツ（1913-2008）：著名な物理学者であり発明家」ロサンゼルス・タイムズ：B5サイズ。
  • 「アーサー・R・カントロウィッツ文書」ラウナー特別コレクション図書館、ダートマス大学
  • 「アーサー・カントロウィッツ」。伝記。Encyclopedia Astronautica。2003年3月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  • カントロウィッツ、アーサー（2006年6月12日）。「ビル・レスリーによるアーサー・カントロウィッツへのインタビュー（2006年6月12日）」（音声インタビューの書き起こし）。ビル・レスリーによるインタビュー。米国メリーランド州カレッジパーク：アメリカ物理学会（ニールス・ボーア図書館・アーカイブ経由）。
  • パコモフ、アンドリュー（2008年11月29日）「アーサー・カントロウィッツ、レーザー推進の創始者」アメリカビームエネルギー推進協会（AIBEP）。2009年2月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。マサチューセッツ州エバレットの Avco Everett 研究研究所でインタビューを受けました。
  • 「オープンさという武器」。フォーサイト・バックグラウンド. 4 .フォーサイト研究所. 1989年。独裁政権にとって最良の武器は秘密主義だが、民主主義にとって最良の武器はオープンさであるべきだ。—ニールス・ボーア
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