Артур Роберт Кантровиц (20 октября 1913 - 29 ноября 2008) был американским ученым , инженером и педагогом .
Кантровиц вырос в Бронксе и окончил среднюю школу ДеВитта Клинтона . [1] Он получил степень бакалавра, магистра и в 1947 году докторскую степень. степени в области физики из Колумбийского университета .
Ранний период жизни
Кантровиц родился в Нью-Йорке 28 октября 1913 года. Его мать была художником по костюмам, а отец руководил клиникой в Бронксе . В детстве Артур построил электрокардиограф из старых радиодеталей, работая со своим братом Адрианом (который впоследствии провел первую пересадку сердца в Соединенных Штатах) [2].
Карьера
Во время учебы в аспирантуре Колумбийского университета Кантровиц начал работать физиком в 1936 году в Национальном консультативном комитете по аэронавтике (NACA), работу он продолжал десять лет. Во время получения докторской степени Кантровиц находился под руководством Эдварда Теллера . [3] В течение следующих десяти лет он продолжал преподавать в Корнельском университете, а затем в 1955 году основал исследовательскую лабораторию Avco-Everett (AERL) в Эверетте, штат Массачусетс. Он разработал ударные трубы , которые могли производить чрезвычайно горячие газы. необходимо для моделирования входа в атмосферу с орбитальных скоростей, тем самым решая критическую проблему нагрева при возвращении носового конуса и ускоряя разработку восстанавливаемых космических аппаратов. Он был директором, главным исполнительным директором и председателем AERL до 1978 года, когда он стал профессором Дартмутского колледжа . С 1956 по 1978 год он также был вице-президентом и директором Avco Corporation .
Научный вклад
Междисциплинарные исследования Кантровица в области механики жидкости и газовой динамики внесли вклад в область магнитогидродинамики и в разработку высокоэффективных мощных лазеров . Он первым предложил систему лазерной тяги для запуска на орбиту объемных грузов с использованием энергии наземных лазеров для увеличения скорости истечения и, таким образом, уменьшения отношения массы топлива к полезной нагрузке . [ необходима цитата ] Его концепции о лазерном двигателе были опубликованы в 1988 году. [4]
Его ранние исследования включали сверхзвуковые диффузоры и сверхзвуковые компрессоры в начале 40-х годов, которые с тех пор применялись в реактивных двигателях. Он изобрел вариометр полной энергии в 1939 году, используемый в парящих самолетах, и является соавтором ранней схемы магнитного ядерного синтеза , патентная заявка 1941 года. В 1950 году он изобрел метод создания сверхзвукового источника для молекулярных пучков. [1] ; впоследствии это было использовано химиками в исследованиях, которые привели к двум Нобелевским премиям .
В 1960-х и 1970-х годах он руководил проектированием и разработкой в AERL первого внутриаортального баллонного насоса . Баллонный насос - это временное вспомогательное устройство для сердца, которое использовалось во всем мире тремя миллионами человек. Устройство было использовано на его собственном больном сердце.
Еще одним вкладом в науку стал эксперимент с потоком в точке застоя, в котором процессы начального взаимодействия свежей текущей крови с искусственной поверхностью можно непосредственно визуализировать под мощным микроскопом. Этот метод стал важным методом экспериментального изучения этого жизненно важного взаимодействия и привел к созданию множества протезов кровообращения, в том числе искусственного сердца.
Кантровиц, как сторонник отделения науки и техники от политических или идеологических проблем, впервые в 1967 году предложил создать Институт научных суждений, обычно называемый Научным судом, для оценки состояния знаний в важных научных спорах. к государственной политике. Он далее развивал Научный суд в качестве председателя его целевой группы в Консультативной группе президента Форда по ожидаемым достижениям в науке и технологиях, 1975–1976.
По словам Джерри Пурнелля , «мы могли разработать все это [то есть крупномасштабное коммерческое освоение космоса] в 60-х и 70-х годах, но мы пошли другим путем. Артур Кантровиц пытался убедить людей Кеннеди, что лучший путь к Луне - это разработка доступ в пилотируемый космос, пилотируемая космическая станция фон Брауна и полет на Луну логическим путем, который оставил развитые космические ресурсы. Это не сработало, потому что поддержка Джонсоном лунной миссии зависела от траты денег на юге: настоящая Целью была реиндустриализация Юга. Сама миссия на Луну была трюком ». [5]
Предел Кантровица
Кантровиц известен разработкой теоретической концепции точек горения жидкости при сверхзвуковых и почти сверхзвуковых скоростях на входе. Эта концепция стала известна как предел Кантровица. [6] [7]
Техническое описание
Приложения
Предел Кантрович имеет множество применений в газовой динамики на входном потоке для реактивных двигателей и ракет , как при работе на высоких дозвуковых и сверхзвуковых скоростей.
Два примера объяснят влияние предела Кантровица на сопло . Для обоих случаев массовый расход = скорость на входе, умноженная на площадь, умноженная на плотность.
Рассмотрим сопло, подключенное к источнику вакуума. Когда степень сжатия достигает примерно 2, поток через сопло приближается к местной скорости звука, и поток становится потоком с перебоями . При дальнейшем уменьшении абсолютного давления вакуума скорость потока не увеличивается. Это предел Кантровица, который ограничивает массовый расход, потому что скорость ограничена скоростью звука, а площадь, входное давление и плотность - все фиксированы. Этот предел очень сильно влияет на реактивные двигатели самолетов: как только скорость входящего потока достигает 1 Маха, массовый расход ограничивается, независимо от того, сколько всасывания создает двигатель.
Далее рассмотрим сопло, подключенное к источнику сжатого воздуха. При соотношении давлений около 2 поток перекрывается и не может превышать скорость звука. Но плотность и результирующий массовый расход можно увеличить, увеличив давление на входе. Чем больше давление, тем больше плотность и больше массовый расход. Таким образом, хотя Кантровиц ограничивает максимальную скорость газа, он не применяет никаких фиксированных ограничений к массовому расходу.
Недавний вариант высокоскоростного транспорта для скоростных перевозок между густонаселенными парами городов, расположенными на расстоянии около 1000 миль (1600 км) друг от друга, Hyperloop , имеет ограничение Кантровица в качестве фундаментального критерия проектирования. Попытка пропустить высокоскоростной пассажирский отсек через трубу очень низкого давления прямо противоречит пределу потока жидкости Кантровица. Исторически решениями для работы в пределах лимита были «идти быстро» и «идти медленно». Основное нововведение в предложении Hyperloop представляет собой новый третий подход, позволяющий оставаться ниже предела Кантровица, при этом продолжая двигаться с высокими дозвуковыми скоростями: добавление входного компрессора на входе для активного переноса воздуха высокого давления от передней части к задней части высокой скоростная транспортная капсула, и , таким образом , минуя большую часть воздуха , который бы привел к динамическому шоку от сдавленным потока . Поток в меньшем канале через капсулу также подчиняется пределу Кантровица, это устраняется увеличением давления и плотности для достижения требуемого массового расхода. В альфа - дизайн Hyperloop 2013, воздух- на входном отверстии насоса также обеспечивает низкое трение воздуха , несущий систему подвески для путешествий на более чем 700 миль в час (1100 км / ч). [8]
Почести и награды
Кантровиц был научным сотрудником Американской академии искусств и наук , Американской ассоциации развития науки, Американского астронавтического общества, Американского института аэронавтики и астронавтики (почетный), Американского физического общества, Американского института медицинской и биологической инженерии и членом Национальная инженерная академия и Национальная академия наук и Международная академия астронавтики. В 1953–1954 годах он был стипендиатом Фулбрайта и Гуггенхайма в Кембриджском и Манчестерском университетах.
Кантровиц был почетным попечителем Университета Рочестера, пожизненным почетным членом Совета управляющих Техниона и почетным профессором Технологического института Хуачжун, Ухань, Китай. Кантровиц также входил в совет консультантов Foresight Institute , организации, занимающейся подготовкой к нанотехнологиям .
Кантровиц владеет 21 патентом и является автором или соавтором более 200 научных и профессиональных работ и статей. Он также является соавтором « Основ газовой динамики» , 1958, Princeton Univ. Нажмите.
Кантровиц умер в возрасте 95 лет, 29 ноября 2008 года, во время посещения родственников в Нью-Йорке. Накануне у него случился сердечный приступ . [1]
Смотрите также
- Конкурс Hyperloop pod - практические прототипы наземных транспортных средств, преодолевающие предел Кантровица
Рекомендации
- ^ a b Прощай, Деннис. «Артур Р. Кантровиц, чьи обширные исследования нашли множество применений, умер в возрасте 95 лет» , The New York Times , 9 декабря 2008 г. По состоянию на 9 декабря 2008 г.
- ^ Хоффман, Яша. "Доктор Адриан Кантровиц, пионер кардиологии, умирает в возрасте 90 лет" , The New York Times , 19 ноября 2008 г. По состоянию на 19 ноября 2008 г.
- ^ Шеттерли, Марго Ли (2016). Скрытые фигуры . Уильям Морроу. п. 54 . ISBN 9780062363596.
- ^ А. Kantrowitz, в Трудах Международной конференции по лазерам '87 , FJ Дуарте , Ed. (STS Press, Mc Lean, VA, 1988).
- ^ http://www.jerrypournelle.com/topics/gettospace.html#prizes4
- ^ «Пусковые характеристики сверхзвуковых воздухозаборников» . AIAA 96-2914 . Июль 1996 г. doi : 10.2514 / 6.1996-2914 . Проверено 13 августа 2013 года .
Была оценена способность классического предела Кантровица предсказать коэффициент сокращения перезапуска, и было показано, что он применим для конфигураций жесткого перезапуска / перезапуска.
- ^ "7" воздухозаборников ГПД " ". ГПВРД . 189 .
- ^ Маск, Илон (12 августа 2013 г.). "Hyperloop Alpha" (PDF) . SpaceX. С. 3–4. Архивировано из оригинального (PDF) 28 января 2016 года . Проверено 14 августа 2013 года .
- "Биографии должностных лиц авиакосмической отрасли и политиков, KN" . Отдел истории НАСА . Архивировано 28 сентября 2006 года . Проверено 15 августа 2006 .
- Джонсон, Джон младший (15 декабря 2008 г.). «Артур Р. Кантровиц, 1913–2008: Известный физик и изобретатель». Лос-Анджелес Таймс : B5.
Внешние ссылки
- «Записки Артура Р. Кантровица» . Библиотека специальных коллекций Раунера . Дартмутский колледж .
- «Артур Кантровиц» . Биография . Энциклопедия Astronautica .
- Пахомов, Андрей (29 ноября 2008 г.). «Артур Кантровиц, основатель Laser Propulsion» . Американский институт движения с лучевой энергией (AIBEP). Архивировано из оригинала на 2009-02-07.
- «Оружие открытости» . Предпосылки предвидения . Институт Форсайта . 4 (0). 1989.
Лучшее оружие диктатуры - секретность, но лучшим оружием демократии должно быть оружие открытости. —Нильс Бор