Кеннет Джон Фрост
Кеннет Дж. Фрост | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Кеннет Джон Фрост 3 октября 1934 г. Бруклин, Нью-Йорк , США |
| Умер | 5 августа 2013 г. (78 лет) Балтимор, Мэриленд , США |
| Образование | БС (1957) |
| Альма-матер | Манхэттенский колледж Университет Рочестера |
| Занятие | Астрофизик |
| Известный | Исследования в области физики Солнца высоких энергий. Активные антисовпадительные экранированные спектрометры для рентгеновской и гамма-астрономии. |
| Научная карьера | |
| Учреждения | НАСА Центр космических полетов имени Годдарда |
Кеннет Джон Фрост (3 октября 1934 г. - 5 августа 2013 г.) [ 1 ] был пионером ранней космической программы, разрабатывая и запуская приборы для обнаружения и измерения рентгеновских и гамма-лучей в космосе, в первую очередь от Солнца. Он был первым, кто предложил использовать активный сцинтилляционный экран, работающий в электронном антисовпадении с основным детектором, для уменьшения фона от взаимодействия космических лучей - нововведение, которое сделало возможной чувствительную астрономию в жестком рентгеновском и гамма-излучении. Он был американским астрофизиком в Центре космических полетов Годдарда, работал государственным служащим в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства . За свою карьеру он был научным сотрудником проекта Solar Maximum Mission , главным исследователем шести научных инструментов, главой отделения физики Солнца и заместителем директора отдела космических наук.
Фрост получил Мемориальную премию Джона К. Линдсея в 1982 году за свою роль научного сотрудника проекта и одного из главных инициаторов миссии «Максимальная солнечная энергия» (SMM). [ 2 ] Премия Линдси - это высшая научная награда Годдарда, вручаемая каждый год «в знак признания сотрудника Годдарда, который лучше всего демонстрирует качества широких научных достижений в области космической науки». Она названа в честь Джона Линдсея, человека, который нанял Фроста более двадцати лет назад и который был ответственным за начало серии орбитальных солнечных обсерваторий (OSO), которые произвели многие достижения в области физики Солнца и астрофизики в 1960-х и 70-х годах. [ 3 ]
Биография
[ редактировать ]Фрост родился в Бруклине, Нью-Йорк, 3 октября 1934 года в семье Казимира и Эдны Фрост. В 1952 году он окончил Свято-Троицкую епархиальную среднюю школу (тогда в Бруклине, ныне в Хиксвилле, штат Нью-Йорк) и получил степень бакалавра наук в Манхэттенском колледже в Нью-Йорке. Он участвовал в аспирантуре на физическом факультете Рочестерского университета в северной части штата Нью-Йорк в течение одного года, но покинул его в 1958 году, прежде чем защитил докторскую диссертацию и занял должность в НАСА. Он был одним из первых сотрудников этого нового агентства и работал сначала в Военно-морской исследовательской лаборатории, а затем в недавно открывшемся Центре космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Он продолжал работать в Годдарде на протяжении всей своей карьеры, пока не вышел на пенсию в 1997 году. Он умер в возрасте 78 лет 5 августа 2013 года в Р. Адамса Коули Медицинского центра Университета Мэриленда имени Центре шоковой травмы от осложнений после падения в своем доме. в Аннаполисе, Мэриленд.
Карьера в НАСА
[ редактировать ]Первоначально Солнце было основным объектом внимания Фроста, хотя он сохранял интерес ко всем источникам высокоэнергетических рентгеновских и гамма-фотонов, происходящих из любой точки Вселенной. Он руководил многочисленными проектами по летательным приборам в качестве главного исследователя, специализируясь на рентгеновских и гамма-спектрометрах. Фрост также несколько лет занимал должность главы Отделения солнечной высокой энергии, а позже внес свой вклад в определение участия Годдарда в первых научных начинаниях на борту Космической станции. В конце концов, он взял на себя роль заместителя директора по космическим наукам под руководством Стива Холта, который занимал должность директора до ухода Фроста в 1997 году.
Научное наследие
[ редактировать ]Всего в NASA ADS перечислено 130 статей и презентаций, соавтором которых является Фрост, 57 из них были рецензированы, а семь из них - ведущим автором. [ 4 ] Две его статьи сыграли непреходящую роль в продвижении нашего понимания солнечных вспышек. Самая известная статья, опубликованная в 1971 году, основана на наблюдениях солнечной вспышки с помощью инструмента Фроста на пятой орбитальной солнечной обсерватории (ОСО-5) и представляет «Свидетельства жесткого рентгеновского излучения о двухступенчатом ускорении частиц в солнечной вспышке». ." [ 5 ] Его до сих пор цитируют в общей сложности 154 раза, из них 5 только в 2013 году. Вторая статья, опубликованная в 1969 году и озаглавленная «Быстрая тонкая структура во всплеске жестких солнечных рентгеновских лучей, наблюдавшаяся с помощью OSO-5», менее известна, но все же имеет 116 цитирований. [ 6 ]
Научные инструменты
[ редактировать ]Активные антисовпадения спектрометры для рентгеновских и гамма-наблюдений в космосе
[ редактировать ]В начале космической программы в конце пятидесятых и начале шестидесятых годов было признано, что рентгеновские и гамма-лучи, невидимые с Земли, открывают новое окно во Вселенную. Эти фотоны высокой энергии потенциально могли способствовать новым научным открытиям, которые могли бы конкурировать или превзойти все, что было достигнуто ранее в наземной оптической астрономии. Отсюда возникла большая потребность в летающих, постоянно совершенствующихся рентгеновских и гамма-приборах для определения интенсивности и спектра излучения Солнца и других более удаленных космических источников этого излучения.
При первых попытках обнаружить рентгеновские и гамма-лучи Солнца было обнаружено, что фоновый поток в космосе был того же порядка, что и максимальные теоретические оценки для первичного потока. Таким образом, любой детектор должен был быть способен подавить этот фон. Свинцовая защита для подавления этого фона и обеспечения угловой коллимации оказалась безуспешной, поскольку она создавала собственный фон в результате взаимодействия с космическими лучами. Фрост был первым, кто предложил использовать активный сцинтилляционный экран вокруг детектора рентгеновского и гамма-излучения, причем два из них соединены по принципу электронного антисовпадения, чтобы отклонить нежелательные события заряженных частиц и обеспечить необходимую угловую коллимацию. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Предлагаемый инструмент показан на рисунке справа.
Фрост разработал этот дизайн в сотрудничестве с Лоуренсом Э. Петерсоном , работавшим тогда в Университете Миннесоты, который независимо работал над аналогичной идеей. Вместе они построили прибор этого типа и 10 июня 1962 года подняли его на высотном воздушном шаре почти к верхним слоям атмосферы над Миннеаполисом. Им удалось продемонстрировать работу прибора и установить верхние пределы потока гамма-излучения. лучи спокойного (не вспыхивающего) Солнца в диапазоне от 160 до 800 кэВ, которые были «значительно ниже тех, которые были доступны ранее». [ 10 ]
Активно экранированные рентгеновские и гамма-спектрометры этого типа стали стандартом для высокочувствительных наблюдений солнечных и космических источников, а вариации этого базового метода используются до сих пор.
Серия Орбитальной солнечной обсерватории (OSO)
[ редактировать ]Фрост был PI для активных спектрометров антисовпадений на четырех из восьми орбитальных солнечных обсерваторий , а именно ОСО-1, 2, 5 и 8. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Все инструменты представляли собой рентгеновские и гамма-спектрометры одной базовой конструкции с активным антисовпадительным коллиматором, который первоначально предложил Фрост. Лоуренс Э. Петерсон из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), Эдвард Чапп из Университета Нью-Гэмпшира (UNH) и другие разработали аналогичные инструменты, которые использовались на ОСО-1, 3 и 7, так что был рентгеновский и гамма-спектрометр почти на каждом из восьми ОСО.
Солнечная максимальная миссия (SMM)
[ редактировать ]Фрост был научным сотрудником проекта НАСА по программе «Максимальная солнечная энергия» (SMM), которая была запущена 14 февраля 1980 года. В 1984 году проект включал первый зарегистрированный ремонт на орбите с использованием космического корабля «Шаттл STS-41C» . СММ продолжала работать до возвращения в атмосферу Земли 2 декабря 1989 года. В ее состав входили семь инструментов, специально выбранных для обеспечения скоординированных наблюдений солнечной активности, в частности солнечных вспышек и корональных выбросов массы (КВМ). Фрост был руководителем спектрометра жестких рентгеновских лучей (HXRBS), который измерял спектр жесткого рентгеновского излучения тысяч солнечных вспышек с высоким временным разрешением. [ 15 ] Наблюдения HXRBS стали широко использоваться в качестве основного индикатора энергичных электронов в солнечных вспышках. [ 16 ] Многие ученые, в том числе те, кто не входил в непосредственную команду PI, использовали рентгеновские временные диаграммы HXRBS и спектры интересующих их вспышек. Наблюдения подтвердили энергетическую важность ускоренных электронов в солнечных вспышках, и на десятилетие они стали стандартным показателем. жесткого рентгеновского излучения Солнца. Свободный доступ к данным HXRBS значительно увеличил влияние и важность этого относительно простого спектрометра, который, по сути, был резервным устройством от спектрометра Фроста OSO-5, летавшего примерно десятью годами ранее.
Наследие
[ редактировать ]Важным наследием Фроста является его вклад в первые дни наблюдений физики Солнца из космоса. В литературе есть много других работ с важными научными результатами, основанными на анализе данных приборов Фроста, но его роль не всегда ясна. Фрост добился одобрения установки большого количества научных инструментов на различные космические корабли OSO. Таким образом, одним из его величайших вкладов обычно считается его пропагандистская роль в области физики Солнца. Он разработал и пропагандировал новые инструменты и новые миссии, которые могли быть успешно одобрены политическим процессом. Величайшим наследием Фроста для науки была его роль в инициировании и проведении миссии «Солнечный максимум». Хотя он и не достиг цели, на которую он надеялся, — раскрыть полное понимание солнечных вспышек, — тем не менее, он заложил основу, от которой зависят все будущие солнечные космические миссии.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Кеннет Дж. Фрост (1934 – 2013)» . Архивировано из оригинала 22 июля 2015 г. Проверено 21 июля 2015 г.
- ^ Кеннет Дж. Фрост (1981) Награды и лекции Мемориала Джона К. Линдси , НАСА. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ Тодд Нефф (2010) От банок к звездам: как Болл пришел к созданию машины для охоты за кометами. Архивировано 18 марта 2018 г. в Wayback Machine, Денвер, Колорадо: Earthview Media.
- ^ [1] , Доклады и презентации Фроста
- ^ [2] Фрост, К.Дж. и Деннис, Б.Р. Данные жестких рентгеновских лучей о двухступенчатом ускорении частиц в солнечной вспышке, Astrophysical Journal, vol. 165, с.655 (1971)
- ^ [3] Фрост, Кеннет Дж., Быстрая тонкая структура во всплеске жестких солнечных рентгеновских лучей, наблюдаемом OSO-5, Astrophysical Journal, vol. 158, с. Л159 (1969)
- ^ Jump up to: а б [4] К.Дж. Фрост и Э.Д. Роте, Детектор для астрономического эксперимента по гамма-излучению низкой энергии, Proc. 8-й симпозиум по борьбе с сцинтилляцией, Вашингтон, округ Колумбия, 1–3 марта 1962 г. IRE Trans. Нукл. наук, НС-9, № 3, стр. 381-385 (1962).
- ^ [5] Лоуренс Э. Петерсон, Род Л. Джерд и Аллан С. Джейкобсон , Рентгеновская астрономия на воздушном шаре, Журнал AIAA, том. 5, № 11, стр. 1921-1927 (1967) (doi: 10.2514/3.4341)
- ^ [6] Лоуренс Э. Петерсон, Инструментальная техника в рентгеновской астрономии, Ежегодный обзор астрономии и астрофизики, 13, 423 (1975)
- ^ [7] К.Дж. Фрост, Э.Д. Рот, Лоуренс Э. Петерсон, Поиск солнечных гамма-лучей в спокойное время на высотах воздушного шара, JGR, 71, 4079–4089 (1966)
- ^ Записи инструментов НАСА об OSO-1, вклад Кеннета Джона Фроста , НАСА. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ Записи инструментов НАСА об OSO-2, вклад Кеннета Джона Фроста , НАСА. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ Отчеты инструментов НАСА об OSO-5, вклад Кеннета Джона Фроста , НАСА. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ Записи инструментов НАСА об OSO-8, вклад Кеннета Джона Фроста , НАСА. Проверено 18 марта 2014 г.
- ^ Стронг, КТ, Саба, JLR, Хайш, Б.М., Шмельц, Дж.Т., изд. (1999) Многоликое Солнце - Краткое изложение результатов миссии НАСА «Максимальная солнечная энергия» , Нью-Йорк: Springer.
- ^ "Ашванден, MJ (1999) Нетепловые выбросы от факельных выбросов , Нью-Йорк: Springer, стр. 273-300.