Кеннет Джон Фрост - Википедия - Kenneth John Frost

Кеннет Дж. Фрост
Кен Фрост.JPG
Кен Фрост, астрофизик
Родившийся
Кеннет Джон Фрост

(1934-10-03)3 октября 1934 г.
Бруклин, Нью-Йорк, Соединенные Штаты
Умер5 августа 2013 г.(2013-08-05) (78 лет)
Балтимор, Мэриленд, Соединенные Штаты
ГражданствоАмериканец
Образование
Альма-матер
ИзвестенИсследования физики Солнца высоких энергий.

Спектрометры с активной антисовпадательной защитой для рентгеновской и гамма-астрономии.
Рентгеновские спектрометры на четырех орбитальных солнечных обсерваториях (OSO-1, 2, 5 и 8) и на Solar Maximum Mission (SMM)

Ученый миссии SMM

Кеннет Джон Фрост (3 октября 1934 г. - 5 августа 2013 г.)[1] был пионером в ранней космической программе, разрабатывая и управляя инструментами для обнаружения и измерения Рентгеновские лучи и гамма излучение в космосе, в первую очередь от Солнца. Он был первым, кто предложил использовать активный сцинтилляционный экран, работающий в электронное антисовпадение с первичным детектором для уменьшения фона от взаимодействий космических лучей, инновация, которая сделала возможной астрономию с использованием чувствительного жесткого рентгеновского и гамма-излучения. Он был Американец астрофизик в Центр космических полетов Годдарда работая как госслужащий для Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. За свою карьеру он был научным сотрудником проекта Миссия Solar Maximum, главный следователь шести научных инструментов, руководитель отделения солнечной физики и заместитель директора по космическим наукам.

Фрост получил Мемориальную премию Джона К. Линдсея в 1982 году за роль в качестве ученого проекта и одного из главных инициаторов миссии Solar Maximum Mission (SMM).[2] Премия Линдси - это высшая научная награда Годдарда, присуждаемая каждый год «Чтобы отметить сотрудника Годдарда, который лучше всего демонстрирует качества широких научных достижений в области космической науки». Он назван в честь Джона Линдсея, человека, который нанял Фроста более двадцати лет назад и который отвечал за запуск серии орбитальных солнечных обсерваторий (OSO), которые привели к многим достижениям в солнечной физике и астрофизике в 1960-х и 1970-х годах.[3]

биография

Фрост родился в Бруклине, штат Нью-Йорк, 3 октября 1934 года в семье Казимира и Эдны Фрост. Окончил в 1952 г. Свято-Троицкая епархиальная гимназия (тогда в Бруклине, теперь в Хиксвилле, штат Нью-Йорк) и получил степень бакалавра наук в Манхэттенский колледж в Нью-Йорке. Участвовал в аспирантуре физического факультета Университет Рочестера в течение одного года в северной части штата Нью-Йорк, но уехал в 1958 году, прежде чем защитил докторскую диссертацию, чтобы поступить на работу 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 проработал в Годдарде всю свою карьеру до выхода на пенсию в 1997 году. Он умер в возрасте 78 лет 5 августа 2013 года в больнице. Медицинский центр Университета Мэриленда с Центр шоковой травмы Р. Адамса Коули от осложнений после падения в своем доме в Аннаполисе, штат Мэриленд.

Карьера в НАСА

Солнце было первой и главной заботой Фроста, хотя его интересовали все источники высокоэнергетических рентгеновских и гамма-фотонов в космосе, независимо от того, откуда они во Вселенной. Он был главным исследователем многих летных приборов, всех рентгеновских и гамма-спектрометров. Он служил в течение нескольких лет в качестве главы отделения высоких энергий солнечной энергии, а затем помог определить роль Годдарда в первых попытках заниматься наукой на космической станции. Он стал заместителем директора по космическим наукам под руководством Стива Холта в качестве директора до выхода на пенсию в 1997 году.

Научное наследие

В общей сложности 130 статей и презентаций перечислены в НАСА ADS с Фростом в качестве соавтора, 57 из них прорецензированы, а семь из них - с ним в качестве ведущего автора.[4] Две из его работ имели непреходящее значение в продвижении нашего понимания солнечных вспышек. Самая известная статья, опубликованная в 1971 году, основана на наблюдениях солнечной вспышки с помощью прибора Фроста на пятой неделе. Солнечная обсерватория на орбите (OSO-5) и представляет «Данные жесткого рентгеновского излучения для двухэтапного ускорения частиц в солнечной вспышке».[5] Он по-прежнему цитируется сегодня, всего 154 цитирования, 5 из которых только в 2013 году. Вторая статья, опубликованная в 1969 году и озаглавленная «Быстрая тонкая структура в вспышке жесткого солнечного рентгеновского излучения, наблюдаемого OSO-5», менее известна, но все еще имеет 116 цитирований.[6]

Инструменты науки

Активные антисогласованные спектрометры для рентгеновских и гамма-наблюдений в космосе

В начале космической программы в конце пятидесятых - начале шестидесятых годов было осознание того, что рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые невозможно обнаружить с земли, открывают новое окно во Вселенную. Эти высокоэнергетические фотоны имели потенциал для новых научных открытий, которые могли бы соперничать или превосходить все, что было достигнуто ранее с помощью наземной оптической астрономии. Следовательно, возникла большая потребность в летающих постоянно улучшающихся рентгеновских и гамма-приборах для определения интенсивности и спектра излучения Солнца и других более удаленных космических источников этого излучения.

При первых попытках обнаружить рентгеновское и гамма-излучение от Солнца было обнаружено, что фоновый поток в космосе имеет тот же порядок величины, что и максимальные теоретические оценки первичного потока. Таким образом, любой детектор должен был уметь подавлять этот фон. Свинцовое экранирование для подавления этого фона и обеспечения угловой коллимации оказалось безуспешным, поскольку оно генерировало свой собственный фон в результате взаимодействия с космическими лучами. Фрост был первым, кто предложил использовать активный сцинтилляционный экран вокруг детектора рентгеновского / гамма-излучения с двумя соединенными электронным антисовпадением, чтобы отклонить нежелательные события заряженных частиц и обеспечить требуемую угловую коллимацию.[7][8][9]

Рисунок активного антисовпадательного коллимированного сцинтилляционного спектрометра, предназначенного для гамма-астрономии в диапазоне энергий от 0,1 до 3 МэВ.[7]

Предлагаемый инструмент показан на рисунке справа.

Frost разработал этот дизайн в сотрудничестве с Лоуренс Э. Петерсон, затем в Университете Миннесоты, который независимо работал над подобной идеей. Вместе они построили инструмент этого типа и запустили его на высотном воздушном шаре к верхним слоям атмосферы над Миннеаполисом 10 июня 1962 года. Они смогли продемонстрировать работу прибора и установить верхние пределы потока гамма-излучения. лучи спокойного (не вспыхивающего) Солнца между 160 и 800 кэВ, которые были «значительно ниже доступных ранее».[10]

Рентгеновские и гамма-спектрометры этого типа с активной защитой стали стандартом для высокочувствительных наблюдений за солнечными и космическими источниками, и вариации этого основного метода используются до сих пор.

Серия орбитальной солнечной обсерватории (OSO)

Фрост был ИП для активных спектрометров антисовпадений на четырех из восьми Орбитальные солнечные обсерватории, а именно OSO-1, 2, 5 и 8.[11][12][13][14]Все инструменты были рентгеновскими и гамма-спектрометрами той же базовой конструкции с активным коллиматором антисовпадений, который изначально предлагал Фрост. Лоуренс Э. Петерсон из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), Эдвард Чупп из Университета Нью-Гэмпшира (UNH) и другие разработали аналогичные инструменты, которые использовались на OSO-1, 3 и 7, так что был рентгеновский и гамма-спектрометр почти на каждом из восьми OSO.

Миссия Solar Maximum (SMM)

Фрост был научным сотрудником проекта НАСА в рамках Миссии максимума солнечной энергии (SMM), которая была запущена 14 февраля 1980 года. В 1984 году проект включал первый зарегистрированный ремонт на орбите с использованием космического шаттла. СТС-41С. СММ продолжала работать до повторного входа в атмосферу Земли 2 декабря 1989 года. В ее состав входили семь инструментов, специально отобранных для обеспечения скоординированных наблюдений солнечной активности, в частности солнечные вспышки и выбросы корональной массы (CME). Фрост был ИП спектрометра жесткого рентгеновского взрыва (HXRBS), который измерял жесткий рентген спектр тысяч солнечных вспышек с высоким временным разрешением.[15] Наблюдения HXRBS стали широко использоваться в качестве основного индикатора энергетического электроны в солнечных вспышках.[16] Многие ученые, в том числе не входящие в непосредственную группу PI, использовали хронологию рентгеновских лучей HXRBS и спектры интересующих их вспышек. Наблюдения подтвердили энергетическое значение ускоренных электронов в солнечных вспышках, и в течение десятилетия они стали стандартной мерой. солнечного жесткого рентгеновского излучения. Свободный доступ к данным HXRBS значительно увеличил влияние и важность этого относительно простого спектрометра, который фактически был резервным устройством от спектрометра OSO-5 Фроста, который летал десятью годами ранее.

Наследие

Важным наследием Фроста является его вклад в первые дни наблюдений физики Солнца из космоса. В литературе есть много других статей с важными научными результатами, основанными на анализе данных, полученных с помощью инструментов Фроста, но его роль не всегда ясна. Фрост получил разрешение на добавление большого количества научных инструментов к различным космическим кораблям OSO. Таким образом, одним из его величайших вкладов обычно считается его пропагандистская роль в физике Солнца. Он разработал и отстаивал новые инструменты и новые миссии, которые могли быть успешно одобрены политическим процессом. Величайшим наследием Фроста науке была его роль в инициировании и провозглашении миссии Solar Maximum. Хотя он не достиг цели, на которую он надеялся раскрыть полное понимание солнечных вспышек, он заложил основу, от которой зависят все будущие солнечные космические миссии.

Рекомендации

  1. ^ Кеннет Дж. Фрост (1934 - 2013)
  2. ^ Кеннет Дж. Фрост (1981) Награды и лекции памяти Джона К. Линдсея, НАСА. Проверено 18 марта 2014 года.
  3. ^ Тодд Нефф (2010) От банок к звездам: как Мяч создал охотничью машину для комет В архиве 2018-03-18 в Wayback Machine Денвер, Колорадо: Earthview Media.
  4. ^ [1], Морозные бумаги и презентации
  5. ^ [2], Фрост К. Дж. И Деннис Б. Р. Свидетельства жесткого рентгеновского излучения о двухэтапном ускорении частиц в солнечной вспышке, Астрофизический журнал, т. 165, с.655 (1971)
  6. ^ [3], Фрост, Кеннет Дж., Быстрая тонкая структура во всплеске жесткого солнечного рентгеновского излучения, наблюдаемого OSO-5. Астрофизический журнал, т. 158, стр. L159 (1969)
  7. ^ а б [4] К. Дж. Фрост и Э. Д. Роте, Детектор для экспериментов по гамма-астрономии низких энергий, Proc. 8-й симпозиум сцинтилляционных счетчиков, Вашингтон, округ Колумбия, 1-3 марта 1962 г. IRE Trans. Nucl. Sci., НС-9, № 3, стр. 381-385 (1962)
  8. ^ [5] Лоуренс Э. Петерсон, Род Л. Джерде и Аллан С. Джейкобсон, Рентгеновская астрономия на воздушном шаре, Журнал AIAA, т. 5, No. 11, стр. 1921-1927 (1967) (DOI: 10.2514 / 3.4341)
  9. ^ [6] Лоуренс Э. Петерсон, Инструментальная техника в рентгеновской астрономии, Ежегодный обзор астрономии и астрофизики, 13, 423 (1975)
  10. ^ [7] К. Дж. Фрост, Э. Д. Рот, Лоуренс Э. Петерсон, Поиск солнечных гамма-лучей в спокойное время с воздушных шаров, JGR, 71, 4079-4089 (1966)
  11. ^ NASA Instruments Records на OSO-1, Вклад Кеннета Джона Фроста, НАСА. Проверено 18 марта 2014 года.
  12. ^ NASA Instruments Records на OSO-2, Вклад Кеннета Джона Фроста, НАСА. Проверено 18 марта 2014 года.
  13. ^ NASA Instruments Records на OSO-5, Вклад Кеннета Джона Фроста, НАСА. Проверено 18 марта 2014 года.
  14. ^ NASA Instruments Records на OSO-8, Вклад Кеннета Джона Фроста, НАСА. Проверено 18 марта 2014 года.
  15. ^ Стронг, К.Т., Саба, J.L.R., Хейш, Б.М., Шмельц, Д.Т., изд. (1999) Многоликая Солнце - Резюме результатов миссии НАСА по максимуму солнечной энергии, Нью-Йорк: Springer.
  16. ^ "Ашванден, М. Дж. (1999) Нетепловые выбросы факелов, Нью-Йорк: Springer, стр. 273-300.