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杰勒德·K·奥尼尔

美国物理学家

杰勒德·基钦·“格里”·奥尼尔（Gerard Kitchen "Gerry" O'Neill、1927年2月6日—1992年4月27日）是一位美国物理学家与天文学家，曾经提出质量投射器的构想[1]，并积极提倡太空殖民的概念。

杰勒德·K·奥尼尔
Gerard K. O'Neil
杰勒德·K·奥尼尔（1977年）
出生(1927-02-06)1927年2月6日
 美国纽约州纽约
逝世1992年4月27日(1992岁—04—27)（65岁）
 美国加州雷德伍德城
死因白血病
国籍 美国
母校普林斯顿大学
康奈尔大学
知名于粒子物理学
太空研究协会
奥尼尔圆柱体
配偶西尔维亚·特林顿
雷娜特·塔莎·史蒂芬
科学生涯
研究领域物理学家
机构普林斯顿大学

杰勒德·K·奥尼尔于1954年开始在普林斯顿大学研究高能粒子物理学，他在康奈尔大学获得博士学位。两年后，他发表粒子储存环理论。这个理论让物理实验比以前不可能达到能量运作。1965年杰勒德·K·奥尼尔在斯坦福大学进行第一次粒子束碰撞物理实验[2]。

杰勒德·K·奥尼尔在普林斯顿大学教导物理，并对人类能够在外太空生活的可能性产生了兴趣。他研究并提出奥尼尔圆柱体的想法，也是太空殖民主题的第一篇论文。杰勒德·K·奥尼尔于1976年第一次提出大规模质量投射器构想。他认为提取月球和小行星的矿产资源至关重要。他的著作《The High Frontier: Human Colonies in Space》启发新一代太空探索。他于1992年死于白血病。

早年

1927年2月6日，杰勒德·K·奥尼尔出生在纽约布鲁克林，双亲为律师爱德华·杰拉德·奥尼尔及多萝西·刘易斯·奥尼尔[3][4][5]。高中时代，杰勒德·K·奥尼尔在纽约就读纽堡自由学院（Newburgh Free Academy），并曾编辑学校报纸，也在当地广播电台担任新闻播报员[3]。他在1944年第二次世界大战期间毕业，在他的17岁生日参加美国海军[3][6]。 杰勒德·K·奥尼尔在美国海军担任雷达技师，也引发他对科学的兴趣[3]。

他于1946年退役后，杰勒德·K·奥尼尔在斯沃斯莫尔学院学习物理和数学[6][7]。不过他并没有选择太空科学为职业，而是选择高能物理[8]。1950年，他顺利毕业。1954年，奥尼尔在康奈尔大学与原子能委员会奖学金的帮助下完成研究生学业，并获得博士学位[6]。

杰勒德·K·奥尼尔在1950年6月与西尔维亚·特林顿结婚[3][9]，他们育有一个儿子罗杰和两个女儿珍妮特、埃莉诺，他们于1966年结束婚姻关系[3][5]。

杰勒德·K·奥尼尔最喜欢的休闲活动是飞行。1973年4月，他进行首次越野滑翔机飞行时认识雷娜特·塔莎·史蒂芬。他们之后结婚[4][5]，生下一个儿子爱德华·奥尼尔[10]。

高能物理研究

 
斯坦福大学粒子加速器隧道

杰勒德·K·奥尼尔在康奈尔大学毕业后，担任普林斯顿大学讲师[6]。他在那里开始研究高能粒子物理。1956年，他发表一篇两页文章，认为粒子加速器产生的粒子理论上可以储存在储存环（Storage ring）几秒钟时间[11]。该粒子可以被引导与其他粒子束碰撞，将增加粒子碰撞的能量[2]。他的想法并没有立即被物理学界所接受[3]。

杰勒德·K·奥尼尔在1956年成为普林斯顿大学助理教授，1959年晋升为副教授[3][4]。他在1957年访问斯坦福大学沃尔夫·冈·潘诺夫斯基（Wolfgang K. H. Panofsky）教授。这次会面使普林斯顿大学和斯坦福大学合作建立碰撞粒子束实验（CBX）。粒子储存环于1958年开始在斯坦福大学高能物理实验室建造。1962年3月28日该设备完成。杰勒德·K·奥尼尔在1965年成为物理学教授[2]。

1979年，他与物理学家大卫·郑撰写教科书《基本粒子物理学导论》[4]。他在1985年退休，但仍以名誉教授名义参与普林斯顿大学直到去世为止[2]。

太空殖民地构想

 
太空殖民地概念伯纳尔球体

杰勒德·K·奥尼尔在美国太空计划，尤其是阿波罗计划看到巨大潜力。他曾参加美国航空航天局太空人选拔，并通过美国航空航天局严格的心理和身体检查。在此期间，他认识布莱恩·奥列里，并成为好朋友[12]。布莱恩·奥列里后来被选为太空人，但杰勒德·K·奥尼尔却没有[13]。

杰勒德·K·奥尼尔在1969年对太空殖民产生了兴趣，当时他在普林斯顿大学任教大一物理[2][14]。当时他的学生因为越南战争的争议对科学越来越怀疑[15][16]。他提出阿波罗计划作为基础物理学的应用来反驳。

他在1974年9月《今日物理》发表有关太空殖民地的论文。他在论文中认为建筑太空殖民地将解决几个重要问题：

理解太空殖民技术的巨大力量是非常重要的。如果够快使用，如果使用在刀口上，至少五个目前世界面临最严重的问题可以解决：提升每个人的生活水平、保护交通和工业污染所造成的生物圈破坏、寻找高品质生活空间、寻找干净实用能源、阻止地球过热。

——杰勒德·K·奥尼尔，太空殖民[17]

1974年5月，杰勒德·K·奥尼尔在普林斯顿大学为期两天的会议中讨论殖民外太空的可能性[14]。本次会议由斯图尔特·布兰德的观点基金会[18]和普林斯顿大学协助，科学家埃里克·德雷克斯勒（当时是麻省理工学院一年级学生）、太空人乔·艾伦、弗里曼·戴森和科学记者沃尔特·沙利文皆出席会议[14]。美国航空航天局代表也出席会议，并提出航天飞机发射成本估算。

1977年，杰勒德·K·奥尼尔和妻子塔莎在普林斯顿大学创建非营利性组织太空研究所。太空研究所获得私人捐助100,000美元当作初始资金，在1978年初开始支持太空制造和殖民技术基础研究。

 
质量投射器一号

太空研究所也资助质量投射器开发，杰勒德·K·奥尼尔在1974年首先提出这个概念[19][20]。质量投射器是一种利用反复改变的电磁场来让物体加速并投射出去。奥尼尔计划使用质量投射器从月球表面将棒球大小的矿石掷入太空[21][22]。矿石一旦进入太空，可以当作建筑太空殖民地和太阳能发电卫星的原料。杰勒德·K·奥尼尔在麻省理工学院第一次建立质量投射器原型：质量投射器一号（Mass Driver 1）[23][24][19]。质量投射器一号长2.5米，可以加速物体达33倍重力加速度（320米/秒）[23][24][21]。经过进一步改良，该原型可以加速物体达1,800倍重力加速度（18,000米/秒），足以让520英尺（160米）长的质量投射器发射建筑材料离开月球表面[24]。

逝世

杰勒德·K·奥尼尔于1985年被确诊为罹患白血病[25]。他于1992年4月27日在加利福尼亚州雷德伍德城红杉医院去世。他身后留下四个孩子[6][26]。他的遗体焚烧后被安葬在太空中[27]。装有骨灰的小瓶子在1997年4月21日经由飞马座XL火箭发射到地球轨道[27][28]。它于2002年5月重新进入大气层[29]。

杰勒德·K·奥尼尔领导的太空研究所继续努力“直到人们在太空中生活和工作”。他去世后，太空研究所管理由他的儿子罗杰和同事弗里曼·戴森主掌。太空研究所每隔一年举办会议直到2001年为止。

影响

太空前沿基金会（Space Frontier Foundation）是致力于开放太空提供人类居住的组织，其创始人​​是杰勒德·K·奥尼尔观点的支持者，并与他在太空研究所工作[30]。太空前沿基金会创始人之一Rick Tumlinson曾评论沃纳·冯·布劳恩、杰勒德·K·奥尼尔和卡尔·萨根这三个人的太空倡导模型。沃纳·冯·布劳恩推动普通人可以自豪，但不参加的方案[31]。卡尔·萨根想从远处探索宇宙。杰勒德·K·奥尼尔以太阳系殖民地计划强调普通人集体离开地球[31]。

国家太空协会（National Space Society）颁发杰勒德·K·奥尼尔纪念奖给在太空殖民做出贡献的个人。他们的贡献包含科学方面、法律和教育层面。该奖项于2007年第一次授予企业家哈里森·施密特。

著作

书籍

论文


参考资料

  1. ^ Dyson 1993，第97–98页
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Dyson 1993，第98页
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 "Gerard K(itchen) O'Neill" Contemporary Authors Online
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Rein 1977
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Daniels 1992
  7. ^ Dyson 1993，第97页
  8. ^ Henson 1977，第8页
  9. ^ "Sylvia Turlington Wed at Her Home" New York Times
  10. ^ Town Topics, Princeton local newspaper. [2016-08-14]. （原始内容存档于2016-03-04）. 
  11. ^ O'Neill, G. Storage-Ring Synchrotron: Device for High-Energy Physics Research (PDF). Physical Review. 1956, 102 (5): 1418–1419 [2016-08-13]. Bibcode:1956PhRv..102.1418O. doi:10.1103/PhysRev.102.1418. （原始内容 (PDF)存档于2012-03-06）. 
  12. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 243
  13. ^ Astronaut Biographies: Former Astronauts
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 Brand 1977
  15. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 233
  16. ^ Overend 1977
  17. ^ O'Neill 1974
  18. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 249
  19. ^ 19.0 19.1 About SSI
  20. ^ Kolm 1992，第123页

    An offshoot of this maglev research resulted in the concept of the mass driver by Professor Gerard K. O'Neill of Princeton University in 1974.
  21. ^ 21.0 21.1 Weintraub 1984，第304页
  22. ^ Bateman 1984
  23. ^ 23.0 23.1 Henson 1977，第10页
  24. ^ 24.0 24.1 24.2 SSI History
  25. ^ Geostar Corporation Records 1983–1991
  26. ^ "O'Neill, Dr. Roger A." 2008
  27. ^ 27.0 27.1 Simons 1997
  28. ^ Quarterly Launch Report 3Q 1997
  29. ^ "Pegasus HAPS Rocket Body Reentry Prediction" 2002
  30. ^ Tumlinson 2006
  31. ^ 31.0 31.1 Grierson 2004


外部链接

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