Arthur Kantrowitz
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Arthur Robert Kantrowitz (20 octubre 1913-29 noviembre 2008) fue un americano científico , ingeniero y educador .

Kantrowitz creció en el Bronx y se graduó de la escuela secundaria DeWitt Clinton . [1] Obtuvo su licenciatura, maestría y, en 1947, su doctorado. grados en física de la Universidad de Columbia .

Vida temprana

Kantrowitz nació en la ciudad de Nueva York el 28 de octubre de 1913. Su madre era diseñadora de vestuario y su padre dirigía una clínica en el Bronx . Cuando era niño, Arthur construyó un electrocardiógrafo a partir de piezas de radio antiguas, trabajando con su hermano Adrian (quien luego realizaría el primer trasplante de corazón en los Estados Unidos) [2].

Carrera profesional

Durante sus estudios de posgrado en Columbia, Kantrowitz comenzó a trabajar como físico en 1936 para el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA), trabajo que continuaría durante diez años. Mientras obtenía su doctorado, Kantrowitz fue supervisado por Edward Teller . [3] Continuó enseñando en la Universidad de Cornell durante los siguientes diez años y luego fundó el Laboratorio de Investigación Avco-Everett (AERL) en Everett, Massachusetts, en 1955. Desarrolló tubos de choque, que fueron capaces de producir los gases extremadamente calientes necesarios para simular la reentrada atmosférica desde velocidades orbitales, resolviendo así el problema crítico de calentamiento de reentrada del cono de nariz y acelerando el desarrollo de naves espaciales recuperables. Fue director, director ejecutivo y presidente de AERL hasta 1978, cuando asumió una cátedra en Dartmouth College . De 1956 a 1978 también se desempeñó como vicepresidente y director de Avco Corporation .

Contribuciones científicas

La investigación interdisciplinaria de Kantrowitz en el área de la mecánica de fluidos y la dinámica de gases condujo a contribuciones en el campo de la magnetohidrodinámica y al desarrollo de láseres de alta eficiencia y alta potencia . Primero sugirió un sistema de propulsión láser para poner en órbita cargas útiles a granel, utilizando energía de láseres terrestres para aumentar la velocidad de escape y, por lo tanto, reducir la relación de masa de propulsor a carga útil . [ cita requerida ] Sus conceptos sobre la propulsión láser se publicaron en 1988. [4]

Sus primeras investigaciones incluyeron difusores supersónicos y compresores supersónicos a principios de los años 40, que desde entonces se han aplicado a los motores a reacción. Inventó el variómetro de energía total en 1939, que se utiliza en aviones en vuelo, y es el co-inventor de un esquema temprano para la fusión nuclear contenida magnéticamente , solicitud de patente, 1941. En 1950, inventó una técnica para producir la fuente supersónica de haces moleculares. [1] ; posteriormente, los químicos lo utilizaron en una investigación que condujo a la obtención de dos premios Nobel .

En las décadas de 1960 y 1970, dirigió el diseño y desarrollo en AERL de la primera bomba de balón intraaórtico . La bomba de globo es un dispositivo de asistencia cardíaca temporal que se ha utilizado en todo el mundo en tres millones de personas. El dispositivo se usó en su propio corazón que fallaba.

Otra contribución a la ciencia fue el experimento de flujo de punto de estancamiento en el que los procesos de interacción inicial de sangre fresca que fluye con una superficie artificial pueden visualizarse directamente bajo un microscopio de alta potencia. Esta técnica se ha convertido en un método importante para estudiar experimentalmente esta interacción vital y dio lugar a una variedad de prótesis circulatorias, incluido el corazón artificial.

Kantrowitz, como defensor de la separación de la ciencia y la tecnología de las preocupaciones políticas o ideológicas, propuso por primera vez en 1967 la creación de una Institución para el Juicio Científico, comúnmente conocida como el Tribunal Científico, para evaluar el estado del conocimiento en controversias científicas de importancia. a la política pública. Desarrolló aún más el Tribunal Científico como presidente de su Grupo de Trabajo en el Grupo Asesor del Presidente Ford sobre Avances Anticipados en Ciencia y Tecnología, 1975-1976.

Según Jerry Pournelle , "Podríamos haber desarrollado todo esto [es decir, el desarrollo espacial comercial a gran escala] en los años 60 y 70, pero tomamos otro camino. Arthur Kantrowitz trató de convencer a la gente de Kennedy de que la mejor manera de llegar a la Luna era mediante el desarrollo de acceso espacial tripulado, una estación espacial tripulada von Braun, y luego a la Luna de una manera lógica que dejó activos espaciales desarrollados ". [5]

Límite de Kantrowitz

Kantrowitz es conocido por el desarrollo de un concepto teórico de puntos de estrangulamiento de fluidos a velocidades de entrada supersónicas y casi supersónicas. El concepto se conoce como el límite de Kantrowitz. [6] [7]

Descripción técnica

Aplicaciones

El límite de Kantrowitz tiene muchas aplicaciones en la dinámica de gas del flujo de entrada para motores a reacción y cohetes , tanto cuando se opera a velocidades subsónicas altas como supersónicas .

Dos ejemplos explicarán el efecto del límite de Kantrowitz en una boquilla . Para ambos casos, Caudal másico = Velocidad de entrada multiplicada por Área multiplicada por Densidad.

Considere una boquilla conectada a una fuente de vacío. A medida que la relación de presión llega a aproximadamente 2, el flujo a través de la boquilla se acercará a la velocidad local del sonido y el flujo se ahogará . Cuando la presión absoluta del vacío se reduce aún más, la velocidad de flujo no aumentará. Este es el límite de Kantrowitz, que limita el flujo másico porque la velocidad está limitada a la velocidad del sonido, y el área, la presión de entrada y la densidad son fijas. Los motores a reacción de las aeronaves se ven muy afectados por este límite, una vez que la velocidad del flujo de entrada llega a Mach 1, el flujo másico es limitado, independientemente de la cantidad de succión que genere el motor.

A continuación, considere la boquilla conectada a un suministro de aire comprimido. Con una relación de presión de aproximadamente 2, el flujo se ahoga y no puede exceder la velocidad del sonido. Pero la densidad y el caudal másico resultante se pueden aumentar aumentando la presión de entrada. A mayor presión, mayor densidad y mayor caudal másico. Entonces, aunque Kantrowitz limita la velocidad máxima del gas, no aplica ningún límite fijo al caudal másico.

Una opción reciente de transporte de alta velocidad para el tránsito rápido entre pares de ciudades populosas a unas 1.000 millas (1.600 km) de distancia, el Hyperloop , tiene el límite de Kantrowitz como criterio de diseño fundamental. Intentar pasar una cápsula de pasajeros de alta velocidad a través de un tubo de muy baja presión corre directamente hacia el límite de flujo de fluido de Kantrowitz. Históricamente, las soluciones para trabajar dentro del límite han sido "ir rápido" y "ir lento". Una innovación importante en la propuesta de Hyperloop proporciona un tercer enfoque novedoso para permanecer por debajo del límite de Kantrowitz mientras se sigue moviendo a altas velocidades subsónicas: agregar un compresor de entrada frontal para transferir activamente aire a alta presión desde la parte delantera a la parte trasera de la alta. -cápsula de transporte de velocidad,y así evitando gran parte del aire que habría resultado en el choque dinámicodel flujo ahogado . El flujo en el conducto más pequeño a través de la cápsula también está sujeto al límite de Kantrowitz, que se alivia aumentando la presión y la densidad para lograr el flujo másico requerido. En el diseño Hyperloop alpha de 2013, la bomba de entrada de aire también proporciona un sistema de suspensión con cojinete de aire de baja fricción para viajar a más de 700 mph (1,100 km / h). [8]

Honores y premios

Kantrowitz fue miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, la Sociedad Astronáutica Estadounidense, el Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica (honorario), la Sociedad Estadounidense de Física, el Instituto Estadounidense de Ingeniería Médica y Biológica y miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y Academia Nacional de Ciencias y Academia Internacional de Astronáutica. En 1953-1954, obtuvo las becas Fulbright y Guggenheim en las universidades de Cambridge y Manchester.

Kantrowitz fue fideicomisario honorario de la Universidad de Rochester, miembro honorario vitalicio de la Junta de Gobernadores de The Technion y profesor honorario del Instituto de Tecnología de Huazhong, Wuhan, China. Kantrowitz también formó parte de la Junta de Asesores del Foresight Institute , una organización dedicada a la preparación para la nanotecnología .

Kantrowitz poseía 21 patentes y escribió o fue coautor de más de 200 artículos y artículos científicos y profesionales. También fue coautor de Fundamentals of Gas Dynamics , 1958, Princeton Univ. Presionar.

Kantrowitz murió a los 95 años, el 29 de noviembre de 2008, mientras visitaba a familiares en Nueva York. Había sufrido un infarto el día anterior. [1]

Ver también

  • Competencia de cápsulas Hyperloop : prototipos prácticos de vehículos de transporte terrestre que se ocupan del límite de Kantrowitz

Referencias

  1. ^ a b Adiós, Dennis. "Arthur R. Kantrowitz, cuya amplia investigación tenía muchas aplicaciones, murió a los 95 años" , The New York Times , 9 de diciembre de 2008. Consultado el 9 de diciembre de 2008.
  2. ^ Hoffman, Jascha. "Dr. Adrian Kantrowitz, Cardiac Pioneer, Dies at 90" , The New York Times , 19 de noviembre de 2008. Consultado el 19 de noviembre de 2008.
  3. ^ Shetterly, Margot Lee (2016). Figuras ocultas . William Morrow. pag. 54 . ISBN 9780062363596.
  4. ^ A. Kantrowitz, en Actas de la Conferencia Internacional sobre Láseres '87 , FJ Duarte , Ed. (STS Press, Mc Lean, VA, 1988).
  5. ^ "Acceso al espacio" .
  6. ^ Van Wie, D .; Kwok, F .; Walsh, R. (julio de 1996). "Características iniciales de las entradas supersónicas" . AIAA 96-2914 . doi : 10.2514 / 6.1996-2914 . Consultado el 13 de agosto de 2013 . Se evaluó la capacidad del límite clásico de Kantrowitz para predecir la relación de contracción de reinicio, y se demostró que es aplicable para las configuraciones de reinicio / arranque difícil.
  7. ^ Curran, ET; Murthy, SNB (2001). "7" Entradas Scramjet " " . Propulsión Scramjet . 189 . ISBN 9781600864414.
  8. ^ Musk, Elon (12 de agosto de 2013). "Hyperloop Alpha" (PDF) . SpaceX. págs. 3–4. Archivado desde el original (PDF) el 28 de enero de 2016 . Consultado el 14 de agosto de 2013 .
  • "Biografías de funcionarios y legisladores aeroespaciales, KN" . División de Historia de la NASA . Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2006 . Consultado el 15 de agosto de 2006 .
  • Johnson, John, Jr. (15 de diciembre de 2008). "Arthur R. Kantrowitz, 1913-2008: destacado físico e inventor". Los Angeles Times : B5.

enlaces externos

  • "Los papeles de Arthur R. Kantrowitz" . Biblioteca de colecciones especiales de Rauner . Universidad de Dartmouth .
  • "Arthur Kantrowitz" . Biografia . Enciclopedia Astronautica .
  • Pakhomov, Andrew (29 de noviembre de 2008). "Arthur Kantrowitz, fundador de la propulsión láser" . Instituto Americano de Propulsión de Energía Radiada (AIBEP). Archivado desde el original el 7 de febrero de 2009.
  • "El arma de la apertura" . Antecedentes de la prospectiva . Instituto de Prospectiva . 4 . 1989. La mejor arma de una dictadura es el secreto, pero la mejor arma de una democracia debe ser el arma de la apertura. —Niels Bohr
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