Arthur Kantrowitz - Arthur Kantrowitz

Arthur Robert Kantrowitz (20 Outubro de 1913 - 29 de novembro de 2008) foi um americano cientista , engenheiro e educador .

Kantrowitz cresceu no Bronx e se formou na DeWitt Clinton High School . Ele obteve seu bacharelado, mestrado e, em 1947, seu doutorado. graduado em física pela Columbia University .

Vida pregressa

Kantrowitz nasceu na cidade de Nova York em 28 de outubro de 1913. Sua mãe era figurinista e seu pai dirigia uma clínica no Bronx . Quando criança, Arthur construiu um eletrocardiógrafo com peças de rádio antigas, trabalhando com seu irmão Adrian (que faria o primeiro transplante de coração nos Estados Unidos).

Carreira

Durante seus estudos de graduação na Columbia, Kantrowitz começou a trabalhar como físico em 1936 para o Comitê Consultivo Nacional para a Aeronáutica (NACA), trabalho que continuaria por dez anos. Enquanto obtinha seu Ph.D., Kantrowitz foi supervisionado por Edward Teller . Ele passou a lecionar na Cornell University pelos dez anos seguintes e mais tarde fundou o Avco-Everett Research Lab (AERL) em Everett, Massachusetts, em 1955. Ele desenvolveu tubos de choque , que eram capazes de produzir os gases extremamente quentes necessários para simular reentrada atmosférica de velocidades orbitais, resolvendo assim o problema crítico de aquecimento de reentrada do cone do nariz e acelerando o desenvolvimento de espaçonaves recuperáveis. Ele foi diretor, CEO e presidente da AERL até 1978, quando assumiu o cargo de professor no Dartmouth College . De 1956 a 1978, ele também atuou como vice-presidente e diretor da Avco Corporation .

Contribuições científicas

A pesquisa interdisciplinar de Kantrowitz na área de mecânica dos fluidos e dinâmica de gases levou a contribuições no campo da magnetohidrodinâmica e ao desenvolvimento de lasers de alta eficiência e alta potência . Ele sugeriu pela primeira vez um sistema de propulsão a laser para lançar cargas úteis em massa em órbita, usando energia de lasers terrestres para aumentar a velocidade de exaustão e, assim, reduzir a proporção de massa de propelente para carga útil . Seus conceitos sobre propulsão a laser foram publicados em 1988.

Suas primeiras pesquisas incluíram difusores supersônicos e compressores supersônicos no início dos anos 40, que desde então foram aplicados a motores a jato. Ele inventou o variômetro de energia total em 1939, usado em aviões ascendentes, e é o co-inventor de um esquema inicial de fusão nuclear magneticamente contida , pedido de patente, 1941. Em 1950, ele inventou uma técnica para produzir a fonte supersônica de feixes moleculares [1] ; isso foi posteriormente usado por químicos em pesquisas que levaram a dois prêmios Nobel .

Nas décadas de 1960 e 1970, ele liderou o projeto e o desenvolvimento da primeira bomba de balão intra-aórtico na AERL . A bomba de balão é um dispositivo de assistência cardíaca temporário que foi usado em todo o mundo em três milhões de pessoas. O dispositivo foi usado em seu próprio coração debilitado.

Outra contribuição para a ciência foi o experimento de fluxo de ponto de estagnação, no qual os processos de interação inicial do sangue fresco fluindo com uma superfície artificial podem ser visualizados diretamente em um microscópio de alta potência. Essa técnica se tornou um método importante para estudar experimentalmente essa interação vital e levou a uma variedade de próteses circulatórias, incluindo o coração artificial.

Kantrowitz, como um defensor da separação entre ciência e tecnologia e preocupações políticas ou ideológicas, propôs pela primeira vez em 1967 a criação de uma Instituição para Julgamento Científico, comumente chamada de Tribunal da Ciência, para avaliar o estado do conhecimento em controvérsias científicas importantes às políticas públicas. Ele desenvolveu ainda mais o Tribunal de Ciência como seu Presidente da Força-Tarefa no Grupo Consultivo do Presidente Ford sobre Avanços Antecipados em Ciência e Tecnologia, 1975–1976.

De acordo com Jerry Pournelle , "poderíamos ter desenvolvido tudo isso [ou seja, desenvolvimento de espaço comercial em grande escala] nos anos 60 e 70, mas seguimos outro caminho. Arthur Kantrowitz tentou convencer o povo de Kennedy de que o melhor caminho para a Lua era através do desenvolvimento de acesso ao espaço tripulado, uma estação espacial tripulada de von Braun e para a Lua de uma forma lógica que deixou recursos espaciais desenvolvidos. "

Limite de Kantrowitz

Kantrowitz é conhecido pelo desenvolvimento de um conceito teórico de pontos de estrangulamento de fluido em velocidades de entrada supersônicas e quase supersônicas. O conceito ficou conhecido como limite de Kantrowitz.

Descrição técnica

Formulários

O limite de Kantrowitz tem muitas aplicações na dinâmica de gás de fluxo de entrada para motores a jato e foguetes , tanto quando operando em altas velocidades subsônicas quanto supersônicas .

Dois exemplos explicam o efeito do Limite de Kantrowitz em um bico . Para ambos os casos, taxa de fluxo de massa = velocidade de entrada multiplicada pela área multiplicada pela densidade.

Considere um bico conectado a uma fonte de vácuo. À medida que a razão de pressão chega a cerca de 2, o fluxo através do bico se aproxima da velocidade local do som e o fluxo torna-se obstruído . Quando a pressão absoluta do vácuo diminui ainda mais, a velocidade do fluxo não aumenta. Este é o Limite de Kantrowitz, que limita o fluxo de massa porque a velocidade é limitada à velocidade do som e a área, pressão de entrada e densidade são todos fixos. Os motores a jato de aeronaves são muito afetados por este limite, uma vez que a velocidade do fluxo de entrada chega a Mach 1 a taxa de fluxo de massa é limitada, independente de quanta sucção o motor crie.

Em seguida, considere o bico conectado a um suprimento de ar comprimido. Com uma razão de pressão de cerca de 2, o fluxo fica obstruído e não pode exceder a velocidade do som. Mas a densidade e a taxa de fluxo de massa resultante podem ser aumentadas aumentando a pressão de entrada. Quanto maior a pressão, maior a densidade e maior o fluxo de massa. Assim, embora Kantrowitz limite a velocidade máxima do gás, ele não aplica nenhum limite fixo à taxa de fluxo de massa.

Uma opção recente de transporte de alta velocidade para trânsito rápido entre pares de cidades populosas a cerca de 1.600 km de distância, o Hyperloop , tem o limite de Kantrowitz como um critério fundamental de projeto. A tentativa de passar um pod de passageiro de alta velocidade através de um tubo de pressão muito baixa atinge o limite de fluxo de fluido de Kantrowitz. Historicamente, as soluções para trabalhar dentro do limite são "vá rápido" e "vá devagar". Uma grande inovação na proposta do Hyperloop fornece uma nova terceira abordagem para permanecer abaixo do limite de Kantrowitz enquanto ainda se move em altas velocidades subsônicas: adicionar um compressor de entrada frontal para transferir ativamente o ar de alta pressão da frente para a traseira do alto cápsula de transporte de alta velocidade, evitando assim grande parte do ar que teria resultado no choque dinâmico do fluxo obstruído . O fluxo no duto menor através da cápsula também está sujeito ao Limite de Kantrowitz, que é aliviado pelo aumento da pressão e da densidade para atingir o fluxo de massa necessário. No projeto Hyperloop alpha de 2013, a bomba de entrada de ar também fornece um sistema de suspensão com rolamento de ar de baixa fricção para viajar a mais de 700 mph (1.100 km / h).

Honras e prêmios

Kantrowitz foi membro da Academia Americana de Artes e Ciências , Associação Americana para o Avanço da Ciência, Sociedade Astronáutica Americana, Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (honorário), Sociedade Física Americana, Instituto Americano de Engenharia Médica e Biológica e membro do Academia Nacional de Engenharia e Academia Nacional de Ciências e Academia Internacional de Astronáutica. Em 1953–1954, ele manteve as bolsas Fulbright e Guggenheim nas universidades de Cambridge e Manchester.

Kantrowitz foi curador honorário da University of Rochester, membro honorário vitalício do Board of Governors of The Technion e professor honorário do Huazhong Institute of Technology, Wuhan, China. Kantrowitz também atuou no Conselho de Consultores do Foresight Institute , uma organização dedicada à preparação para a nanotecnologia .

Kantrowitz detinha 21 patentes e escreveu ou foi coautor de mais de 200 trabalhos e artigos científicos e profissionais. Ele também foi co-autor de Fundamentals of Gas Dynamics , 1958, Princeton Univ. Pressione.

Kantrowitz morreu aos 95 anos, em 29 de novembro de 2008, enquanto visitava parentes em Nova York. Ele havia sofrido um ataque cardíaco no dia anterior.

Veja também

Referências

links externos