アンソニー・W・ケース

アンソニー・W・ケース（1980年生まれ）は、無人宇宙船で太陽風や宇宙線を研究するための機器を設計したアメリカの天体物理学者です。オレゴン州出身のケースは、オレゴン大学で物理学の学士号を取得し、ボストン大学で天文学の博士号を取得しました。^{[1]ケースの研究は、宇宙の}原子粒子の測定と、その目的で使用される機器、特にファラデーカップに焦点を当てています。

大学卒業後、ケースはハーバード・スミソニアン天体物理学センターで13年間働き、ルナ・リコネッサンス・オービター、パーカー・ソーラー・プローブ（PSP）、計画中のヘリオスウォーム用のファラデーカップの開発に携わり、NASAからいくつかの賞を受賞した。パーカー・プローブのSWEAP機器用に彼が製作に関わったソーラー・プローブ・カップは、探査機がこれまでのどの宇宙船よりも太陽にかなり近いところを飛行したため、非常に高い温度に耐える必要があり、カップが機能するためには常に太陽にさらされる必要があったため、特に困難を極めた。収集されたデータは、ほぼ1世紀にわたって天体物理学者を悩ませてきたコロナ加熱の問題を解決するのに役立った。ケースは現在、バージニア州の民間企業BWXテクノロジーズに勤務している。^[2]

スプリングフィールドのサーストン高校3年生だった1998年、ケースは2人の生徒が死亡した校内銃撃事件で重傷を負った。彼が受けた4発の銃弾のうち1発は、一時的に片足の血流を遮断し、神経損傷を引き起こした。回復するのに1年かかり、大学で野球をする希望は絶たれた。その結果、彼は代わりに科学の道に進んだ。^[1]

ケースはオレゴン州スプリングフィールドの地域で育った。^[3]サーストンでは学校のジャズバンドでトロンボーン奏者を務めた。またスポーツ選手でもあり、3年生の時には代表野球チームで投手として活躍し、チームの共同キャプテンを務めた。^{[1] [4]}

1998年5月21日の朝、学年末に近づいた頃、ケイスは学生会長に立候補している友人のために学校のカフェテリアで選挙バッジとチラシを配っていた。そうしているうちに、前夜に両親を自宅で殺害していた新入生キップ・キンケルが侵入し、トレンチコートの中に隠していた2丁の拳銃と半自動小銃で、そこにいた300人の学生に向かって発砲し始めた^[5]。ケイスはテーブルの下に身を隠したが、キンケルが発砲した51発のうち4発がケイスに当たった。背中に3発、足に1発だった^{[1] [6]。}

学生2名が死亡、24名が負傷。救急隊員がすべての傷を見つけるまで、ケースは自分の負傷の程度に気付かなかった。彼は近くのユージーンにあるセイクリッドハート医療センターに急行され、そこで医師らは失血に加え、足の弾丸が外れて神経と動脈にさらなる損傷を起こしていることを発見した。彼らは彼が生き延びられないかもしれないと恐れた。^{[1] [6]}生き延びたとしても足を切断しなければならないかもしれないと。^[7]ある外科医は後に「彼は我々の目の前で死にかけていた」と語った。^[4]

医師たちはまず、14の穴があいて出血がひどい胃腸の損傷を治療しなければならなかった。次に、両肺を貫いた別の銃弾に対処した。それからようやく、ケースの右脚に手が回った。銃弾は膝とその上の大腿部の動脈と静脈を貫き、その下の部分は長い間血流がなかった。銃撃から2日後の手術後、脚に皮膚移植が必要になった。ケースは完全に回復できると信じていたが、医師たちは彼が完全に回復できるかどうか確信が持てなかった。^[4]

この銃撃事件は、過去18か月間に学校で発生した数件の事件の最新のものであり、キンケルが混雑したカフェテリアで半自動小銃で発砲したことで、死者数は少なかったものの、以前の銃撃事件の犯人よりも深刻な殺意があったことを示唆し、全国的なメディアの注目を集めた。ライフ誌は、病院のベッドにいるケースの写真を一部掲載した事件後の状況に関する10ページの記事を掲載した。全国からお見舞いカードが届いた。^[1]

1週間後、ケースは退院した。^{[1]彼は定期的に}理学療法を受け始め、野球を含む課外活動を再開したいと願っていた。「回復に向かっているのは良いことだ」と彼は地元紙に語った。「[しかし] 回復するかどうか確信が持てないので、もどかしい」。セラピストによると、ケースは明らかに脚の可動域を取り戻しつつあるものの、筋肉や感覚がどの程度回復するかは不明だという。セラピストは、ケースが下肢に感じ始めた激しい痛みは、コンパートメント症候群によるものかもしれないと考えている。コンパートメント症候群とは、負傷後に起こるはずの腫れが、血液不足のために起こらない状態である。2発の弾丸は、6か月後に医師が取り除くまで、彼の体内に残っていた^[4]。^[6]

ケースは、所属チームが参加した地元のアメリカン・レギオンの試合で始球式を務めた。父親によると、テストとして投げた球の中には「まだ十分な力があった」という球もあったという。しかし、その年の残りは学校に戻らなかった。^[4] 9月までには回復し、ジャズバンドでの演奏を再開した。右足の下部はまだ感覚がなく、足を動かすこともできず、足に装具をつけていた。しかし、授業を再開したくてたまらず、授業の登録のために、撃たれて以来初めてカフェテリア（現在は塗り直されている）に戻ることにためらいはなかった。^[5]春までには、右足の感覚がまだないにもかかわらず、ケースは野球を再開できるほど回復し、医師たちを喜ばしく驚かせた。しかし、コーチは、ある試合で5イニングで9人の打者を三振に打ち取ったにもかかわらず、以前ほどの好成績ではないことを認めた。^[7]ケースは大学でプレーできることを依然として望んでおり、銃撃事件の記念日に、それを中心に大学探しをしていることを示唆した。^[8]

1999 年 9 月、キンケルは精神異常を理由に抗弁する計画を断念し、銃撃事件で起訴されていた殺人 4 件と殺人未遂 26 件について有罪を認めた。「彼がなぜあんなことをしたのか、正確に知りたいところだ」とケイスは新聞に語った。「だが、決して知ることはないだろう」^[9]。この答弁には殺人事件に対する量刑も含まれており、殺人未遂罪でそれ以上の刑が科されなければ、キンケルは25年後に仮釈放の資格を得ることができた。2 か月後のこれらの罪に関する量刑審問で、当時レーン コミュニティ カレッジに在学していたケイスは、被害者と家族の中で最後に声明を出した一人となった。裸足や靴下で歩くのがまだ痛いことを語り、「私は一生その痛みに苦しむだろうから、彼もそうあるべきだ」と述べた。ジャック・マティソン判事は殺人未遂の罪でキンケルにさらに87年の刑を言い渡し、合計刑期は112年近くとなり、事実上仮釈放なしの終身刑となった。^[1]

ケースは後に、怪我の長期的な影響により大学レベルで野球をプレーすることはできないと判断し、科学研究に転向した。^[1]レーン大学での1年間の後、オレゴン州立大学で2年間学び、その後地元に近いオレゴン大学に編入し、 2004年に物理学の理学士号を取得した。その後、ボストン大学（BU）で天文学の大学院研究を開始し、2010年に博士号を取得した。^[2]その間、彼はハーラン・スペンスの研究助手として働き、CRaTER（月探査衛星への放射線の影響を調べる宇宙線望遠鏡）のデータを分析し、博士論文「月における銀河宇宙線変動」の根拠とした。ケース氏はまた、太陽風がコロナ質量放出（CME）の通過時間に与える影響を定量化する全球磁気流体力学（MHD）モデルを用いて、周囲の太陽風がCMEに与える影響を定量化する研究も行いました。 ^{[10] [11]}これにより、彼の研究は宇宙での粒子測定に焦点を当てるようになりました。^{[12]これは、2008年に発表された彼の最初の論文[13]}とその後の研究の主題です。 ^{[14] [15]}

ボストン大学卒業後、ケースはケンブリッジにあるハーバード・スミソニアン天体物理学センター（CfA）でジャスティン・カスパーの指導の下、博士研究員として研究を始めた。彼はCRaTERデータの分析を続け、2018年に打ち上げ予定だったソーラー・プローブ・プラス（当時はソーラー・プローブ・プラスと呼ばれていた）用のソーラーカップの予備研究を開始した。[16] 2012年に彼はCfAの天体物理学者のスタッフとなり、宇宙探査機用の真空中の粒子を捕獲する装置であるファラデーカップの研究に取り組んだ。彼は深宇宙気候観測衛星のカップ再認証のテストリーダーを務め^、 2030年に木星の同名の衛星とランデブーするために2024年10月に打ち上げ予定のエウロパ・クリッパー^{[10]探査機に搭載されるカップであるプラズマ}磁気探査装置（PIMS）の共同研究者でもあった。^[17]

PSPの設計と製造は大きな課題でした。厚さ11.5センチメートル（4.5インチ）のカーボンカーボン製熱シールドは、地球の475倍の強さの直射日光による最高1,500℃（2,730℉）の温度に耐えられるように作られました。搭載された電子機器は、太陽フレアやコロナ質量放出（CME）による破壊的な影響にも対処する必要がありました。^[18]

Destin SandlinのYouTubeチャンネル Smarter Every Dayで SPC について議論しているケース
パーカー太陽探査機 - 毎日もっと賢く 198、7:25～10:45
インタビュー全文は Smarter Every Day 2 でご覧いただけます

ケースは、コロナプラズマ内の粒子を収集して測定する計測機器である SWEAP (太陽風電子アルファおよび陽子) を設計したチームで働いていた。彼らにとって、課題はさらに大きかった。適切に機能するためには、SWEAP の 2 つの部分のうちの 1 つであるファラデー カップ (ソーラー プローブ カップ (SPC) と呼ばれる) が、熱シールドの保護外で太陽に直接さらされる必要があった。「SPC には、測定したい粒子を中に入れようとすると同時に、それに伴う光と熱に対処するという、この独特の問題があります」とケースはPhysics に^{語った。 [18]これは、}ボイジャーや DSCOVRなどの惑星間宇宙探査機に使用された以前のファラデー カップと同じ基本設計を採用していたが、PSP が太陽にどれだけ近づくかを考えると、材料は異なる必要があった。^[19]

研究チームは、真空チャンバー内で改造したIMAX プロジェクター4台を使ってSPCの材料を照射し、SPCが受けるであろう強烈な太陽光をシミュレートしてテストした。宇宙船の計器類によく使われるアルミニウムは、その熱で簡単に溶けて脆くなることがわかった。最終的に、この熱に耐えられる金属はニオブ、タングステン、モリブデンの3種類だけだった。 「私たちが使用できる金属の主成分は、ほぼこれだけです」とケース氏は語った。最終的に、彼らはSPC用に、モリブデンを脆くするためにチタンとジルコニウムを組み合わせた、モリブデンを99パーセント含む合金であるTZMを選択した。カップ内の粒子を捕らえるのに役立つ特殊なメッシュフィルターはタングステン製だった。メッシュに8,000ボルトを供給するニオブ配線を絶縁するために、チームは単結晶サファイア片を入手し、これも彼らが見つけることができた最も耐熱性の高い材料であり、研究室でそれを成長させた。「カップを作る材料を選ぶときに考慮することの1つは、それらをできるだけ不活性にすることです」と彼は説明した。「高温の熱環境で一緒に置いたときに相互作用しない材料が必要です」。^{[18] [20]}

太陽フレアや CME などの太陽磁気現象によるデータ破損のリスクに対処するため、SPC はデータのコピーを 3 つ作成します。コピー間に不一致があった場合、ソフトウェアは多数派にあるデータを破損していないバージョンとしてデフォルトで使用します。「太陽フレアが発生した場合、その透過性放射線に対処することができ、宇宙船内で重大な影響を引き起こすことはありません」と Case 氏は言います。^[18]

SPCは、100～6,000 Vのエネルギーを持つ太陽風イオンと、 100～1,500 Vの範囲の電子を測定するように設計されている。PSPは2025年までに24回の軌道を周回し、そのたびに太陽に近づき、最終的にはコロナの外側の境界である アルヴェン面を貫通する最初の探査機となる。2025年の最後の軌道と最接近では、9 R _☉、つまり太陽から640万キロメートル（400万マイル）未満に到達する予定であり、これはこれまで飛行したどの探査機よりも近い距離である。SPCは各接近で意図したとおりに機能している。^[19]このミッションのデータは、コロナの高温の原因について長い間理論化されてきた1つの説明、つまりアルヴェン波とそれが作り出す磁気スイッチバックを示唆するのに役立った。同様に、遅い太陽風は、太陽の赤道近くの黒点に関連するコロナの穴から来ていると思われる。 ^[21]

ケース氏は2023年初頭にCfAを離れ、BWXテクノロジーズに移り、計測機器を専門とする研究科学者として、DRACOプログラムの核熱推進エンジンの原子炉サブシステムの計測制御（I＆C）のリーダーを務めています。博士課程の指導教官であるハーラン・スペンス氏は、2028年に打ち上げが予定されている計画中のHelioSwarm探査機の主任研究者です。^[22]これは、8つのノードを持つハブとして編成された9つの衛星のグループで構成され、月共鳴地球軌道に投入され、かつてない多様な視点から一度にプラズマの乱流をよりよく測定します。この現象をよりよく理解することは、将来の宇宙ミッション（有人かどうかに関係なく）に非常に役立ち、太陽現象から衛星通信をよりよく保護するのにも役立ちます。^[23]

ケース氏は体から取り除かれた弾丸を、高校野球のトロフィーや当時の思い出の品々と一緒に保管している。右足首は完全には動かなくなったため^[1] 、時折足を引きずることもあるが^[24]、それ以外は銃撃による障害はなく、ハイキング、サイクリング、ランニングなどのレクリエーション活動を行っている。^[1]銃撃による長期的な精神的影響はほとんど受けていない。2022年5月、彼は記者に対し、銃撃にどのように対処したかを次のように語った。^[6]

ひどい交通事故に遭って、私よりずっとひどい結果になる人もいます。ネガティブな経験に対処するのは人生の一部であり、そこから立ち直ることは将来の幸せのために必要です。もちろん、言うのは簡単ですが、実行するのは難しいこともありますが、意識的にその視点を持つことは役に立ったと思います。

COVID-19パンデミックが起こるまで、彼と彼の家族、医師たちは毎年5月21日にスプリングフィールドに集まり、彼の「2歳の誕生日」を祝っていた。^[6]

ケガの影響が、現在のキャリアにつながったと彼は考えている。当初の希望通り、大学で野球をしていたなら、「物理学を勉強して、自分が取り組んでいるすべてのクールなことに取り組むことはなかったかもしれない。野球にもっと力を入れていたなら、これほど勉強することはできなかっただろう。」^[1]

学校銃乱射事件の生存者であるにもかかわらず、ケースは銃器を嫌うわけではない。彼は狩猟をし、射撃を楽しんでいる。彼は銃規制法はもっと厳しくすべきだと考えている。「私は、おそらく私たちがいくつかの種類の攻撃用武器や大容量の弾倉を廃止し、より厳格な身元調査を実施するなど、意味のある変化が起こることを期待しています」と彼は銃乱射事件の20周年に語った。^[24]

銃撃事件後、妄想性統合失調症と診断されたキンケルは、 2021年に当時のオレゴン州知事ケイト・ブラウンが、未成年時に犯した罪で投獄された成人からの恩赦の要請を検討すると発表した際に恩赦を申請した。ケースはオンラインでこの事件を追ったが、キンケルの要請は最終的に却下された。当時はキンケルの動機は無関係だと感じていたが（「彼を悪い人、犯罪者、殺人者と呼んで、精神疾患かどうかは気にしないでいいのではないか？」）、今では動機が果たした役割を理解している。「過去を振り返って、彼にすべての責任を負わせるのは難しい」と彼は2023年にニューヨーカー誌に語った。キンケルの精神疾患が銃撃事件前に適切に対処されていれば、銃撃事件は起こらなかったかもしれないと彼は推測した。^[1]

ケースは、マサチューセッツ州サドベリーに、同じく天体物理学者のパートナーであるスザンナと息子のウォルデンとともに住んでいる。ピアノではあるが、音楽活動も続けており、ウェストボストンのコミュニティサイクリングチームでも活動している。^[24]

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• ボストン大学の人物一覧

• エクストリーム宇宙工作：NASAのパーカー太陽探査機がYouTubeに登場CfAでの公開講義のビデオ。後半はケース氏が講演
• 月には水がある？タイヤの中にオレンジがある？、2009 年のボストン科学博物館のポッドキャスト エピソードで、ケース氏が LRO とLCROSSについて語っています。