フレデリック・L・スカーフ

フレデリック・レナード・スカーフ（1930年7月25日 - 1988年7月17日）は、プラズマ波物理学の研究と、太陽風や惑星磁気圏を研究するための宇宙ベースの機器の開発におけるリーダーシップで知られるアメリカの物理学者。マサチューセッツ工科大学で物理学の博士号を取得後、1960年代初頭に宇宙科学に転向し、TRW社に勤務した。スカーフは、 OGO-5、パイオニア・ビーナス・オービター、ジオット、ISEE-3、ボイジャー計画の宇宙船など、数多くのNASAおよび国際ミッションに搭載されるプラズマ波機器の提唱と設計において中心的な役割を果たし、ボイジャー計画の宇宙船ではプラズマ波サブシステム（PWS）の主任研究員を務めた。

ボイジャー探査機のプラズマ波探査機（PWS）から得られたプラズマ波データを音声記録に変換するという革新的な手法は、ジャーナリストたちから「宇宙の音」と呼ばれ、一般の人々や科学界の注目を集めた。国際協力の強力な推進者であったスカーフは、米国政府の公式政策による制限下においても、欧州、日本、ソ連の宇宙開発計画と共同プロジェクトに取り組んだ。彼はモスクワのソ連宇宙研究所を訪問中に急逝した。その功績を称え、NASAの卓越科学業績メダルを2度授与され、アメリカ地球物理学連合は彼の名を冠したフレッド・L・スカーフ賞を設立した。

フレデリック・レナード・スカーフは、1930年7月25日、ペンシルベニア州フィラデルフィアで、ウクライナとロシアからのユダヤ系移民であるレーネ（エルクマン）とルイス・スカーフの息子として生まれた。^{[ 1 ]}彼には、数学経済学者のハーバート・エリ・スカーフという双子の兄弟がいた。^{[ 2 ]}彼はテンプル大学で物理学を学び（理学士 1951年）、その後マサチューセッツ工科大学で物理学を学び（博士 1955年）、博士論文ではベーテ・サルピーター方程式を用いて重水素を研究した。 ^{[ 3 ]}その後、ワシントン大学の研究員となり、理論量子電磁力学を研究した。^{[ 4 ]} 1959年頃、彼はサバティカル休暇を取り、 CERNに行った。その頃、彼は宇宙物理学に興味を持つようになった。CERN滞在中、彼はMITの友人と出会い、その友人がTRWへの訪問を手配してくれた。^{[ 3 ]}

1962年、スカーフは大学を辞め、TRWの研究員となり^{[ 4 ] [ 5 ]}、その後TRW宇宙技術グループの応用技術部門で宇宙研究技術の主任科学者となった。スカーフとTRWの同僚たちは、プラズマ波実験がNASAに見過ごされていることに気づき、NASAにそれを変えるよう働きかけた^{[ 6 ]} 。スカーフは、 OGO-5に搭載されたプラズマ波装置で「無衝突衝撃波における静電波」を検出したのを皮切りに、複数のNASA宇宙船のプラズマ波実験の主任研究者または共同研究者となり^{[ 6 ]}、その後パイオニア8号、9号、パイオニア金星探査機にも搭載された^{[ 7 ]}。

スカーフは、ボイジャー計画の宇宙船にプラズマ波検出器を搭載することを提唱した。彼はプラズマ波サブシステム（PWS）の主任研究員（PI）となった。彼はプラズマ波の測定値を音に変換する方法を開発した。ジャーナリストたちはそれを「宇宙の音」と呼んだ。M .ミッチェル・ウォルドロップはサイエンス誌の記事でこれらの音について説明した。^{[ 8 ]}

スカーフの実験では、宇宙船を取り巻く帯電プラズマの振動を測定し、その振動の周波数がたまたま可聴域に収まる。スカーフは、その信号を通常のスピーカーで再生することで、「宇宙の音」、つまりシューシュー、ポップ、ホイッスルの不気味な交響曲を作り出す。太陽風が惑星の磁場に初めて遭遇し、迂回を強いられるバウショックをボイジャーが通過する音は、海岸に打ち寄せる波のような、かすれた轟音としてスピーカーから噴出する。ボイジャー2号が土星に接近した際には、スカーフと彼の同僚たちはさらに上を行くことを試みた。16の周波数チャンネルに分割されたデータを、16チャンネルの音楽シンセサイザーで再生したのだ。その結果生まれた音楽の断片は、ボイジャーが土星を通過する旅にふさわしい伴奏となっている。ゆっくりと、夢見るように、中音域の金管楽器が、深く響く低音と高く浮遊する高音を背景に、うねり、引いていく。その音楽はたった1分間しか続かない。しかし、それは心に深く刻み込まれる。

「宇宙の音」はカセットテープとCDでリリースされた。^{[ 3 ]} 1988年にスカーフが亡くなった後、ドナルド・ガーネットがPWSのPIになった。^{[ 9 ]}

NASAがハレー彗星への宇宙探査ミッションを却下したとき、スカーフはNASAのロバート・W・ファークハーの協力を得て^{[ 3 ]}、官僚主義を回避して「すでに役目を終えた軌道上の研究衛星の制御権を得る」方法を見つけた。ISEE -3は1985年9月にL1点からジャコビニ・ツィナー彗星に送られた。スカーフ自身は記者に「我々はそれを盗んだのだ」と語った。探査機は彗星が「宇宙を通過する際に衝撃波を発する」ことを証明した^{[ 3 ] [ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]} 。ISEE -3は彗星を研究した最初の宇宙探査機となった^{[ 3 ] 。}

スカーフの教え子であるクリストファー・T・ラッセルは、彼の発見のいくつかについて次のように述べている。^{[ 4 ] [ 6 ]}

地球と外惑星の磁気圏における電子サイクロトロン周波数の半高調波の静電波、および木星の磁気圏と金星の電離層における雷によって発生する信号

スカーフは、観測データの共有における「寛大さと率直さ」^{[ 4 ] [ 6 ]}、優れた指導者、そして「宇宙における国際協力の強力な提唱者」として知られていた。^{[ 4 ]}彼は、ハレー彗星へのESAのジオットミッションのような欧州の宇宙探査ミッションに関与し、「日本の宇宙計画で重要な役割を果たした」。スカーフはまた、ソ連のフォボス計画のような複数のソ連の宇宙ミッションにも携わった。^{[ 7 ] [ 12 ]} NASAがソ連とアメリカの共同宇宙計画への参加を禁じられたとき、スカーフはこの規則にもかかわらずソ連と協力し続けた数少ない科学者の1人だった。そのため、スカーフはUCLAの非常勤職員となり、「NASA​​から助成金を得てソ連と協力し続ける」ことができた。ある時、彼は研究を続けるために予備のボイジャー機器をソ連に寄贈するようNASAに働きかけたが、NASAは拒否した。その後、同様の機器がESAに移管され、ESAはスカーフに共同研究者になるよう依頼した。^{[ 7 ] [ 12 ]}彼は複数のグループや委員会のメンバーであり、^{[ 6 ]}省庁間諮問グループ、^{[ 4 ]}宇宙科学委員会とその太陽宇宙物理学委員会、^{[ 3 ]}米国科学アカデミーの21世紀の宇宙科学研究委員会、 ^{[ 4 ]}米国国家研究評議会の太陽地球研究委員会のメンバーであり、1974年から1979年まで同委員会の委員長を務めた。^{[ 3 ]}

スカーフは1988年7月17日、モスクワのソ連宇宙研究所を訪問中に急死した。健康上の問題はなかったが、脳腫瘍が疑われたものの、公式な死因は公表されなかった。モスクワでは、スカーフはソ連の火星探査計画の策定に携わっていた。^{[ 5 ] [ 7 ]}

ラッセルは、同僚たちがスカーフの「率直さ、助言、忍耐力、愛想の良さ、的確な判断力、ユーモア、そして熱意」を惜しむだろうと書き、彼を「宇宙科学を稀有な情熱で愛した、宇宙時代の真のロマンチスト」と呼んだ。^{[ 4 ]}

スカーフは結婚しており、4人の子供がいた。^{[ 7 ]}

スカーフはプラズマ波物理学^{[ 7 ]}と太陽風^{[ 4 ]}において「世界有数の専門家」として広く認められていた。彼の訃報記事には、「フレッドの名前は、四半世紀にわたり、太陽系プラズマにおける最も普遍的な過渡現象である静電プラズマ波と同義語であった」と記されている^{[ 6 ] 。}

スカーフは1981年と1986年にNASAの卓越した科学的業績メダルを授与された^{。[ 5 ]}

アメリカ地球物理学連合は、毎年「太陽惑星科学に直接貢献する優れた博士論文を表彰する」ために、フレッド・L・スカーフ賞を設立し、毎年授与している。^{[ 13 ]}

• サターンのサウンド、1982年
• 天王星の宇宙からの音、1986年

• 「ボイジャーPWS」。space.physics.uiowa.edu。