ジェームズ・ヴァン・アレン

ジェームズ・ヴァン・アレン
国立航空宇宙博物館のヴァン・アレン、1977年
生まれる	ジェームズ・アルフレッド・ヴァン・アレン ( 1914-09-07 )1914年9月7日 アイオワ州マウントプレザント、米国
死亡	2006年8月9日(2006-08-09)（享年91歳） アイオワ州アイオワシティ、米国
教育	アイオワウェスリアン大学学士 アイオワ大学（修士、博士）
知られている	ヴァン・アレン放射線帯 磁気圏物理学[1]
受賞歴	タイム誌のマン・オブ・ザ・イヤー （1960年） エリオット・クレソン賞 （1961年） ウィリアム・ボウイ・メダル （1977年） アメリカ科学賞 （1987年） クラフォード賞 (1989) ヴァネヴァー・ブッシュ賞 (1991)
科学者としてのキャリア
フィールド	宇宙科学
機関	カーネギー科学研究所(1939–1942) アイオワ大学(1951–1985) ジョンズ・ホプキンス大学
論文	原子核崩壊H2 + H2 → H1 + H3の絶対断面積と衝撃エネルギーへの依存性 （1939）
博士課程の指導教員	アレクサンダー・エレット
博士課程の学生	ミシェル・トムセン スタマティオス・クリミギス
その他の著名な学生	ニコラス・M・スミス ロバート ・エリス

ジェームズ・アルフレッド・ヴァン・アレン（1914年9月7日 - 2006年8月9日）は、アイオワ大学のアメリカ人宇宙物理学者であった。彼は宇宙の磁気圏研究の分野を確立するのに尽力した。

ヴァン・アレン放射線帯は、国際地球観測年中の1958年に彼が人工衛星（エクスプローラー1号、エクスプローラー3号、パイオニア3号）^{[2] [3] [4]に搭載された}ガイガー・ミュラー管機器を使用して発見したことにちなんで名付けられました。ヴァン・アレンは科学研究機器を宇宙衛星に搭載する科学界をリードしました。

ジェームズ・ヴァン・アレンは1914年9月7日、アイオワ州マウント・プレザント近郊の小さな農場で生まれた。^{[5]子供の頃、彼は機械や電気機器に魅了され、雑誌}「ポピュラーメカニクス」や「ポピュラーサイエンス」の熱心な読者だった。彼はかつて、テスラコイルを組み立てて1フィートの火花を散らし、髪の毛が逆立つほどの衝撃を与えて母親を驚かせたことがある。 ^{[6] [7]}

フェローシップによりワシントンD.C.のカーネギー研究所で原子核物理学の研究を続けることができ、そこで地磁気、宇宙線、オーロラ物理学、地球上層大気の物理学の研究にも没頭するようになった。 ^[8]

1939年8月、ヴァン・アレンはカーネギー研究所の地球磁気学部門（DTM）にカーネギー研究員としてワシントンDCに加わった。1940年夏、彼はワシントンDCの国防研究委員会（NDRC）のセクションTのスタッフに任命され、DTMの国防活動に参加し、対空砲火の有効性を高める起爆装置である光電式および無線式の近接信管の開発に取り組んだ。NDRCの別のプロジェクトは、後に1941年の原子爆弾マンハッタン計画となった。第二次世界大戦の勃発に伴い、近接信管の研究は1942年4月にジョンズ・ホプキンス大学に新設された応用物理学研究所（APL）に移管された。 ^[9]彼は砲台の振動にさらされる真空管の耐久性を向上させる研究を行った。 APL での研究の結果、船舶の対空防御と沿岸砲撃用の新世代の無線近接信管が誕生しました。

ヴァン・アレンは1942年11月に米海軍中尉に任命され、南太平洋艦隊の駆逐艦に16か月間乗り込み、砲術士官を指導し、砲兵信管の試験を行った。1944年6月19日～20日のフィリピン海海戦で日本軍の攻撃から艦を守りきったとき、彼は戦艦ワシントンの砲術士官補佐を務めていた。太平洋での活躍により、ヴァン・アレンは4つの従軍星章を授与された。^[10]彼は1946年に少佐に昇進した。「海軍士官としての勤務は、私の人生の中で断然最も視野を広げる経験でした」と彼は1990年の自伝的エッセイに記している。^[6]

1946年に海軍を除隊したヴァン・アレンは、APLの民間研究に戻った。彼はジョンズ・ホプキンス大学でチームを組織し、第二次世界大戦末期にドイツから鹵獲したV-2ロケットを使用して高高度実験を行った。ヴァン・アレンは、上層大気の研究には小型の観測ロケットが必要であると判断した。エアロジェットWACコーポラルとバンブルビーミサイルは、米国海軍のプログラムの下で開発された。彼はエアロビー観測ロケットの仕様を描き、米国政府にその製造を納得させた委員会の責任者を務めた。最初の機器搭載型エアロビーはA-5で、1948年3月5日にニューメキシコ州ホワイトサンズから打ち上げられ、宇宙放射線研究用の機器を積んで高度117.5kmに到達した。

ヴァン・アレンは1947年12月29日にV-2上層大気委員会の議長に選出された。委員会は1948年3月18日に上層大気ロケット研究委員会に改名され、1948年4月29日にはロケット・衛星研究委員会に改名された。委員会は1960年5月19日に活動を中止し、1968年2月2日に再会した。^[11]

リー・ルイス中佐、G・ハルヴォルソン中佐、SF・シンガー、ジェームズ・A・ヴァン・アレンは、1949年3月1日、調査船USSノートン・サウンドでのエアロビーロケット発射航海中にロックーンのアイデアを考案しました。

1950年4月5日、ヴァン・アレンは応用物理学研究所を離れ、ブルックヘブン国立研究所でジョン・サイモン・グッゲンハイム記念財団の研究員として働いた。翌年（1951年）、ヴァン・アレンはアイオワ大学の物理学部長に就任した。間もなく、彼は学生たちを募って宇宙の秘密を探り、これまでよりも高い大気圏に機器を運ぶ方法を発明した。1952年までに、ヴァン・アレンは、ロケットを気球に乗せて地球の大気圏のほぼ上空まで持ち上げ、さらに高く打ち上げる気球とロケットの組み合わせを初めて考案した。ロケットは、気球が高度16キロメートルに達した後に点火された。

タイム誌が後に報じたところによると、「アイオワ州では、使用済みのロケットがアイオワの住民やその家に当たる恐れがあったため、ヴァン・アレンの『ロックーン』は発射できなかった」。そこでヴァン・アレンは、グリーンランド行きの砕氷船イーストウィンド号からロックーンを発射できるように米国沿岸警備隊を説得した。「最初の気球は7万フィートまできちんと上昇したが、その下に吊るされたロケットは発射しなかった。2番目のロックーンも同様に狂ったように動いた。高度の高い極寒がロケットを点火するはずの機械仕掛けを止めたのではないかとの理論に基づき、ヴァン・アレンはオレンジジュースの缶を熱し、3番目のロックーンのゴンドラに密かに持ち込み、全体を断熱材で包んだ。ロケットは発射された。」

1953年、ニューファンドランド島沖で発射されたロックーンとその科学探査機は、地球を取り囲む放射線帯の兆候を初めて検出した。低コストのロックーン技術は、後に海軍研究局とアイオワ大学の研究グループによって、1953年から1955年、および1957年にボストンとグリーンランドのチューレ間の海上で使用された。^{[12] [13]}

1954 年、レッドストーン計画についてエルンスト・シュトゥリンガーと個人的に話し合った際、ヴェルナー・フォン・ブラウンは、彼らの小さな非公式な衛星計画には「本物の、正真正銘の科学者」が関与すべきだという信念を表明した。シュトゥリンガーはその後、ニュージャージー州プリンストンにあるヴァン・アレンの自宅を訪れた。ヴァン・アレンはアイオワから休暇を取ってステラレータの設計に取り組んでいた。ヴァン・アレンは後に、「シュトゥリンガーの 1954 年のメッセージは単純かつ雄弁だった。陸軍弾道ミサイル局 (ABMA)の弾道ミサイル開発のおかげで、1、2 年以内に小型科学衛星を地球の周りを周回する永続的な軌道に打ち上げることができると期待するのは現実的だった (オービター計画)。私は、大気圏上の宇宙線強度の世界規模の調査を実施することに強い関心を示した」と回想している。^{[14] : 2}

1950年に、最初は小さな出来事だったが、ヴァン・アレンと彼の同胞全員の将来に影響を与える出来事が起こった。3月に、英国の物理学者シドニー・チャップマンがヴァン・アレンを訪ね、ワシントン地域の他の科学者に会いたいと言った。ヴァン・アレンは電話をかけ、すぐに8人か10人の一流科学者（ロイド・バークナー、S・フレッド・シンガー、ハリー・ベスティン）を彼の小さなレンガ造りの家の居間に集めた。「それは、いわゆる血統の良い雑談だった」と彼は言う...。話は地球物理学と、1882年と1932年に世界の主要国が北極と南極の地域を研究するために参加した2回の「国際極年」に移った。ロケット、レーダー、コンピューターなどの新しいツールの開発により、世界的な地球物理学の年に機が熟していると誰かが言った。他の人たちも熱狂的で、その熱狂はワシントン DC から世界中に広まりました。この会議で、ロイド・バークナーと他の参加者は国際科学連合評議会に、1957 年から 1958 年 (太陽活動が最大になる時期) に国際地球観測年を計画することを提案しました。国際地球観測年(1957 年から 1958 年) は、米国政府に地球物理学のツールとして地球衛星を約束するきっかけを与えました。ソ連政府はスプートニクを急いで軌道に乗せることで対抗しました。宇宙への競争、つまり宇宙開発競争は、 1950 年のその夜、ヴァン・アレンの居間で始まったと言えるでしょう。

— タイム、1959年

1955年、米国は国際地球観測年への貢献の一環としてヴァンガード計画を発表した。ヴァンガードは人工衛星を地球周回軌道に打ち上げる計画だった。これは米国海軍によって運用され、主に非軍事的な科学実験に使用できるという利点を持つ観測ロケットから開発された。 ^[15]

1956 年 1 月 26 日と 27 日、ミシガン大学でヴァン アレン博士が議長を務める大気圏ロケット研究委員会の主催で「地球衛星の科学的利用」に関するシンポジウムが開催されました。IGY 衛星に組み込むための 33 件の科学的提案が発表されました。ヴァン アレン博士のプレゼンテーションでは、宇宙線調査を継続するための衛星の利用が強調されました。同じ時期に、彼のアイオワ グループは、国際地球観測年に向けて「ロックーン」とヴァンガードに搭載される科学研究機器の準備を開始しました。彼が後に書いたように、「準備と幸運」により、これらの科学機器は 1958 年のエクスプローラーとパイオニアのIGY 打ち上げに組み込むことができました。

• 1957 年 7 月 1 日: 国際地球観測年が始まりました。国際地球観測年は、太陽活動が最大になる期間 (太陽黒点など)に合わせて 18 か月間にわたって国際科学連合会議によって実施されます。1950 年 4 月 5 日にメリーランド州シルバースプリングのヴァン アレンの自宅で行われた会議に出席した科学者の 1 人であるロイド バークナーは、1957 年から 1959 年まで ICSU の会長を務めました。
• 1957 年 9 月 26 日: ヴァン アレンとアイオワ大学のローレンス J. ケイヒルが率いる米国国際地球観測年科学プログラムの一環として、海軍砕氷船USSグレイシャーから 36 基のロックーン (気球発射ロケット) が北緯 75 度から南緯 72 度にわたる大西洋、太平洋、南極海域に打ち上げられました。これは南極海域で初めて行われた高層大気ロケット探査でした。大西洋の IGY ロックーン発射場 2 から打ち上げられました。緯度: 北緯 0.83 度、経度: 西経 0.99 度。
• 1957年10月4日:ソビエト連邦(U​​SSR)は、IGY への参加の一環として、世界初の人工衛星であるスプートニク 1 号の打ち上げに成功しました。

• 1958年1月31日: アメリカ初の衛星エクスプローラー1号が、フロリダ州ケープカナベラルからジュノーI型4段式ブースターロケットで地球周回軌道に打ち上げられた。エクスプローラー1号には、ヴァン・アレンと大学院生が設計した微小隕石検出器と宇宙線実験装置が搭載され、衛星のセンサーパッケージの展開は、宇宙線の専門家でもあったエルンスト・シュトゥリンガーが監督した。 ^[14]エクスプローラー1号とエクスプローラー3号(1958年3月26日打ち上げ)のデータは、アイオワのグループによって「宇宙時代初の科学的発見」、すなわち「地球の磁場に閉じ込められたドーナツ型の荷電粒子放射線領域の存在」を行うために使用された。
• 1958 年 7 月 29 日: 米国議会は国家航空宇宙法(一般に「宇宙法」と呼ばれる) を可決し、1958 年 10 月 1 日付けで国家航空諮問委員会(NACA) およびその他の政府機関から独立してアメリカ航空宇宙局(NASA) が設立されました。
• 1958年12月6日:パイオニア3号は、NASAの指揮の下、陸軍が執行機関となって計画された、国際地球観測年計画の3番目の米国探査機であり、大西洋ミサイル実験場からジュノーIIロケットで打ち上げられた。飛行の主目的は、12.95ポンド (5.87 kg) の科学的ペイロードを月の近くに設置することであったが、失敗した。パイオニア3号は高度63,000マイル (101,000 km) に到達し、ヴァン・アレンに第2の放射線帯の発見につながる追加データを提供した。閉じ込められた放射線は、地球から数百マイルの高度から始まり、宇宙空間の数千マイルまで広がる。ヴァン・アレン放射線帯は、発見者であるヴァン・アレンにちなんで名付けられた。

1959 年 5 月 4 日号のタイム誌は、ジェームズ ヴァン アレンを米国に「科学の業績で大きなリード」をもたらした最も大きな功績のある人物と評した。同誌はヴァン アレンを「冷戦の名声を競う競争の重要人物...。今日、彼は頭を後ろに傾けて空を眺めることができる。その最も外側の青い空を越えると、彼の名前を冠した世界を包む強烈な放射線の帯がある。地球のこれほど荘厳な特徴に人間が名付けた人はこれまでいない」と呼んだ。

ジェームズ・ヴァン・アレンと彼の同僚、仲間、そしてアイオワ大学の学生は、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星への最初のミッション（パイオニア計画、マリナー計画、ボイジャー計画、ガリレオ宇宙船）を含む観測ロケット、地球衛星（エクスプローラー52号/ホークアイ1号）、惑星間宇宙船に科学機器を搭載し続けました。彼らの発見は、太陽系全体のエネルギー粒子、プラズマ、電波に関する世界の知識に重要な部分をもたらしました。

ヴァン・アレンは、24 個の地球衛星と惑星探査ミッションに関する科学調査の主任研究者でした。

ヴァン・アレンは1985年に物理学および天文学部の学部長を退任したが、アイオワ大学でカーバー物理学名誉教授として働き続けた。2004年10月9日、アイオワ大学とアイオワ大学同窓会は、ヴァン・アレンとその多くの業績を称え、90歳の誕生日を祝う祝賀会を主催した。イベントには、招待講演シリーズ、公開講演に続くケーキとパンチのレセプション、多くの元同僚や生徒が出席した夜の晩餐会などがあった。2005年8月、アイオワ州ノースリバティーに彼の名前を冠した小学校が開校した。カリフォルニア州エスカロンにもヴァン・アレン小学校がある。^[16]

2009年、マウント・プレザントにあるヴァン・アレンの少年時代の家は、かつて博物館として維持されていたが、取り壊される予定だった。^[17]新しい所有者のリー・ペネベーカーは、家の取り壊しをしないことを選択した。家はヘンリー郡遺産財団に寄贈され、財団はヘンリー郡博物館の本拠地となる旧サンダース学校の隣に家を移す予定である。^[18]

ヴァン・アレンの61年間の妻はシンシナティのアビゲイル・フィシアン・ハルシー2世（1922-2008）である。二人は第二次世界大戦中にジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所（JHU/APL）で出会った。二人は1945年10月13日にロングアイランドのサウサンプトンで結婚した。二人の間にはシンシア、マーゴット、サラ、トーマス、ピーターの5人の子供がいる。^[19]

2006年8月9日、ジェームズ・ヴァン・アレンはアイオワシティの大学病院で心不全のため亡くなった。^{[20] [21]}

ヴァン・アレン教授と妻アビゲイルはニューヨーク州サウサンプトンに埋葬されている。ヴァン・アレン夫人はそこで生まれ、夫婦はそこで結婚した。^[22]

アビゲイル・M・フォルスナーは伝記『ジェームズ・ヴァン・アレン：最初の80億マイル』を執筆し、2007年にアイオワ大学出版局から出版され、2009年にはペーパーバック版が出版された。 ^{[23] [24] [25]}

• 米国科学アカデミー会員に選出（1959年）^[26]
• 1960年のタイム誌のマン・オブ・ザ・イヤー
• 1961年エリオット・クレソン賞
• アメリカ哲学協会会員に選出（1961年）^[27]
• 1961年のアイオワ賞^[28]
• アメリカ芸術科学アカデミー会員に選出（1964年）^[29]
• 1975年アイオワ科学アカデミー特別研究員
• 1978年王立天文学会金メダル
• 1987年アメリカ国家科学賞
• 1988年アメリカ功労アカデミーゴールデンプレート賞^[30]
• 1989年クラフォード賞
• 1991年ヴァネヴァー・ブッシュ賞
• 1994年NASA生涯功労賞
• 2006年国立航空宇宙博物館トロフィー
• ヴァン・アレン探査機（NASAのミッション、放射線帯嵐探査機から改名）2012年

ヴァン・アレン探査機は、当初は放射線ベルト嵐探査機（RBSP）と呼ばれていましたが、ヴァン・アレン博士に敬意を表して2012年に改名されました。^[31] NASAのゴダード宇宙飛行センター^[31]によって管理され、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所（APL） ^[32]によって実施されたこのミッションは、 Living With a Starプログラムの一部でした。2年間の主要ミッションとして設計されたこの探査機は、期待を超えて7年間運用され、地球のベルトの放射線に対する大きな耐性を示しました。^[32]

RBSP相対論的電子損失観測気球アレイ（BARREL）と共同で、探査機はベルトから地球の大気圏に到達する粒子を研究した。^[33] 2012年8月30日にユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）と契約したアトラスV 401ロケットで打ち上げられたこのミッションは、当初は天候とハリケーン・アイザックのために延期された。^[34]

このミッションは、軌道デブリ対策として2034年までに大気圏再突入を容易にするために軌道を下げた後、ヴァン・アレン探査機Bが2019年7月に、探査機Aが2019年10月に非活性化されたことで終了しました^{[32] 。 [35]}

ヴァン・アレン探査機は、宇宙天気とそれが地球に与える影響についての理解を大きく前進させた。重要な発見には、ヴァン・アレン放射線帯のダイナミクスと、太陽活動が宇宙天気に与える影響などがある。ミッションの成果は、これらの放射線帯が時間の経過とともに膨張したり収縮したりして、太陽の爆発に反応し、オーロラ、衛星の機能、電力網、GPS通信などの地上の現象に影響を与えることを明らかにした。^[36]

2013年2月の注目すべき発見は、数週間続いた第3のヴァン・アレン放射線帯の一時的な出現であり、この帯の構造とダイナミクスに関する新たな知見をもたらした。^[37]探査機はまた、磁気圏の主要構成要素である地球の環電流の長期的な挙動を明らかにした。調査結果によると、嵐のないときでも、高エネルギー陽子によって運ばれた地球の周囲には、持続的で大きな環電流が存在していた。地磁気嵐の間、環電流の増大は、地球近傍領域に進入する低エネルギー陽子によるものであることが示され、これまでの理解に疑問を投げかけた。^[38]

第二次バード遠征から80年後、NASAのミッションであるRBSP相対論的電子損失観測気球アレイ（BARREL）は、ダートマス大学が管理する南極の地球のヴァン・アレン放射線帯の調査を開始しました。BARRELは、2013年1月から2月、および2013年12月から2014年2月にかけての2回の気球キャンペーンで、南極からそれぞれ20個の気球を打ち上げました。この科学データは、2年間のミッションで得られたヴァン・アレン・プローブのデータを補完するものです。

• ジョージ・H・ルートヴィヒ
• スタマティオス・クリミギス（トム・クリミギス）
• エクスプローラープログラム
• スプートニク計画
• スプートニク危機
• パイオニア 10、パイオニア 11、パイオニア H

• この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

Wikiquote にJames Van Allenに関する引用があります。

ウィキメディア・コモンズには、ジェームズ・ヴァン・アレンに関連するメディアがあります。

• Explorer's Legacy、アイオワ大学のサイト。デジタル化された Explorer I データ テープからダウンロード可能なデータ セットが含まれています。
• アイオワ大学特別コレクションおよび大学アーカイブのジェームズ・ヴァン・アレン文書コレクションの紹介。2015年5月30日アーカイブ、Wayback Machineおよび検索支援。2016年3月5日アーカイブ、Wayback Machine
• ジェームズ・ヴァン・アレン文書デジタルコレクション 2016年10月27日アーカイブ、Wayback Machine – アイオワデジタル図書館