アメリカ海軍研究所

海軍研究所は宇宙船開発において長い歴史を持つ。これには、地球軌道上の2番目、5番目、7番目のアメリカの衛星、最初の太陽光発電衛星、最初の監視衛星、最初の気象衛星、そして最初のGPS衛星が含まれる。最初のアメリカの衛星計画であるプロジェクト・ヴァンガードでは、NRLは人工衛星の設計、製造、打ち上げを任され、1958年にこれを達成した。2024年現在ヴァンガード Iとその上段ロケットはまだ軌道上にあり、最も長寿命の人工衛星となっている。ヴァンガード IIは地球の雲量を観測した最初の衛星であり、したがって最初の気象衛星である。NRL の銀河放射線背景I (GRAB I) は、宇宙からソ連のレーダー網をマッピングした最初の米国の情報衛星である。全地球測位システム(GPS) は NRL で発明され、NRL のTimationシリーズ衛星でテストされた。最初の運用 GPS 衛星である Timation IV (NTS-II) は NRL で設計および製造された。^{[ 12 ]}

NRLは太陽の紫外線およびX線スペクトルの研究を先駆的に行い、 2003年に打ち上げられたコリオリ衛星などによってこの分野に貢献し続けている。NRLはまた、 2006年、2009年、2011年に打ち上げられた宇宙船を含む戦術衛星プログラムも担当している。

NRLは、将来の衛星追跡ネットワークのプロトタイプとなった最初の衛星追跡システム「ミニトラック」を設計した。監視衛星が成功する以前、ワシントンDCにあるNRL本部の屋上にある象徴的な放物面アンテナは、通信月中継（Communication Moon Relay）プロジェクトの一部であった。このプロジェクトは、冷戦中に長距離通信の研究とソ連国内の通信傍受の両方に、月面で反射された信号を利用していた。

NRLの宇宙船開発プログラムは現在もTacSat-4実験戦術偵察通信衛星で継続されています。宇宙船の設計に加えて、NRLはSTPSat-5に搭載されたストロンチウムヨウ化物放射線計測装置（SIRI）やRAM角度磁場センサー（RAMS）^{[ 13 ]} 、パーカー太陽探査機に搭載された広視野太陽探査機用イメージャー（WISPR）、太陽・太陽圏観測衛星（SOHO）に搭載された広角分光コロナグラフ実験装置（LASCO）^{[ 14 ]}などの宇宙搭載研究機器や実験装置を設計・運用しています。NASAのフェルミガンマ線宇宙望遠鏡（FGST）[以前はガンマ線大面積宇宙望遠鏡（GLAST）と呼ばれていました]はNRLの宇宙船試験施設で試験され、NRLは主要サブシステムであるカロリメーターを製造しました。^{[ 15 ] NRLの科学者たちは最近、新星[ 16 ] [ 17 ]}とガンマ線バーストの研究に最先端の研究を提供しました。 ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

カリフォルニア州モントレーにある海洋気象部門（海軍研究所モントレー、NRL-MRY）は、18基の気象衛星からの画像を公開することで、米国および世界中の気象予報に貢献しています。2017年のハリケーン・ハービーの際にも見られたように、早期警報に使用される激しい気象現象（ハリケーンやサイクロンなど）の衛星画像は、しばしばNRL-MRYから発信されています。[ 22 ^{] NRLは}、 2007年に発表されたハリケーン気象研究予測モデルなどの気象予報モデルにも関わっています。 ^{[ 23 ]}

NRLは材料科学への貢献において長い歴史を持ち、1920年代に海軍艦艇の金属ケーシングや溶接部の非破壊検査にガンマ線を用いた工業用放射線撮影法が用いられたことに遡ります。現代の機械的破壊力学はNRLで開拓され、その後、海軍艦艇、民間航空機、ポラリスミサイルの破壊問題の解決に応用されました。その知識は今日、原子炉の設計から航空機、潜水艦、有毒物質貯蔵タンクに至るまで、幅広い用途で広く利用されています。^{[ 4 ]}

NRLは、携帯電話、衛星通信システム、商用および軍用レーダーシステム（米国の全戦闘機やARM、フェニックス、AIM-9L、AMRAAMミサイルに搭載されているものを含む）など、数多くの最新の高周波トランシーバーで使用される高純度GaAs結晶の合成法を開発しました。NRLのGaAsに関する発明は、ロックウェル、ウェスティングハウス、テキサス・インスツルメンツ、ヒューズ・リサーチにライセンス供与されました。^{[ 24 ]}高純度GaAsは、現在火星にいるNASAのスピリットやオポチュニティ探査車に搭載されているような高効率太陽電池にも使用されています。^{[ 25 ]}

NRLは、NASAの資金提供を受けた研究ミッションによって提供されたアポロの月面土壌サンプルから太陽風水素を発見した。^{[ 26 ]}

ステルス技術の基礎的な側面は、フェライト含有材料のレーダー吸収メカニズムを含め、NRLで開発されました。^{[ 24 ]} NRLで研究されたCrイオン注入を使用した金属軸受表面処理は、海軍のタービンエンジン部品の耐用年数をほぼ3倍に延ばし、陸軍のヘリコプター部品にも採用されました。^{[ 24 ]} NRLで開発されたフッ素化ポリウレタンコーティングは、米海軍全体の燃料貯蔵タンクの内張りに使用され、漏洩や環境および燃料の汚染を低減します。同じポリマーフィルムは、ロサンゼルス級潜水艦のレーダードームで使用され、水をはじき、浮上後すぐにレーダー操作を可能にします。^{[ 24 ]}

NRLの科学者は、新しい材料に関する理論的および実験的研究に頻繁に貢献しており、^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}特に磁性材料^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [34] [ 35 ]およびナノ材料}[ 36 ^{] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]および熱}可塑性樹脂^{[ 40 ]}に注力している。

米国初の近代的なレーダーは、1922年にワシントンDCのNRLで発明・開発されました。1939年までに、NRLはUSSニューヨークに最初の運用可能なレーダーを設置し、レーダーは珊瑚海海戦、ミッドウェー海戦、ガダルカナル島の戦いでの海軍の勝利に貢献しました。NRLはその後、水平線以遠レーダーやレーダーデータ表示の開発をさらに進めました。^{[ 4 ]} NRLのレーダー部門^{[ 41 ]}は、米国海軍と米国国防総省の能力に貢献する重要な研究開発を続けています。

NRLの戦術電子戦（TEW）部門^{[ 42 ]}は、海軍の戦術電子戦の要求と任務を支援する研究開発を担当しています。これには、電子戦支援措置、電子対抗措置、および支援対抗措置、ならびに電子戦システムの性能を決定および改善するための研究、分析、およびシミュレーションが含まれます。NRL TEWは、空中、水上、および地上の電子戦をその範囲に含んでいます。NRLは、敵味方識別（IFF）システムおよびその他の多くの進歩を担当しています。

情報技術部門^{[ 43 ]}には情報セキュリティ研究開発グループがあり、IETFのIPセキュリティ（IPsec）プロトコルはここで開発されました。NRLで開発されたカプセル化セキュリティペイロード（ESP）プロトコルは、世界中で仮想プライベートネットワーク（VPN）接続に広く使用されています。研究所で開発されたプロジェクトは、開発者が一般に知られることなく主流のアプリケーションになることがよくあります。コンピュータサイエンスの例としては、匿名化ソフトウェアTorの中核原理であるオニオンルーティングがあります。

NRLでは、潜水艦の動力源として、最初の原子爆弾が開発される6年前の1939年にはすでに原子力研究が開始されていました^{[ 4 ] 。第二次世界大戦中にNRLが支援したウラン濃縮法はマンハッタン計画に採用され[ 44 ]} 、オークリッジ国立研究所のウラン濃縮プラントの設計の指針となりました。NRLは現在、慣性閉じ込め核融合技術を目指したレーザー集束技術を開発しています^{[ 45 ] 。}

現代の航空機のほぼすべてに見られる後縁部の静電気放電器は、もともと第二次世界大戦中にNRLの科学者によって開発されたものです。戦後、同研究所は当初海軍のジェット機で使用するために現代的な合成潤滑剤を開発しましたが^{[ 46 ] [ 47 ]}、その後民間ジェット機業界にも採用されました^{[ 4 ] 。}

1960年代後半、NRLは低温物理学の研究を行い、1967年に初めて絶対零度から100万分の1度以内の温度を達成した。1985年、同研究所の2人の科学者、ハーバート・A・ハウプトマンとジェローム・カールは、結晶構造の決定にX線回折分析を用いる直接法を考案した功績によりノーベル賞を受賞した。 ^{[ 48 ]}彼らの方法は、世界中の製薬研究所や研究機関で毎年1万種類以上の新物質の分析に使用されているコンピュータパッケージの基礎となっている。^{[ 49 ]}

NRLは最近、量子コンピューティング^{[ 50 ] [ 51 ]}、量子ドット^{[ 52 ]} 、プラズマ衝撃波^{[ 53 ]} 、液体の熱力学^{[ 54 ]} 、石油流出のモデリング^{[ 55 ]}などの研究を発表した。

NRLは、科学開発飛行隊（VXS）1と呼ばれる小規模な研究機飛行隊を運用している。その任務には、例えば、ランパント・ライオン号による高度な航空計測機器（重力計、磁力計、ハイパースペクトルカメラ）を用いたアフガニスタンの3分の2の精密な3D地形の収集、および同国^{[ 56 ]}とイラクおよびコロンビア^{[ 57 ]における天然資源（地下ガスおよび鉱物資源、植生の種類など）の探査が含まれる。}

プラズマ物理部門は、電離物質の研究開発を行っています。NRLは現在、最もエネルギーの高いレールガン発射体（33 MJ、9.2 kWh）^{[ 58 ]}と、最速の人工発射体（224万マイル/時、360万km/時）^{[ 59 ]の世界記録を保持しています。}      

NRLは1981年に人工知能応用研究海軍センターを設立し^{[ 60 ]} 、人工知能、認知科学、自律性、人間中心コンピューティングの基礎研究と応用研究を実施している。その成果には、認知アーキテクチャ、人間とロボットの相互作用、機械学習の進歩などがある。

NRLの職員のほとんどは公務員で、海軍の下士官や士官は比較的少数です。NRLの職員はほぼ全員が米国市民で、二重国籍ではありません。さらに、NRLの敷地内で働くサポート請負業者もいます。2015年12月31日現在、NRLの全拠点で、NRLには2540人の民間人従業員がいます（民間請負業者は含みません）。^{[ 3 ]}同日、NRLには35人の軍士官と58人の下士官が乗務しており、そのほとんどはメリーランド州南部のパタクセント・リバー（「パックス・リバー」）海軍航空基地（NAS）にあるNRLのVXS-1科学飛行分遣隊に所属しています。^{[ 3 ]}

NRLは、民間職員に対して従来の一般職給与体系（GS）の代わりに給与バンド給与体系を使用する特別な権限を有しています。 ^{[ 61 ] [ 62 ]}これにより、NRLは、在職期間や勤続年数ではなく、業績や功績に基づいて職員に給与を支払う能力が向上します。NRLには、民間職員の異なるカテゴリーごとに、いくつかの異なる給与バンドグループがあります。2015年12月31日現在、NRLには、NP給与体系の民間科学者/技術者が1615人、NR給与体系の民間技術者が103人、NO給与体系の民間管理専門家/プロフェッショナルが383人、NC給与体系の民間管理サポートスタッフが238人います。^{[ 3 ]}

NRLの科学者とエンジニアは通常、NRLの給与バンドシステムの（NP）給与グループに属します。^{[ 61 ]} NP-II給与バンドはGS-5ステップ1からGS-10ステップ10に相当します。NP-III給与バンドはGS-11ステップ1からGS-13ステップ10に相当します。NRLの給与バンドIVはGS-14ステップ1からGS-15ステップ10までの給与等級に対応し、NRLの給与バンドVはGS-15ステップ10を超える給与を支払うことができ、公務員の他の部門のシニアテクノロジスト（ST）給与等級に相当します。

新卒者の場合、理学士号取得者は通常GS-7相当の給与で採用され、理学修士号取得者は通常GS-11相当の給与で採用され、博士号取得者は通常GS-12相当の給与で採用されます。NRLは、新規採用者に対して学生ローンの返済の一部を負担する柔軟な制度を提供しています。

NRLファクトブック（2016年）によると、NRLの常勤民間人従業員のうち、870人が博士号、417人が修士号、576人が学士号を最終学歴としている。^{[ 3 ]}

この研究室はポスドク研究員も受け入れており、2013年のポスドク研究員にとって働きやすい職場ランキングで15位に選ばれた。^{[ 63 ]}

NRL内の4つの研究部門は以下のとおりです。^{[ 64 ]}

• システム局（コード5000）は、基礎研究から技術開発に至るまで、米海軍の作戦能力を拡大するための幅広い活動を担当している。研究部門は、レーダー、情報技術、光学科学、戦術電子戦の4つに分かれている。
• 材料科学・部品技術局（コード6000）は、米国海軍で使用する改良された先進的な材料を開発するために、材料に関する理解を深めることを目的として、幅広い材料研究を実施しています。研究部門は、物質構造研究所、化学、材料科学・技術、計算物理学・流体力学研究所、プラズマ物理学、電子科学・技術、および生体分子科学・工学センターの7つ​​で構成されています。
• 海洋大気科学技術局（コード7000）は、音響学、リモートセンシング、海洋学、海洋地球科学、海洋気象学、宇宙科学の分野で研究を行っています。^{[ 65 ]}研究部門は、音響学、リモートセンシング、海洋学、海洋地球科学、海洋気象学、宇宙科学の6つです。
• 海軍宇宙技術センター（コード8000）は、宇宙システムで使用されるNRL（海軍研究所）技術の中心拠点であり、統合機関です。宇宙システムの開発および調達に関するシステムエンジニアリングと技術支援を提供しています。研究部門は、宇宙システム開発部門と宇宙船工学部門の2つです。

2つのサポート部門は以下のとおりです。^{[ 64 ]}

• 執行局の運営は、通常アメリカ海軍大佐であるNRL司令官によって指揮される。メリーランド州パタクセント・リバー海軍航空基地に所在する科学開発飛行隊1（ VXS-1 ）は、 NRLおよび米国政府の他の機関に航空研究施設を提供しており、執行局の管轄下にある。
• ビジネス運営局は、 NRLの科学部門を支援するビジネスプログラムのプログラム管理を担当しています。また、科学プロジェクトに対し、契約、財務管理、および供給に関する専門知識を提供しています。

2001年4月、NRLの科学者間の従来の協力関係から脱却し、材料、エレクトロニクス、生物学の分野で学際的な研究を行うナノサイエンス研究所が設立されました。科学者は、それぞれの部門で研究を行いながら、ナノサイエンス研究所の一員となることができます。^{[ 66 ]}

2012年3月に開設された^{[ 67 ]}自律システム研究室（LASR）は、自律システムの基礎研究と応用研究を支援する50,000平方フィートの施設です。この施設は、自律システム、インテリジェント自律性、人間と自律システムの相互作用と協働、センサーシステム、電力およびエネルギーシステム、ネットワークと通信、プラットフォームの研究を含む、自律システムに関する幅広い学際的な基礎研究と応用研究を支援しています。^{[ 68 ]}

LASRは、独自の施設と模擬環境高天井空間（沿岸、砂漠、熱帯、森林）および計測機器を備えた再構成可能な高天井空間を提供し、科学技術コンポーネントを研究プロトタイプシステムに統合することを支援します。^{[ 69 ]}

NRLキャンパスで発見された石器や陶器の破片などの遺物は、この地が後期古期時代から人が住んでいたことを示している。第2代ボルチモア男爵セシル・カルバートは、現在のNRLキャンパスを含む土地を1663年にウィリアム・ミドルトンに譲渡した。この土地は1791年にコロンビア特別区の一部となり、1795年にトーマス・グラフトン・アディソンによって購入された。アディソンはこの地をベルビューと名付け、東側の高台に邸宅を建てた。

ザカリア・ベリーは1827年にこの土地を購入し、ブループレーンズの漁場など様々な用途に貸し出した。邸宅は南北戦争中にフォート・グレブル建設のために取り壊された。1873年、この土地は連邦政府によって海軍砲工場のベルビュー分館として購入され、司令官邸「クォーターズA」を含むいくつかの建物が建設された。クォーターズAは現在も使用されている。^{[ 76 ]}

海軍研究所は、トーマス・エジソンの発案によるアイデアから誕生した。1915年5月のニューヨーク・タイムズ・マガジンの社説で、エジソンは次のように書いている。「政府は大規模な研究所を維持すべきである。…そこでは、莫大な費用をかけずに、軍事と海軍の進歩に関するあらゆる技術を開発することができるだろう。」^{[ 77 ]}この発言は、アメリカ合衆国における第一次世界大戦への懸念に対応したものである。^{[ 78 ]}

その後、エジソンは専門知識を有する民間人で構成される海軍諮問委員会の委員長を務めることに同意した。海軍諮問委員会は、科学技術に関して米国海軍への助言を行うことを主な目的としていた。委員会は海軍のための近代的な施設を建設する計画を提案した。1916年、議会は 実施のために150万ドルを割り当てた。しかし、戦争と委員会内部の意見の相違により、建設は1920年まで遅れた。^{[ 78 ]}

米国海軍研究所は、米国海軍内に設立された最初の近代的な研究機関であり、1923年7月2日午前11時に業務を開始しました。研究所の最初の2つの部門、無線部門と音響部門は、高周波無線と水中音波伝搬の分野で研究を行いました。彼らは通信機器、方向探知装置、ソナー装置、そして米国で製造された最初の実用的なレーダー装置を製造しました。彼らは基礎研究を行い、電離層の発見と初期の探査に参加しました。NRLは徐々に、幅広い研究施設になるという目標に向かって努力しました。第二次世界大戦が始まるまでに、物理光学、化学、冶金、機械と電気、内部通信の5つの新しい部門が追加されました。^{[ 78 ]}

NRLの総雇用者数は1941年の396人から1946年には4400人に、支出は170 万ドルから1370万ドルに 、建物の数は23棟から67棟に、プロジェクトの数は200件から約900件に急増した。第二次世界大戦中、科学活動は必然的にほぼ完全に応用研究に集中した。無線、レーダー、ソナーの分野で進歩が見られた。対抗策が考案された。新しい潤滑油が製造され、防汚塗料、発光識別テープ、海難事故の生存者を探すためのマーキング染料も製造された。熱拡散プロセスが考案され、最初の原子爆弾の1つに必要なウラン235同位体の一部を供給するために使用された。また、戦時産業の隆盛から生まれた多くの新しい装置が型式試験を受け、艦隊にとって信頼できるものとして認定された。^{[ 78 ]}

第二次世界大戦の科学的成果の結果、米国は戦後、科学技術における戦時中の成果を確固たるものにし、軍隊と科学界との協力関係を維持することを決意して戦後時代を迎えた。海軍は1946年に基礎および応用科学研究との連絡役および支援役として海軍研究局（ONR）を設立したが、海軍はNRLが海軍省の企業研究所であることから、その範囲を拡大するよう奨励した。ONRが設立された後、NRLはONRの管理監督下に置かれた。NRLの司令官は海軍研究局長（CNR）に報告する。海軍研究局長は、主にバージニア州アーリントンのボールストン地区にある海軍研究局を率いている。この再編により、研究所の重点も物理科学全般における長期的な基礎および応用研究へと並行して移行した。^{[ 5 ]}

しかし、戦時中の急速な拡大により、NRLは海軍の長期的な要求に対応できる適切な組織構造を失ってしまった。容易でも迅速にも達成できなかった主要な課題の一つは、研究の再編成と調整であった。これは、大部分が自律的な科学部門のグループを、明確な使命と完全に調整された研究プログラムを持つ統一された組織に変えることで達成された。再編成の最初の試みでは、すべての部門長で構成される執行委員会に権限が与えられた。この委員会は非現実的に大きかったため、1949年に民間人の研究部長が任命され、プログラムに対する完全な権限が与えられた。1954年には副部長の役職が追加された。^{[ 5 ]}

1992年、それまで独立していた海軍海洋大気研究所（NOARL）（ミシシッピ州ベイセントルイスとカリフォルニア州モントレーに拠点を置く）はNRLに統合された。それ以来、NRLは海洋大気科学の研究における海軍の主要センターであり、物理海洋学、海洋地球科学、海洋音響学、海洋気象学、遠隔海洋大気センシングに特に強みを持っている。^{[ 78 ]}

1923年7月2日に海軍実験研究研究所として設立され、後に海軍研究所（1926年頃）に短縮されたこの研究所は、発明家トーマス・エジソンが政府に「大規模な研究研究所」の設立を提案してから7年後に操業を開始した。

過去1世紀にわたり、NRLは米軍の戦闘方法を変え、その能力を向上させ、技術的な奇襲を防ぎ、重要な技術を産業界に移転し、少なくとも3回、世界勢力均衡を傾けてきた。米国初のレーダー、世界初の情報収集衛星、そして全地球測位システム（GPS）の最初の運用衛星である。^{[ 79 ]}

2023年7月2日、米国海軍研究所は、海軍の企業研究所として100年の奉仕を祝い、高度な科学研究を実施し、海上、海中、および上空における米軍に多大な貢献をしてきた豊かな歴史を祝います。^{[ 80 ]}