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ニコラス・ハンター・ヘック大尉（1882年9月1日 - 1953年12月21日）は、米国沿岸測地測量隊の職業軍人であった。当時を代表する地球物理学者であったヘックは、地震学と海洋学の研究に重要な貢献をした。また、ワイヤードラッグ測量技術を開発し、沿岸測地測量隊の水路測量に無線音響測距を導入することで、水路測量に革命をもたらした。
ニコラス・ハンター・ヘックは、 1882年9月1日に、ジョン・ルイス・ヘック（1843年～1927年）[1 ]とメアリー・フランシス・ヘイズ（1848年～1904年）[ 1 ]の息子として、ペンシルベニア州ドーフィン郡のヘックトン・ミルズ（祖父ルイス・ヘック博士（1810年～1890年）[ 1 ]にちなんで名付けられた集落）で生まれた。ヘックは、ペンシルベニア州ハリスバーグの私立学校で初等教育と中等教育を受けた後、リーハイ大学に進学し、腸チフスに罹患しながらも1903年に文学士号を取得して卒業した。彼はさらに1年間大学で学び続け、1904年に土木工学の理学士号を取得した。 [ 1 ]
ヘックは大学卒業後、 1904年に米国沿岸測地局に民間人として就職した。同年、沿岸測地局は水路測量にワイヤードラッグ方式を導入した。これは、20世紀後半にサイドスキャンソナーやマルチビームソナーが登場するまで、広範囲の水域で水中の障害物や沈没した船舶や航空機を探す唯一の方法であった。[ 2 ] 1906年から1916年にかけて、ヘックはワイヤードラッグ技術の開発に大きく貢献し、ワイヤードラッグシステムの能力を比較的限られた範囲から、幅2～3海里（3.7～5.6km ）の水路をカバーする範囲にまで拡大した。ワイヤードラッグ測量は、アラスカの水域で未調査の水路を清掃し、他の場所で数百の障害物を発見する上で重要な役割を果たし、第一次世界大戦への米国の参戦中に特に役立った。ワイヤードラッグ技術は、20世紀の残りの期間の大部分において水路測量に大きく貢献し、1990年代初頭まで使われ続けました。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
アメリカ合衆国は1917年4月6日に連合国側として第一次世界大戦に参戦した。1917年5月22日、沿岸測地測量隊（米国海洋大気庁士官隊の前身）が、沿岸測地測量隊の戦争への参加を強化するために、アメリカ合衆国の新しい制服部隊として創設された。ヘックはこの新部隊で少尉に任官され、1917年9月24日に大統領令2707号に基づき、アメリカ海軍予備役部隊に転属となった沿岸測地測量隊の士官の一人として、アメリカ海軍での戦時任務に就いた。[ 4 ]
1917年9月24日、海軍に配属されたその日、ヘックは海軍予備役中尉に任官され、同年10月9日にはコネチカット州ニューロンドンの海軍実験ステーションに配属された。同ステーションでは、対潜水艦装置特別委員会の下で、多くの複雑なテーマの研究に従事したが、その中心は潜水艦探知手段としての水中音響の利用と、海底に静止している潜水艦の位置を特定するための曳航ワイヤー装置の開発であった。1918年9月18日、ニューロンドン滞在中に開発した装置を実戦配備するため、イギリスのロンドンにある米国海軍本部へ再配属された。装置の運用準備は1918年11月5日に完了したが、11月7日には運用停止命令を受けた。戦争は1918年11月11日に終結し、その後、新型対潜水艦装置の運用は完全に停止した。[ 4 ]
1918年12月15日、ヘックはニューロンドンに戻り、海軍実験ステーションでの任務を再開した。1919年2月25日、彼は海軍予備役部隊で少佐に昇進した。彼の海軍での任務は1919年3月19日に終了した。[ 4 ]
ヘックは1919年3月20日に沿岸測地測量隊の士官として任務に復帰し[ 4 ] 、海軍での勤務中に得た水中音響の経験と、海洋環境における音響の実用的応用を研究していた米国海軍、英国海軍、米国陸軍沿岸砲兵隊の研究者との人脈を携えて戻ってきた[ 5 ] 。その後数年間、音響を深度測量や航海に応用する技術の発展により、彼は水路測量技術に革命を起こす機会を得た。
第一次世界大戦直後の時期には、音響学の研究により、海底に音波を反射させて往復する時間を測定することで、音を使って水深を測定するという原始的な方法が確立されていた。[ 6 ] 1923年初頭までに、米国海軍省、フランス、英国によるこの分野の実験[ 7 ]により、ヘックは沿岸測地局がこの新しい音響測深技術を測量業務に採用することを検討すべきだと考えた。[ 6 ]音響測深機を使えば、測量船から海底まで長いリードラインを敷設するよりも、より迅速かつ安価に深海の水深を測ることができる。音響測深機を使えば、20,000フィート（6,096メートル）の水深をわずか8秒ほどで測定できるのに対し、リードラインを使って水深を測定するには1時間かかることもあった。[ 8 ]
さらに、近年、米国沿岸の灯台、ブイ、灯台船には、接近する船舶が感知できる音を発生させる水中ベルを使用する航行補助装置がますます多く設置されるようになった。各音源の方位をメモすることで、視界不良で灯台が見えなくても、船員は自船の位置を特定できるようになった。 [ 5 ] [ 6 ] 1923年には、これらのシステムに無線送信機が追加され、接近する船舶に自身を識別する信号を送信し、無線信号の後に一定の時間間隔で音響信号を発信することを船舶に知らせることができるようになった。これにより、船舶は航行補助装置からの方向と距離を判断できるようになった。[ 5 ] [ 6 ]一方、アメリカ陸軍沿岸砲兵隊の水中音響測距部は、第一次世界大戦後、マサチューセッツ州沖のヴィンヤード湾の浅瀬で実験を行い、確立された基線の両端で水中爆薬を爆発させ、基線の反対側の端にある水中聴音器に音が到達するまでの時間を測定し、水中での音速の非常に正確な測定値を確立した。[ 5 ] [ 6 ]
音響学の応用が水路測量や航海にもたらす可能性、特に霧が頻繁に船の位置を正確に特定する試みを妨げていた米国西海岸沿いの可能性を認識した当時沿岸測地測量局長であったアーネスト・レスター・ジョーンズ大佐は、沿岸測地測量隊の将校と協議の上、水深測定と航海の両方における音響学の使用を調査することにした。 [ 7 ]当時沿岸測地測量局の地磁気部門長であったヘックは、第一次世界大戦での音響学の経験から、この取り組みを率いるのに当然の選択であった。 1923年1月までに、沿岸測地測量局は、その年の後半に同局の艦隊に就役させる予定の測量船USC&GS Guideに、初期の音響測深機であるヘイズ音波距離計を搭載することを決定した。ヘックが米国陸軍沿岸砲兵隊のEAスティーブンソンに連絡を取り、この計画を伝え、ヴィンヤードサウンドの実験についてさらに問い合わせたところ、スティーブンソンは、水中爆発音を検出するハイドロフォンシステムによって、沿岸測地測量局の船が測量中に位置を特定できるようになると提案した。[ 7 ]
ヘックは同意したが、既存の航行補助装置では、位置確定の即時性と精度に関して沿岸測地測量局のニーズを満たせないと考えていた。[ 7 ]彼は、無線音響測距（RAR）法として知られるようになるものを考案することで、以前の概念を改良することを構想した。ヘックの構想では、測量船の乗組員が船尾から爆薬を投下し、それを起爆させ、クロノグラフを使用して音が船に到達した時間を記録する。既知の位置に設置された水中聴音器も、音がその位置に到達したときに音を検出し、音を検出した瞬間に自動的に船に無線信号を送信し、その時間も船のクロノグラフで記録する。音が特定のハイドロフォンに到達したというほぼ瞬時の通知により、船員は爆発音を聞いた時刻と爆発音が遠くのハイドロフォンに到達した時刻の差を計算し、その時間に水中音速を掛けることで、船とハイドロフォンの距離を計算できる。少なくとも2つの異なる既知の場所にあるハイドロフォンについてこれらの計算を行うことで、船員は三角測量を使用して船の位置を特定できる。[ 7 ] [ 8 ]
ヘックは、ワシントン DC の沿岸測地局本部で、爆発時刻の船上記録が彼のコンセプトが機能するのに十分な精度で実行できることを実証するテストを監督した。[ 7 ]彼は国立標準局の物理学者 E.A. エックハルト博士と電気技師M. カイザーと協力して、水中爆発音を検知すると自動的に無線信号を送信できるハイドロフォン システムを開発しました。[ 7 ] 1923 年にガイドが就役すると、ヘックはガイドをコネチカット州ニューロンドンに拠点を置き、彼の指揮の下で、新しい音響測深機の正確な深度測定能力をテストし、米国陸軍沿岸砲兵隊と協力して無線音響測距実験を実施するよう手配しました。多くの困難にもかかわらず、音響測深と無線音響測距の両方のテストは 1923 年 11 月に成功裏に終了しました。[ 7 ]
1923 年 11 月下旬、ヘックを乗せたガイド号は、プエルトリコとパナマ運河を経由して、将来の拠点となるカリフォルニア州サンディエゴへの航海を開始した。航路は、音響測深機のテストを継続できるように、さまざまな深度を通過するように計画されていた。 [ 7 ]ガイド号はこの航海で歴史を作り、沿岸測地測量局の船として初めて音響測深機を使用して航路上の地点の海深を測定および記録した。また、水温を測定し、水サンプルを採取して、カリフォルニア州ラホヤにあるスクリップス生物学研究所（現在のスクリップス海洋研究所）が塩分濃度を測定できるようにした。[ 7 ]さらに、音響測深機による測深結果を鉛線による測深結果と比較し、音響測深実験を行っていた人々が以前に行っていたように、水中での音速を 1 つだけ使用すると、音響測深結果が鉛線で得られた深度と一致しないことを発見した。[ 7 ] 1923年12月にサンディエゴに到着する前に、彼女は水中での音波の伝播の研究や、塩分濃度、密度、温度のさまざまな条件下での音波の速度の測定に役立つ多くのデータを蓄積していた。[ 7 ]
カリフォルニアに到着すると、ヘックとガイドの職員はスクリップス研究所と協議し、最も浅い水域を除くすべての水域で正確な音響測深を可能にする式を開発し、無線音響測距の実験を可能にするためにカリフォルニア州ラホヤとオーシャンサイドにハイドロフォンを設置した。[ 7 ]ヘックの指揮の下、ガイドは1924年初頭にカリフォルニア沖で実験を行い、新しい式を使用して正確な音響測深が可能であることを実証した。無線音響測距の実験は、当初困難があったものの、この方法が実用的であることを実証したが、爆薬の一部が爆発しないという困難が実験プログラムの一部を妨げた。[ 7 ] 1924年4月、沿岸測地局は、音響測深と無線音響測距の両方が根本的に健全であり、解決すべき基礎的な問題は残っておらず、運用中に両方の技術を継続的に開発および改良することだけが必要であると結論付けた。ヘックはエコー測深と無線音響測距の継続的な開発をガイドの指揮官であるロバート・ルース司令官に引き継ぎ、ワシントンDCでの任務に戻った[ 7 ]。
人類史上初の非視覚的な航法であり、昼夜を問わず、またあらゆる天候条件下で使用できる初の航法である無線音響測距は、現代の航法システムの開発における大きな進歩でした。ヘックは、無線電子測距を使用して船舶の位置を特定することにより、海洋測量に革命をもたらし、海洋学への彼の主要な貢献の1つとなりました。[ 1 ] [ 6 ] [ 9 ] [ 10 ]彼の研究はまた、音響測深を使用して最大5マイル（8 km）の「真の水深」を確立できる水中音速表の開発にも役立ち、[ 1 ] 1928年までにすべての沿岸測地測量船がガイドに続いて深海測深能力を持つようになりました。[ 9 ] [ 10 ]
ヘックは沿岸測地測量局の地震学および地磁気部門の責任者を務め[ 2 ] 、地球物理学の発展のリーダーであり[ 2 ]、この分野には幅広い関心を持っていた[ 1 ] 。彼は地震の発生に消費されるエネルギーに関する研究で地震学に大きく貢献し[ 1 ]、山岳地帯、沿岸地帯、海底地帯の地震活動の焦点を特定した[ 11 ] 。1930年代には、地震の震源と大西洋中央海嶺との相関関係に注目し[ 2 ]、1932年にその地域の地震活動を示す世界地震活動マップを初めて発表した[ 12 ] [ 13 ]。
ヘックは、その経歴の中で、沿岸測地測量局の艦隊で最大の測量船5隻の指揮官を務めた。ヘックの最後の役職は、当時レオ・オーティス・コルバート少将であった沿岸測地測量局長の科学補佐官であった[ 1 ] 。ヘックは1945年4月30日に大佐の階級で退役した[ 1 ] 。
リーハイ大学は1930年にヘックに名誉理学博士号を授与した。1941年にはフォーダム大学も彼に名誉理学博士号を授与した。彼のその他の学術賞には、ファイ・ベータ・カッパとシグマ・サイが含まれる。[ 1 ]
アメリカ地球物理学連合は1942年にヘックにウィリアム・ボウイ・メダル[ 1 ]を授与した。
ヘックは1932年から1935年までアメリカ地球物理学連合の会長、 1937年から1939年までアメリカ地震学会の会長を務めた。また、国際測地地球物理学連合の地震学会、ワシントン哲学会、シグマ・サイ協会のワシントンDC支部の会長も務めた。[ 1 ]ヘックはまた、ワシントン科学アカデミー、アメリカ科学振興協会、アメリカ土木学会、アメリカ軍事技術者協会、アメリカ地球物理学連合、アメリカ地質学会、ナショナルジオグラフィック協会、コスモスクラブ、フェデラルクラブの会員またはフェローでもあった。[ 1 ]
ヘックはしばしばリーハイ大学に戻ってさまざまなトピックについて講義を行い、リーハイ大学同窓会報にも頻繁に寄稿した。[ 1 ]彼は、ワイヤードラッグ測量、磁気コンパスの補正、海水中の音速、無線音響測距、および米国の地震の歴史に関する沿岸測地測量局の出版物を多数執筆した。また、米国および他の国で出版された磁気学および地震学に関する多くの記事も執筆し、1936年に出版された人気書籍『地震』の著者でもあった。[ 1 ] [ 14 ]
ヘックは結婚しなかった。[ 1 ]
ヘックは1953年12月21日、バージニア州フェアファックス郡のマウントバーノン病院で死去した。 [ 1 ]彼はアーリントン国立墓地に埋葬された。[ 15 ] [ 1 ]彼の葬儀の名誉棺担ぎ人には、レオ・オーティス・コルバート少将、ロバート・F・A・スタッズ少将、ロバート・W・ノックス少将、ジーン・H・ホーレー少将、アルバート・J・ホスキンソン大尉、エリオット・B・ロバーツ大尉、フランク・S・ボーデン大尉、クレメント・L・ガーナー大尉、ヘンリー・W・ヘンプル大尉、ロバート・F・ルース大尉、ギルバート・T・ルード大尉（いずれも米国沿岸測地測量隊所属）、および沿岸測地測量隊の民間職員であるレイモンド・スウィック氏が含まれていた。[ 1 ]
1967年に就役した沿岸測地測量局の補助測量船USC&GS Heck (ASV 91)は、ヘックにちなんで命名された。 [ 2 ]姉妹船USC&GS Rude (ASV 90)とともに、ワイヤードラッグ測量に従事した。1970年10月3日に米国海洋大気庁が設立された後、HeckとRudeはNOAA艦隊の一部となり、 NOAAS Heck (S 591)とNOAAS Rude (S 590)となり、1980年代後半にサイドスキャンソナーやマルチビームソナーといった新技術によってワイヤードラッグ方式が時代遅れになるまで、ワイヤードラッグ作業を共に続けた。その後、 Heckは1995年までNOAA艦隊の一部として独立して運用された。[ 2 ]