Gerard K. O'Neill

Gerard Kitchen O'Neill (6 tháng 2 năm 192727 tháng 4 năm 1992) là một nhà vật lýnhà hoạt động vũ trụ người Mỹ. Là một giảng viên của Viện Đại học Princeton, ông đã phát minh ra một thiết bị mang tên vòng lưu trữ hạt cho các thí nghiệm vật lý năng lượng cao.[1] Về sau, ông còn phát minh ra một loại máy phóng từ tính được gọi là mass driver.[2] Vào thập niên 1970, ông đề ra một kế hoạch xây dựng các khu định cư của con người ở ngoài vũ trụ, bao gồm cả thiết kế khu định cư ngoài không gian được gọi là Hình trụ O'Neill. Ông cho lập Viện Nghiên cứu Không gian, một tổ chức chuyên tài trợ cho nghiên cứu quá trình sản xuất và thuộc địa hóa không gian.

Gerard K. O'Neill
Gerard Kitchen ONeill.GIF
Gerard K. O'Neill năm 1977
SinhGerard Kitchen O'Neill
(1927-02-06)6 tháng 2, 1927
Brooklyn, New York, Mỹ
MấtBản mẫu:Ngày mất and age
Redwood City, California, Mỹ
Quốc tịchMỹ
Học vấnViện Đại học Cornell
Nổi tiếng vìVật lý hạt
Viện Nghiên cứu Không gian
Hình trụ O'Neill
Sự nghiệp khoa học
NgànhNhà vật lý

O'Neill bắt đầu nghiên cứu vật lý hạt năng lượng cao tại Princeton vào năm 1954, sau khi ông nhận bằng tiến sĩ tại Viện Đại học Cornell. Hai năm sau, ông công bố lý thuyết của mình cho một vòng lưu trữ hạt. Phát minh này cho phép máy gia tốc hạt ở năng lượng cao hơn nhiều so với trước đây. Năm 1965 tại Viện Đại học Stanford, ông đã thực hiện thí nghiệm vật lý chùm tia va chạm đầu tiên.[3]

Trong thời gian giảng dạy vật lý tại Princeton, O'Neill bắt đầu quan tâm đến khả năng con người có thể sống sót và sinh sống ngoài vũ trụ. Ông đã nghiên cứu và đề xuất một ý tưởng mang tính tương lai cho việc định cư của con người trong không gian, hình trụ O'Neill, trong "The Colonization of Space" (Thuộc địa hóa Không gian), bài báo khoa học đầu tiên của ông viết về chủ đề này. Ông còn tổ chức một hội nghị về sản xuất không gian tại Princeton năm 1975. Nhiều người trở thành nhà hoạt động vũ trụ thời hậu Apollo đã tới tham dự hội nghị này. O'Neill đã chế tạo nguyên mẫu mass driver đầu tiên của mình với giáo sư Henry Kolm vào năm 1976. Ông coi mass drivers rất quan trọng để khai thác tài nguyên khoáng sản trên Mặt Trăng và các tiểu hành tinh. Cuốn sách từng đoạt giải thưởng của ông nhan đề The High Frontier: Human Colonies in Space (Biên giới Cao xa: Thuộc địa của loài người trong Không gian) đã truyền cảm hứng cho một thế hệ những người ủng hộ thám hiểm không gian. Ông qua đời vì bệnh máu trắng năm 1992.

Chào đời, giáo dục, và đời sống gia đìnhSửa đổi

O'Neill chào đời tại Brooklyn, New York vào ngày 6 tháng 2 năm 1927, cha là Edward Gerard O'Neill, một luật sư và mẹ là Dorothy Lewis O'Neill (nhũ danh Kitchen).[4][5][6] Ông không có anh chị em nào khác. Gia đình ông dọn đến ở Speculator, New York khi cha ông tạm thời nghỉ hưu vì lý do sức khỏe.[6] Về phần trường trung học, O'Neill nhập học trường Newburgh Free AcademyNewburgh, New York. Khi còn là sinh viên, ông đã biên tập tờ báo của trường và nhận công việc phát thanh viên tại một đài phát thanh địa phương.[4] Ông tốt nghiệp năm 1944, trong Thế chiến II, và nhập ngũ vào Hải quân Mỹ vào sinh nhật lần thứ 17.[4][7] Hải quân đã đào tạo ông thành một kỹ thuật viên radar, điều này làm ông trở nên hứng thú với khoa học.[4]

Sau khi ông được xuất ngũ một cách vinh dự vào năm 1946, O'Neill theo học vật lýtoán học tại Đại học Swarthmore.[7][8] Khi còn nhỏ, ông đã thảo luận về khả năng của con người trong không gian với cha mẹ mình và ở trường đại học, ông thích làm việc dựa trên các phương trình tên lửa. Tuy nhiên, ông không xem khoa học vũ trụ là một lựa chọn cho con đường sự nghiệp trong ngành vật lý, thay vào đó lại chọn theo đuổi vật lý năng lượng cao.[9] Ông tốt nghiệp bằng danh dự Phi Beta Kappa năm 1950. O'Neill đã thực hiện nghiên cứu sau đại học của mình tại Đại học Cornell với sự giúp đỡ từ học bổng của Ủy ban Năng lượng nguyên tử, và được trao bằng tiến sĩ vật lý năm 1954.[7]

O'Neill kết hôn với Sylvia Turlington, cũng tốt nghiệp Swarthmore, vào tháng 6 năm 1950.[4][10] Cả hai có với nhau một cậu con trai, Roger và hai cô con gái, Janet và Eleanor, trước khi cuộc hôn nhân của họ kết thúc bằng việc ly dị vào năm 1966.[4][6]

Một trong những hoạt động yêu thích của O'Neill là bay lượn. Ông đã có các chứng chỉ về thiết bị trong cả chuyến bay bằng tàu lượn và năng lượng và giữ Huy hiệu Kim cương FAI, một giải thưởng bay bằng tàu lượn.[6][11] Trong chuyến bay lượn xuyên quốc gia đầu tiên vào tháng 4 năm 1973, ông được Renate "Tasha" Steffen hỗ trợ trên mặt đất. Ông từng gặp Tasha, người trẻ hơn mình 21 tuổi, trước đây thông qua Câu lạc bộ Quốc tế YMCA. Họ đã kết hôn một ngày sau chuyến bay đó.[5][6] Cả hai có với nhau một cậu con trai, Edward O'Neill.[12]

Nghiên cứu vật lý năng lượng caoSửa đổi

Sau khi tốt nghiệp Cornell, O'Neill chấp nhận vị trí giảng viên tại Viện Đại học Princeton.[7] Tại đây, ông bắt đầu nghiên cứu về vật lý hạt năng lượng cao. Năm 1956, năm thứ hai giảng dạy, ông đã xuất bản một bài báo dài hai trang với giả thuyết rằng các hạt được tạo ra bởi máy gia tốc hạt có thể được lưu trữ trong vài giây trong vòng lưu trữ.[1] Các hạt được lưu trữ sau đó có thể được định hướng để va chạm với một chùm hạt khác. Điều này sẽ làm tăng năng lượng của sự va chạm hạt so với phương pháp trước đó, hướng chùm tia vào một mục tiêu cố định.[3] Ý tưởng của ông không được cộng đồng vật lý chấp nhận ngay lập tức.[4]

O'Neill trở thành trợ lý giáo sư tại Princeton năm 1956 và phong giáo sư vào năm 1959.[4][5] Ông đến thăm Viện Đại học Stanford vào năm 1957 để gặp Giáo sư Wolfgang K. H. Panofsky.[13] Điều này dẫn đến sự hợp tác giữa Princeton và Stanford để xây dựng Thí nghiệm Chùm tia Va chạm (CBX).[14] Nhờ khoản tài trợ 800.000 đô la từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân, việc xây dựng các vòng lưu trữ hạt đầu tiên bắt đầu vào năm 1958 tại Phòng thí nghiệm Vật lý Năng lượng Cao Stanford.[15][16] Ông đã tìm ra cách thu giữ các hạt và, bằng cách bơm không khí ra ngoài để tạo chân không, lưu trữ chúng đủ lâu để thử nghiệm chúng.[17][18] CBX đã lưu trữ chùm tia đầu tiên vào ngày 28 tháng 3 năm 1962. O'Neill trở thành giáo sư vật lý chính thức vào năm 1965.[3]

 
Đường hầm máy gia tốc tuyến tính Stanford dài hai dặm

Phối hợp với Burton Richter, O'Neill đã thực hiện thí nghiệm vật lý chùm tia va chạm đầu tiên vào năm 1965. Trong thí nghiệm này, các chùm hạt từ Máy gia tốc tuyến tính Stanford được thu thập trong các vòng lưu trữ của nó và sau đó hướng vào va chạm ở mức năng lượng 600 MeV. Vào thời điểm đó, đây là năng lượng cao nhất liên quan đến một vụ va chạm hạt. Kết quả đã chứng minh rằng điện tích của một electron được chứa trong một thể tích nhỏ hơn 100 attometers. O'Neill coi thiết bị của mình chỉ có khả năng lưu trữ trong vài giây, nhưng, bằng cách tạo ra một khoảng chân không thậm chí còn mạnh hơn, số khác có thể tăng tốc độ này lên hàng giờ.[3] Năm 1979, ông, cùng với nhà vật lý David C. Cheng, đã viết cuốn sách giáo khoa trình độ đại học nhan đề Elementary Particle Physics: An Introduction (Vật lý hạt cơ bản: Dẫn luận).[5] Ông đã rời bục giảng và về nghỉ hưu năm 1985, nhưng vẫn gắn bó với Princeton với tư cách là giáo sư danh dự cho đến khi qua đời.[3]

Định cư ngoài không gianSửa đổi

Nguồn gốc của ý tưởng này (1969)Sửa đổi

 
NASA đã hình dung một cuộc thám hiểm khoa học đầy tham vọng trên Mặt Trăng.

O'Neill nhìn thấy tiềm năng lớn trong chương trình không gian của Mỹ, đặc biệt là các sứ mệnh Apollo. Ông đã nộp đơn cho Đoàn Phi hành gia sau khi NASA mở nó cho các nhà khoa học dân sự vào năm 1966. Sau này, khi được hỏi tại sao ông muốn thực hiện các sứ mệnh trên Mặt Trăng, ông nói, "hãy sống ngay bây giờ và không tham gia vào nó có vẻ như bị cận thị khủng khiếp".[6] Ông đã được kiểm tra tinh thần và thể chất nghiêm ngặt của NASA. Trong thời gian này, ông được gặp Brian O'Leary, cũng là một ứng cử viên khoa học gia-phi hành gia, trở thành người bạn tốt của mình.[19] O'Leary được chọn cho Nhóm Nhà Du hành số 6 nhưng O'Neill thì không.[20]

O'Neill bắt đầu quan tâm đến ý tưởng thuộc địa hóa không gian vào năm 1969 khi ông đang giảng dạy vật lý cho sinh viên năm nhất tại Viện Đại học Princeton.[3][21] Các sinh viên của ông ngày càng hoài nghi về lợi ích của khoa học đối với nhân loại vì những tranh cãi xung quanh Chiến tranh Việt Nam.[22][23] Nhằm cung cấp cho họ một cái gì đó có liên quan đến việc nghiên cứu, ông bắt đầu sử dụng các ví dụ từ chương trình Apollo như các ứng dụng của vật lý cơ bản.[3][6] O'Neill đã đặt câu hỏi trong một nhóm nghiên cứu chuyên đề phụ mà ông đề ra cho một số sinh viên của mình: "Bề mặt của một hành tinh có thực sự là nơi thích hợp cho một nền văn minh công nghệ đang mở rộng không?"[21] Nghiên cứu của sinh viên đã thuyết phục ông rằng câu trả lời là không.[21]

 
Quả cầu Bernal, một "hành tinh từ trong ra ngoài"

O'Neill được truyền cảm hứng từ các bài báo khoa học do chính sinh viên của mình viết nên. Ông bắt đầu tìm ra các chi tiết của một chương trình nhằm xây dựng môi trường sống trong không gian tự cung tự cấp trong khoảng không vũ trụ.[3][7] Trong số các chi tiết là làm thế nào để cung cấp cho cư dân của một thuộc địa không gian với môi trường giống như Trái Đất. Các sinh viên của ông đã thiết kế những cấu trúc điều áp khổng lồ, xoay tròn để lấy gần đúng trọng lực Trái Đất bằng lực ly tâm. Với dân thuộc địa sống trên bề mặt bên trong của một hình cầu hoặc hình trụ, các cấu trúc này giống như "những hành tinh từ trong ra ngoài". Ông phát hiện ra rằng việc ghép các ống hình trụ quay ngược sẽ loại bỏ nhu cầu quay chúng bằng tên lửa.[21] Hình dạng này đã được biết đến với tên gọi hình trụ O'Neill.

Bài báo khoa học đầu tiên (1970–1974)Sửa đổi

Tìm kiếm một lối thoát cho ý tưởng của mình, O'Neill đã viết một bài báo khoa học có tựa đề "The Colonization of Space" (Thuộc địa hóa Không gian), và trong bốn năm đã cố gắng để nó được xuất bản.[24] Ông đã gửi nó cho một số tạp chí và tập san, bao gồm cả tờ Scientific AmericanScience, chỉ để bị giới phê bình từ chối. Trong thời gian này, O'Neill đã giảng bài về thuộc địa hóa không gian tại Đại học Hampshire, Princeton, và các trường khác. Nhiều sinh viên và nhân viên tham dự các bài giảng đã trở nên nhiệt tình về khả năng sống trong không gian.[21] Một lối thoát khác để O'Neill khám phá ý tưởng của ông là với con cái trong gia đình; khi đi dạo trong rừng, họ suy ngẫm về đời sống ở một thuộc địa không gian.[25] Bài báo khoa học của ông cuối cùng đã xuất hiện trên tạp chí Physics Today số ra tháng 9 năm 1974. Trong đó, ông lập luận rằng việc xây dựng các thuộc địa không gian sẽ giải quyết một số vấn đề quan trọng:

 
Sơ đồ các điểm Lagrange trong hệ Trái Đất-Mặt Trăng

Ông đã khám phá những khả năng của tàu lượn bay trong một thuộc địa không gian, phát hiện ra rằng khối lượng khổng lồ có thể hỗ trợ nhiệt điện trong khí quyển.[26] Ông tính toán rằng loài người có thể mở rộng trên biên giới nhân tạo này tới 20.000 lần dân số nơi đây.[27] Các thuộc địa ban đầu sẽ được xây dựng tại các điểm Lagrange L4L5 Trái Đất-Mặt Trăng.[28] L4L5 là những điểm ổn định trong Hệ Mặt Trời nơi tàu vũ trụ có thể duy trì vị trí của nó mà không tốn năng lượng. Bài báo này đã được đón nhận, nhưng nhiều người bắt đầu thực hiện dự án từng giới thiệu ý tưởng của mình trước khi nó được công bố.[21] Bài báo đã nhận được một vài phản hồi quan trọng. Một số người đặt câu hỏi về tính thực tiễn của việc nâng hàng chục ngàn người lên quỹ đạo và ước tính của ông về khả năng chế tạo các thuộc địa ban đầu.[29]

Trong khi chờ đợi bài báo khoa học của mình được công bố, O'Neill đã tổ chức một cuộc hội thảo nhỏ kéo dài hai ngày vào tháng 5 năm 1974 tại Princeton để thảo luận về khả năng thuộc địa hóa không gian ngoài thiên thể.[21] Hội nghị mang tên First Conference on Space Colonization (Hội nghị đầu tiên về Thuộc địa hóa Không gian), được tài trợ bởi Quỹ Point Foundation của Stewart Brand và Viện Đại học Princeton.[30] Trong số những người tham dự có Eric Drexler (lúc đó là sinh viên năm nhất tại MIT), nhà khoa học-phi hành gia Joe Allen (từ Nhóm Nhà Du hành vũ trụ số 6), Freeman Dyson, và phóng viên khoa học Walter Sullivan.[21] Các đại diện của NASA cũng tham dự và mang theo ước tính chi phí phóng dự kiến lên Tàu con thoi theo kế hoạch.[21] O'Neill nghĩ rằng những người tham dự là "một đám người cấp tiến táo bạo".[31] Bài viết của Sullivan về hội nghị này đã được đăng trên trang nhất của tờ The New York Times vào ngày 13 tháng 5 năm 1974.[32] Khi độ phủ truyền thông tăng lên, O'Neill tràn ngập trong đống lá thư từ những người hào hứng sống trong không gian.[33] Để giữ liên lạc với họ, O'Neill bắt đầu lưu một danh sách thư từ chuyển qua bưu điện và bắt đầu gửi thông tin cập nhật về tiến trình của mình.[21][34] Vài tháng sau, ông nghe Peter Glaser nói về các vệ tinh năng lượng Mặt Trời tại Trung tâm Du hành Không gian Goddard của NASA. O'Neill nhận ra rằng, bằng cách xây dựng các vệ tinh này, những thuộc địa không gian của ông có thể nhanh chóng thu hồi chi phí xây dựng của nó.[35] Theo O'Neill, "sự khác biệt sâu sắc giữa điều này và mọi thứ khác được thực hiện trong không gian là tiềm năng tạo ra một lượng lớn của cải mới".[6]

Nghiên cứu của NASA (1975–1977)Sửa đổi

O'Neill đã tổ chức một hội nghị lớn hơn nhiều vào tháng 5 sau đó với tên gọi Princeton University Conference on Space Manufacturing (Hội nghị Viện Đại học Princeton về ngành Công nghiệp Không gian).[36] Tại hội nghị này, hơn hai chục diễn giả đã trình bày tham luận, bao gồm KeithCarolyn Henson đến từ Tucson, Arizona.[37][38]

Sau hội nghị, Carolyn Henson đã sắp xếp một cuộc gặp giữa O'Neill và Nghị sĩ bang Arizona, Morris Udall. Udall đã viết một lá thư ủng hộ, mà ông đề nghị Hensons công khai, vì công việc của O'Neill.[37] Hensons đã đính kèm lá thư của mình trong số đầu tiên của bản tin Hội L-5, được phát cho mọi người trong danh sách gửi thư của O'Neill và những người đã đăng ký tại hội nghị.[37][39]

 
O'Neill ra làm chứng trước Tiểu ban Thượng viện Hoa Kỳ vào ngày 19 tháng 1 năm 1976

Vào tháng 6 năm 1975, O'Neill đã dẫn đầu một nghiên cứu kéo dài mười tuần về môi trường sống trong không gian cố định tại NASA Ames. Trong quá trình nghiên cứu, ông được gọi đi làm chứng vào ngày 23 tháng 7 cho Tiểu ban Hạ viện về Ứng dụng và Khoa học Không gian.[40] Ngày 19 tháng 1 năm 1976, ông cũng xuất hiện trước Tiểu ban Thượng viện về Công nghệ Hàng không Vũ trụ và Nhu cầu Quốc gia. Trong một bài thuyết trình nhan đề Solar Power from Satellites (Năng lượng Mặt Trời từ vệ tinh), ông đã đặt trường hợp của mình cho một chương trình theo phong cách Apollo để xây dựng các nhà máy điện trong không gian.[41] Ông trở lại Ames vào tháng 6 năm 1976 và 1977 để lãnh đạo các nghiên cứu về sản xuất trong không gian.[42] Trong các nghiên cứu này, NASA đã phát triển những kế hoạch chi tiết nhằm thiết lập các căn cứ trên Mặt Trăng là nơi mà các công nhân trong bộ đồ phi hành gia sẽ khai thác những loại tài nguyên khoáng sản cần thiết để xây dựng các thuộc địa không gian và các vệ tinh năng lượng Mặt Trời.[43]

Tài trợ tư nhân (1977–1978)Sửa đổi

Mặc dù NASA đang hỗ trợ công trình của ông với số tiền tài trợ lên tới 500.000 đô la mỗi năm, O'Neill đã trở nên thất vọng bởi sự quan liêu và chính trị vốn có trong nghiên cứu do chính phủ tài trợ.[4][23] Ông nghĩ rằng các nhóm nhỏ được tư nhân tài trợ có thể phát triển công nghệ vũ trụ nhanh hơn các cơ quan chính phủ.[3] Năm 1977, O'Neill và vợ là Tasha đã thành lập Viện Nghiên cứu Không gian, một tổ chức phi lợi nhuận, tại Viện Đại học Princeton.[7][44] SSI nhận được tài trợ ban đầu gần 100.000 đô la từ các nhà tài trợ tư nhân, và đầu năm 1978 bắt đầu hỗ trợ nghiên cứu cơ bản về các công nghệ cần thiết cho sản xuất và định cư không gian.[45]

 
Kolm (trái) và O'Neill (giữa) với mass driver

Một trong những khoản tài trợ đầu tiên của SSI chính là việc phát triển mass driver, một thiết bị được O'Neill đề xuất lần đầu tiên vào năm 1974.[46][47] Mass driver dựa trên thiết kế cuộn dây, được điều chỉnh để tăng tốc một vật thể không từ tính.[48] Một ứng dụng mà O'Neill đưa ra cho mass driver là ném những khối quặng có kích thước cỡ bằng quả bóng chày được khai thác từ bề mặt Mặt trăng vào không gian.[49][50] Khi ở trong không gian, quặng có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để xây dựng các thuộc địa không gian và vệ tinh năng lượng mặt trời. Ông được phép nghỉ lễ Sabát ở Princeton nhằm tập trung vào mass driver tại MIT. Ở đó, ông là Giáo sư thỉnh giảng Hàng không vũ trụ Hunsaker trong niên khóa 1976–1977.[51] Tại MIT, ông, Henry H. Kolm, và một nhóm sinh viên tình nguyện đã chế tạo nguyên mẫu mass driver đầu tiên của họ.[31][42][46] Nguyên mẫu dài 8 feet (2,5 m) có thể áp dụng gia tốc 33 g (320 m/s2) cho một vật được chèn vào nó.[31][42][49] Nhờ sự hỗ trợ tài chính từ SSI, các nguyên mẫu sau này đã cải thiện khả năng này lên 1,800 g (18,000 m/s2), tăng tốc đủ để một mass driver chỉ dài 520 feet (160 m) có thể phóng vật liệu ra khỏi bề mặt Mặt Trăng.[42]

Chống đối (1977–1985)Sửa đổi

Năm 1977, O'Neill đã chứng kiến ​​đỉnh cao của sự quan tâm đến thuộc địa hóa không gian, cùng với việc xuất bản cuốn sách đầu tiên của ông, The High Frontier.[37] Ông và vợ liên tục bay đi bay về giữa các cuộc họp, phỏng vấn và điều trần.[6] Vào ngày 9 tháng 10, chương trình 60 Minutes của CBS đã phát một đoạn phim về các thuộc địa không gian. Sau đó, họ phát sóng phản hồi từ người xem, trong đó có một phản hồi từ Thượng nghị sĩ William Proxmire, Chủ tịch Tiểu ban Thượng viện chịu trách nhiệm về ngân sách của NASA. Câu trả lời của ông là, "đó là lý lẽ tốt nhất cho việc cắt tài trợ của NASA đến tận xương tủy.... Tôi nói không chi trả một xu cho loại tưởng tượng điên rồ này".[52] Ông đã loại bỏ thành công chi tiêu cho nghiên cứu thuộc địa không gian ra khỏi ngân sách.[53] Năm 1978, Paul Werbos đã viết cho bản tin L-5, "không ai mong muốn Quốc hội cam kết với chúng tôi về khái niệm môi trường không gian quy mô lớn của O'Neill; mọi người ở NASA gần như hoang tưởng về các khía cạnh quan hệ công chúng của ý tưởng này".[54] Khi rõ ràng rằng một nỗ lực thuộc địa do chính phủ tài trợ là không thể về mặt chính trị, sự ủng hộ của công chúng dành cho các ý tưởng của O'Neill bắt đầu tan thành mây khói.[37]

Những áp lực khác đối với kế hoạch thuộc địa của O'Neill là chi phí cao cho việc tiếp cận quỹ đạo Trái đất và chi phí năng lượng giảm. Xây dựng các trạm năng lượng mặt trời trong không gian rất hấp dẫn về mặt kinh tế khi giá năng lượng tăng vọt trong cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1979. Khi giá dầu giảm vào đầu những năm 1980, việc tài trợ cho nghiên cứu năng lượng mặt trời đã cạn kiệt.[55] Kế hoạch của ông cũng dựa trên ước tính của NASA về tốc độ bay và chi phí phóng của Tàu con thoi, những con số hóa ra rất lạc quan. Cuốn sách năm 1977 của ông đã trích dẫn chi phí phóng Tàu con thoi trị giá 10 triệu đô la, nhưng vào năm 1981, giá trợ cấp dành cho khách hàng thương mại bắt đầu ở mức 38 triệu đô la.[56][57] Một bản kê khai năm 1985 về toàn bộ chi phí cho một vụ phóng năm 1985 đã tăng lên tới 180 triệu đô la mỗi chuyến bay,[58] và những ước tính sau này khi chương trình Tàu con thoi gần kết thúc vào năm 2011 vẫn cao hơn nhiều lần.

O'Neill được Tổng thống Mỹ Ronald Reagan bổ nhiệm vào Ủy ban Quốc gia về Không gian năm 1985.[7] Ủy ban, do cựu quản trị viên của NASA Thomas Paine, đề xướng rằng chính phủ cam kết mở rộng Hệ Mặt Trời bên trong dành cho con người định cư trong vòng 50 năm.[59] Báo cáo của họ được phát hành vào tháng 5 năm 1986, bốn tháng sau khi tàu con thoi Challenger nổ tung trên không trung.[59]

Sự nghiệp viết láchSửa đổi

 
Hình trụ O'Neill như được minh họa trong cuốn The High Frontier

Cuốn sách khoa học nổi tiếng của O'Neill có tựa đề The High Frontier: Human Colonies in Space (1977) đã kết hợp lời miêu tả hư cấu của những người định cư không gian với lời giải thích về kế hoạch xây dựng các thuộc địa không gian của ông. Ấn phẩm của nó đã xác lập ông là người phát ngôn cho phong trào thuộc địa hóa không gian.[3] Tác phẩm đã giành Giải Phi Beta Kappa về Khoa học trong năm đó và khiến Đại học Swarthmore cấp bằng tiến sĩ danh dự cho ông.[5][60] The High Frontier đã được dịch ra năm thứ tiếng và vẫn tiếp tục in ấn kể từ năm 2008.[42]

Cuốn sách năm 1981 của ông có nhan đề 2081: A Hopeful View of the Human Future (2081: Một cái nhìn đầy hy vọng về tương lai nhân loại) là một sự hiện thực hóa đối với tương lai học. O'Neill kể lại trong vai một vị khách đến Trái Đất từ một thuộc địa không gian ngoài Sao Diêm Vương.[61] Cuốn sách đã khám phá những tác động của các công nghệ mà ông gọi là "động lực của sự thay đổi" trong thế kỷ tới. Một số công nghệ mà ông mô tả là thuộc địa không gian, vệ tinh năng lượng mặt trời, thuốc chống lão hóa, ô tô chạy bằng hydro, kiểm soát thời tiết và tàu đệm từ ngầm. Ông đã để lại cấu trúc xã hội của những năm 1980 nguyên vẹn, cho rằng loài người sẽ không thay đổi ngay cả khi mở rộng sang Hệ Mặt Trời. Nhận xét về 2081 mang tính trái chiều. Nhà phê bình John Noble Wilford của tờ New York Times đã thấy cuốn sách "khuấy động trí tưởng tượng", nhưng Charles Nicol nghĩ rằng những loại công nghệ được mô tả còn rất lâu mới có thể được chấp nhận.[5]

Trong cuốn sách The Technology Edge (Khía cạnh Công nghệ), xuất bản năm 1983, O'Neill đã viết về sự cạnh tranh kinh tế với Nhật Bản.[62] Ông lập luận rằng nước Mỹ phải phát triển sáu ngành công nghiệp để cạnh tranh lại: kỹ thuật vi mô, robot, kỹ thuật di truyền, bay từ tính, máy bay gia đìnhkhoa học vũ trụ.[50] Ông cũng nghĩ rằng sự phát triển công nghiệp đang phải gánh chịu tổn thất bởi các nhà điều hành thiển cận, các công đoàn tư lợi, thuế cao và nền giáo dục kém của người Mỹ. Theo nhà phê bình Henry Weil, những giải thích chi tiết về các công nghệ mới nổi của O'Neill đã làm nên sự khác biệt của cuốn sách này với những cuốn khác về chủ đề này.[62]

Nỗ lực lập nghiệpSửa đổi

 
Thiết kế hệ thống định vị vệ tinh

O'Neill thành lập Geostar Corporation nhằm phát triển hệ thống định vị vệ tinh mà ông đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1982.[63] Hệ thống, chủ yếu nhằm theo dõi máy bay, được gọi là Radio Determination Satellite Service (RDSS).[50] Vào tháng 4 năm 1983, Geostar đã nộp đơn xin cấp giấy phép cho FCC phát sóng từ ba vệ tinh sẽ bao trùm toàn bộ nước Mỹ. Geostar đã phóng GSTAR-2 into quỹ đạo địa tĩnh vào năm 1986. Bộ máy phát của nó bị hỏng vĩnh viễn hai tháng sau đó, vì vậy Geostar bắt đầu thử nghiệm RDSS bằng cách truyền từ các vệ tinh khác.[64] Do sức khỏe suy nhược, O'Neill dần dần ít tham gia hơn với công ty đồng thời nó bắt đầu gặp rắc rối.[65] Vào tháng 2 năm 1991, Geostar đã nộp đơn xin phá sản và giấy phép dự án chòm sao vệ tinh Iridium được bán lại cho Motorola.[66] Mặc dù hệ thống này sau cùng được thay thế bằng GPS, O'Neill đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực định vị.[65]

O'Neill đã sáng lập O'Neill Communications tại Princeton vào năm 1986. Ông đã giới thiệu hệ thống Mạng Không dây Cục bộ của mình (Local Area Wireless Networking), hoặc LAWN, tại triển lãm PC Expo ở New York vào năm 1989.[67] Hệ thống LAWN cho phép hai máy tính trao đổi tin nhắn trong phạm vi vài trăm feet với chi phí khoảng 500 đô la cho mỗi nút.[68] O'Neill Communications đã phá sản vào năm 1993; công nghệ LAWN được bán lại cho Omnispread Communications. Kể từ năm 2008, Omnispread tiếp tục bày bán một biến thể của hệ thống LAWN của O'Neill.[69]

Ngày 18 tháng 11 năm 1991, O'Neill đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho một hệ thống vactrain.[70] Ông gọi cho công ty mà ông muốn thành lập VSE International, vì vận tốc, sự im lặng và hiệu quả.[3] Tuy nhiên, bản thân khái niệm mà ông gọi là Magnetic Flight. Phương tiện này, thay vì chạy trên một cặp đường ray, sẽ được nâng lên bằng lực điện từ bởi một đường ray duy nhất trong một ống phóng (nam châm vĩnh cửu trong đường ray, với nam châm biến đổi trên đoàn tàu) và được đẩy bằng lực điện từ qua các đường hầm. Ông ước tính các đoàn tàu có thể đạt tốc độ lên tới 2.500 dặm/giờ (4.000 km/h) — nhanh hơn khoảng năm lần so với máy bay phản lực — nếu không khí được rút khỏi đường hầm.[7] Để có được tốc độ như vậy, phương tiện sẽ tăng tốc trong nửa đầu của chuyến đi, và sau đó giảm tốc trong nửa sau của chuyến đi. Gia tốc được lên kế hoạch tối đa khoảng một nửa trọng lực. O'Neill đã lên kế hoạch xây dựng một mạng lưới các trạm được kết nối bởi các đường hầm này, nhưng ông mất hai năm trước khi bằng sáng chế đầu tiên về nó được cấp cho tác giả.[3]

Cái chết và di sảnSửa đổi

 
Tro cốt của O'Neill được mang lên tầng trên của tên lửa Orbital Sciences Pegasus

O'Neill được chẩn đoán mắc bệnh máu trắng vào năm 1985.[65] Ông qua đời ngày 27 tháng 4 năm 1992, do biến chứng của bệnh tại Bệnh viện SequoiaRedwood City, California.[7][8] Người thân còn lại gồm vợ mới Tasha, vợ cũ Sylvia, cùng bốn đứa con.[7][71] Một mẫu hài cốt bị hỏa táng của ông đã được chôn cất trong không gian.[72] Lọ đựng tro cốt của ông được gắn vào tên lửa Pegasus XL và phóng lên quỹ đạo Trái Đất vào ngày 21 tháng 4 năm 1997.[72][73] Nó đã trở lại bầu khí quyển vào tháng 5 năm 2002.[74]

O'Neill đã chỉ đạo Viện Nghiên cứu Không gian của mình tiếp tục nỗ lực "cho đến khi mọi người sống và làm việc trong không gian".[75] Sau khi ông qua đời, quyền quản lý SSI được trao lại cho con trai Roger và đồng nghiệp Freeman Dyson.[42] SSI tiếp tục tổ chức những hội nghị mỗi năm để tập hợp các nhà khoa học nghiên cứu thuộc địa hóa không gian cho đến năm 2001,[76] rồi từ đó về sau thì không tổ chức thường xuyên được nữa.

Công trình của O'Neill đã truyền cảm hứng cho công ty Blue Origin được Jeff Bezos thành lập với mong muốn xây dựng cơ sở hạ tầng để thuộc địa hóa không gian trong tương lai.[77]

Henry Kolm tiếp tục khởi đầu Magplane Technology vào những năm 1990 để phát triển công nghệ vận chuyển từ tính mà O'Neill đã viết. Năm 2007, Magplane đã trình diễn một hệ thống đường ống dẫn dầu từ tính hoạt động để vận chuyển quặng phosphat ở Florida. The Hệ thống chạy ở tốc độ 40 dặm/giờ (65 km/giờ), chậm hơn nhiều so với tàu cao tốc mà O'Neill đã hình dung.[78][79]

Tất cả ba người sáng lập của Space Frontier Foundation, một tổ chức chuyên mở ra biên giới không gian dành cho việc định cư của con người, là những người ủng hộ ý tưởng của O'Neill và đã làm việc với ông bằng những khả năng khác nhau tại Viện Nghiên cứu Không gian.[80] Một trong số họ, Rick Tumlinson, mô tả ba người này là hình mẫu cho việc vận động không gian: Wernher von Braun, Gerard K. O'Neill và Carl Sagan. Von Braun thúc đẩy "các dự án mà người bình thường có thể tự hào nhưng không tham gia".[81] Sagan muốn khám phá vũ trụ từ xa. O'Neill, với kế hoạch lớn của mình dành cho công cuộc định cư Hệ Mặt Trời, đã nhấn mạnh việc di chuyển những người bình thường ra khỏi Trái Đất "ồ ạt".[81]

Hội Không gian Quốc gia (NSS) trao Giải thưởng Tưởng niệm Gerard K. O'Neill về Vận động Định cư Không gian cho các cá nhân được ghi nhận cho những đóng góp của họ trong lĩnh vực định cư không gian. Đóng góp của họ có thể là về mặt khoa học, lập pháp và giáo dục. Giải thưởng là một chiếc cúp được đúc theo quả cầu Bernal. NSS lần đầu tiên trao giải thưởng vào năm 2007 cho doanh nhân mặt trăng và cựu phi hành gia Harrison Schmitt. Năm 2008, nó đã được trao cho nhà vật lý John Marburger.[82]

Trong thể loại truyện hư cấu, nhân vật chính trong tác phẩm Manifold: Time của Stephen Baxter đã đặt tên cho con tàu vũ trụ của mình là Gerard K. O'Neill.

Kể từ tháng 11 năm 2013, các bài báo khoa học và tác phẩm của Gerard O'Neill hiện được cất trong kho lưu trữ tại Bảo tàng Hàng không và Không gian Quốc gia Smithsonian, Trung tâm Steven F. Udvar-Hazy.

Ấn phẩmSửa đổi

SáchSửa đổi

Bài báo khoa họcSửa đổi

Bằng sáng chếSửa đổi

O'Neill đã được cấp tổng cộng sáu bằng sáng chế (hai lần sau khi qua đời) trong các lĩnh vực định vị toàn cầu và nâng từ trường.

Xem thêmSửa đổi

Chú thíchSửa đổi

  1. ^ a ă O'Neill, G. (1956). “Storage-Ring Synchrotron: Device for High-Energy Physics Research” (PDF). Physical Review 102 (5): 1418–1419. Bibcode:1956PhRv..102.1418O. doi:10.1103/PhysRev.102.1418. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 6 tháng 3 năm 2012. 
  2. ^ Dyson 1993, tr. 97–98
  3. ^ a ă â b c d đ e ê g h i Dyson 1993, tr. 98
  4. ^ a ă â b c d đ e ê "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present
  5. ^ a ă â b c d "Gerard K(itchen) O'Neill" Contemporary Authors Online
  6. ^ a ă â b c d đ e ê Rein 1977
  7. ^ a ă â b c d đ e ê g Daniels 1992
  8. ^ a ă Dyson 1993, tr. 97
  9. ^ Henson 1977, tr. 8
  10. ^ "Sylvia Turlington Wed at Her Home" New York Times
  11. ^ O'Neill The High Frontier 1977, back matter
  12. ^ Town Topics, Princeton local newspaper
  13. ^ Hoddeson 1997, tr. 265

    O'Neill đã đến thăm HEPL năm 1957 để thảo luận về chùm tia va chạm với Wolfgang K. H. Panofsky, lúc đó là giám đốc của phòng thí nghiệm này và tìm kiếm cộng tác viên.

  14. ^ Richter 2002

    Cơ sở này, lần đầu tiên được Gerard K. O’Neill của Princeton đề xuất, và được xây dựng tại Phòng thí nghiệm Vật lý Năng lượng Cao dưới sự hợp tác của Princeton-Stanford, là ông tổ của tất cả các máy chùm tia va chạm điện tử.

  15. ^ Hoddeson 1997, tr. 267

    Văn phòng Nghiên cứu Hải quân, một tổ chức rất giàu trí tưởng tượng, lúc đó là người hỗ trợ chính cho nghiên cứu cơ bản trong vật lý, đã tài trợ cho dự án với số tiền 800.000 đô la, nhờ vào tài thuyết phục của Panofsky.

  16. ^ Richter 2002

    Việc xây dựng hệ thống chùm tia va chạm quan trọng đầu tiên bắt đầu từ đó vào năm 1958...

  17. ^ Dyson 1993, tr. 97–98

    Ông đã giải quyết các vấn đề kỹ thuật khó khăn khi bơm chùm tia từ máy gia tốc vào vòng và giữ cho dao động betatron của các hạt trong vòng nhỏ, do đó một phần đáng kể các hạt được bơm đã được giữ ổn định..

  18. ^ "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present

    Cuối cùng nhận được hỗ trợ tài chính vào năm 1959 từ Văn phòng Nghiên cứu Hải quân và Ủy ban Năng lượng Nguyên tử, O'Neill và các đồng nghiệp của ông đã chế tạo hai vòng lưu trữ hạt tại Viện Đại học Stanford sử dụng kỹ thuật chân không cao và chứng minh thành công lý thuyết chùm tia va chạm của mình.

  19. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 243
  20. ^ Astronaut Biographies: Former Astronauts
  21. ^ a ă â b c d đ e ê g Brand 1977
  22. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 233
  23. ^ a ă Overend 1977
  24. ^ Brand 1977

    O'Neill: Vì vậy, sau đó nó đã trải qua một giai đoạn hãy chờ xem, đó là năm 1970, và phải đến bốn năm nữa tôi mới có thể có được một bài báo được xuất bản.

  25. ^ Brand 1977

    O'Neill:... Tôi từng nói về nó với các con tôi. Tôi thường đưa chúng đi dạo trong rừng và suy ngẫm về đời sống ở thuộc địa không gian sẽ như thế nào....

  26. ^ O'Neill 1974
  27. ^ O'Neill 1974

    giới hạn kích cỡ cuối cùng cho loài người trên biên giới mới có sẵn ít nhất gấp 20.000 lần giá trị hiện tại của nó.

  28. ^ O'Neill 1974

    Đối với thuộc địa đầu tiên, có lẽ tốt nhất là chọn một điểm cụ thể trên quả cầu đó, trong phạm vi dễ dàng của cả Trái Đất và Mặt trăng, không quá gần để bị che khuất thường xuyên và tốt nhất là ổn định trước những hoán vị trong cả ba tọa độ. Những điểm hiệu chỉnh Lagrange L4L5 đáp ứng tất cả các điều kiện này.

  29. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 253
  30. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 249
  31. ^ a ă â Henson 1977, tr. 10
  32. ^ Sullivan 1974
  33. ^ O'Neill The High Frontier 1977, pp. 250–252
  34. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 252
  35. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 255
  36. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 256
  37. ^ a ă â b c Erichsen 1994
  38. ^ Space Manufacturing Facilities 1977
  39. ^ Udall 1975
  40. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 282
  41. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 264
  42. ^ a ă â b c d SSI History
  43. ^ O'Neill Summer Study Notes 1977
  44. ^ "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present

    Do đó, vào năm 1977, ông đã tìm kiếm và nhận được sự hỗ trợ tư nhân cho một tập đoàn phi lợi nhuận mới có tên là Viện Nghiên cứu Không gian. Nằm tại Viện Đại học Princeton, Viện Nghiên cứu Không gian hỗ trợ nghiên cứu công nghệ về khoa học và kỹ thuật xây dựng nơi sinh sống và làm việc trong không gian với các khoản tài trợ có thể nhờ vào sự đóng góp của các thành viên.

  45. ^ SSI History

    Vào cuối năm và với các vấn đề pháp lý liên quan, SSI đã có một khởi đầu mãnh liệt bằng hai món quà từ các nhà tài trợ tư nhân, với tổng trị giá gần 100.000 đô la.

  46. ^ a ă About SSI
  47. ^ Kolm 1992, tr. 123

    Một nhánh nhỏ của nghiên cứu tàu đệm từ này đã dẫn đến khái niệm về mass driver của Giáo sư Gerard K. O'Neill thuộc Viện Đại học Princeton vào năm 1974.

  48. ^ Meinel 2007

    Một số người ở NASA rõ ràng đã đồng ý, bởi vì vào năm 1976, cơ quan vũ trụ đã trao một hợp đồng trị giá 50.000 đô la cho O'Neill và giáo sư MIT Henry Kolm, một phần trong số đó họ từng chế tạo một cái coilgun. Được gọi là Mass Driver I, thiết bị dài 8 mét đã ra mắt công chúng tại Princeton, trong sảnh Chadwin Hall, nơi diễn ra một hội nghị về các thuộc địa không gian.

  49. ^ a ă Weintraub 1984, tr. 304
  50. ^ a ă â Bateman 1984
  51. ^ Kolm 1992, tr. 123
  52. ^ Lovell 1977

    "Đó là lý lẽ tốt nhất cho việc cắt tài trợ của NASA đến tận xương tủy. Là Chủ tịch Tiểu ban Thượng viện chịu trách nhiệm về phân bổ ngân sách của NASA, tôi nói không chi trả một xu cho loại tưởng tượng điên rồ này..."

  53. ^ Proxmire 1978
  54. ^ Werbos 1978, tr. 15
  55. ^ Davis 2006
  56. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 134
  57. ^ Hanushek 1985, tr. 2
  58. ^ Hanushek 1985, tr. 6 (in 1982 dollars)
  59. ^ a ă Paine 1986
  60. ^ Phi Beta Kappa Award in Science Winners
  61. ^ Ferris 1981
  62. ^ a ă Weil 1984
  63. ^ "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present

    Năm 1983, ông thành lập Geostar Corporation, dựa trên bằng sáng chế của chính O'Neill, đã phát triển hệ thống điều hướng vệ tinh tư nhân đầu tiên để hướng dẫn du lịch trên Trái Đất.

  64. ^ Martin 2000, tr. 263–264

    Năm 1987... Geostar Corporation bắt đầu cung cấp dịch vụ định vị một chiều hạn chế (Geostar System 1.0) từ các thuê bao di động, chủ yếu trong ngành vận tải đường dài, sử dụng bộ tiếp sóng Argos của Pháp trên các vệ tinh khí tượng của Mỹ.

    Lần thứ hai là trên GStar 2, ra mắt năm 1986; hệ thống con hoạt động đúng trong thử nghiệm ban đầu nhưng thất bại chưa đầy hai tháng sau khi khởi động.

  65. ^ a ă â Geostar Corporation Records 1983–1991
  66. ^ Satellite News 1991

    Satellite News đã biết rằng Iridium Inc., một chi nhánh của Motorola, và Comsat Corp. đã mua tài sản của Geostar Corp. yêu mệnh có trụ sở tại Washington, D.C. trong một cuộc đấu giá phá sản diễn ra vào cuối tuần trước.

  67. ^ Sexton 1989
  68. ^ Honan 1990
  69. ^ Keystone press release 2006, p. 4
  70. ^ “Patent US5433155: High speed transport system”. Google Patents. Google. Truy cập ngày 1 tháng 6 năm 2017. 
  71. ^ "O'Neill, Dr. Roger A." 2008
  72. ^ a ă Simons 1997
  73. ^ Quarterly Launch Report 3Q 1997
  74. ^ "Pegasus HAPS Rocket Body Reentry Prediction" 2002
  75. ^ SSI History

    Trong cuộc họp hội đồng cuối cùng mà ông tham dự, một tháng trước khi ông bị khuất phục bởi căn bệnh máu trắng kéo dài 7 năm, Tiến sĩ Gerard O'Neill đã tuyên bố chắc chắn, "Nhiệm vụ của chúng ta không hoàn thành cho đến khi nào mọi người sống và làm việc trong không gian."

  76. ^ Hoyt 2006, tr. 20

    Hội nghị được tổ chức một lần nữa tại Princeton vào năm sau với sự hợp tác của Viện Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ, và diễn ra mỗi năm từ năm 1975 đến năm 2001.

  77. ^ https://www.nytimes.com/2019/05/09/science/jeff-bezos-moon.html
  78. ^ Dickson 2007

    Magplane Pipeline Technology đã trình diễn ở Florida tại IMC Global Inc., công ty được sáp nhập với Cargill Crop Nutrition để tạo thành The Mosaic Company [NOS-NY]—nhà sản xuất hàng đầu thế giới về kali và dinh dưỡng cây trồng phosphat. Trong màn trình diễn, quặng phosphat đã được vận chuyển thành công với tốc độ lên tới 65 km/giờ bằng cách sử dụng hệ thống đường ống dẫn dầu dùng nam châm vĩnh cửu đất hiếm (neodymium-iron-boron) trên các viên nang qua một đường ống dẫn dầu dài 275 mét chứa một cuộn dây động cơ đồng bộ tuyến tính.

  79. ^ MTI Principals
  80. ^ Tumlinson 2006
  81. ^ a ă Grierson 2004
  82. ^ NSS Gerard K. O'Neill Memorial Award
  83. ^ O'Neill The High Frontier 1977, p. 239

Tham khảoSửa đổi

Sách

Bài viết

Video The Vision of Gerard K. O'Neil 30 min testimony about what ordinary people can do about space

Nasa Ames présentation of his ideas trên YouTube 5 min presenting space habitats and solar power satellites

Tham khảo khác

Đọc thêmSửa đổi

  • McCray, W. Patrick. The Visioneers: How a Group of Elite Scientists Pursued Space Colonies, Nanotechnologies, and a Limitless Future (Princeton University Press; 2012) 328 trang; Tập trung vào O'Neill và kỹ sư được đào tạo tại MIT Eric Drexler trong một nghiên cứu về khoa học thăm dò.

Liên kết ngoàiSửa đổi