Ronald Bracewell

Ronald Newbold Bracewell AO (22 de julio de 1921 - 12 de agosto de 2007) fue profesor Lewis M. Terman de Ingeniería Eléctrica en el Laboratorio de Radiociencia, Telecomunicaciones y Espacio de la Universidad de Stanford.

Educación

Bracewell nació en Sydney, en 1921, y se educó en Sydney Boys High School. Se graduó de la Universidad de Sydney en 1941 con una licenciatura en matemáticas y física, y luego recibió los títulos de B.E. (1943) y M.E. (1948) con honores de primera clase, y mientras trabajaba en el Departamento de Ingeniería se convirtió en presidente de la sociedad Oxometrical. Durante la Segunda Guerra Mundial, diseñó y desarrolló equipos de radar de microondas en el Laboratorio de Radiofísica de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth, Sydney, bajo la dirección de Joseph L. Pawsey y Edward G. Bowen y de 1946 a 1949 fue estudiante de investigación en Sidney Sussex. College, Cambridge, se dedicó a la investigación ionosférica en el Laboratorio Cavendish, donde en 1949 recibió su doctorado en física con J. A. Ratcliffe.

Carrera

Desde octubre de 1949 hasta septiembre de 1954, el Dr. Bracewell fue un alto funcionario de investigación en el Laboratorio de Radiofísica del CSIRO, Sydney, preocupado por la propagación de ondas muy largas y la radioastronomía. Luego dio una conferencia sobre radioastronomía en el Departamento de Astronomía de la Universidad de California, Berkeley, de septiembre de 1954 a junio de 1955 por invitación de Otto Struve, y en la Universidad de Stanford durante el verano de 1955, y se unió a la facultad de Ingeniería Eléctrica de Stanford en Diciembre de 1955.

En 1974 fue nombrado primer profesor y miembro de Ingeniería Eléctrica Lewis M. Terman (1974-1979). Aunque se jubiló en 1979, continuó activo hasta su muerte.

Contribuciones y honores

El profesor Bracewell fue miembro de la Royal Astronomical Society (1950), miembro vitalicio del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (1961), miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (1989) y fue miembro Becario de otras sociedades y organizaciones importantes.

Por sus contribuciones experimentales al estudio de la ionosfera mediante ondas de muy baja frecuencia, el Dr. Bracewell recibió el Premio Duddell de la Institución de Ingenieros Eléctricos de Londres en 1952. En 1992 fue elegido miembro asociado extranjero del Instituto. de Medicina de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (1992), el primer australiano en lograr esa distinción, por sus contribuciones fundamentales a las imágenes médicas. Fue uno de los tres galardonados por la Universidad de Sydney cuando se instituyeron los premios a los ex alumnos en 1992, con una mención por el escaneo cerebral, y en 1994 recibió el premio del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Medalla Heinrich Hertz por su trabajo pionero en síntesis de apertura de antenas y reconstrucción de imágenes aplicadas a la radioastronomía y la tomografía asistida por computadora. En 1998, el Dr. Bracewell fue nombrado Oficial de la Orden de Australia (AO) por sus servicios a la ciencia en los campos de la radioastronomía y la reconstrucción de imágenes.

En el Laboratorio de Radiofísica de CSIRO, el trabajo que entre 1942 y 1945 estaba clasificado apareció en una docena de informes. Las actividades incluyeron el diseño, construcción y demostración de un equipo de modulación de voz para un magnetrón de 10 cm (julio de 1943), un oscilador triodo de microondas a 25 cm utilizando resonadores de cavidad cilíndrica, equipos diseñados para radar de microondas en uso de campo (ondímetro, caja de eco, termistor medidor de potencia, etc.) y técnica de medición de microondas. La experiencia con el cálculo numérico de campos en cavidades le llevó, después de la guerra, a obtener una Maestría en Ingeniería (1948) y la publicación definitiva sobre discontinuidades escalonadas en líneas de transmisión radiales (1954).

Mientras estuvo en el Laboratorio Cavendish de Cambridge (1946-1950), Bracewell trabajó en la observación y la teoría de la ionización de la atmósfera superior, contribuyendo a la técnica experimental (1948), explicando los efectos solares (1949) y distinguiendo dos capas debajo de la capa E. (1952), obra reconocida por el Duddell Premium.

Mientras estaba en Stanford, el profesor Bracewell construyó un espectroheliógrafo de microondas (1961), un radiotelescopio compuesto por 32 platos de 10 pies dispuestos en cruz, que produjo mapas diarios de temperatura del Sol de manera confiable durante once años, la duración de un ciclo solar. Fue el primer radiotelescopio que dio resultados automáticamente en forma impresa y, por lo tanto, capaz de difundirse a nivel mundial mediante teleimpresora. Sus mapas meteorológicos solares diarios recibieron el reconocimiento de la NASA por su apoyo al primer aterrizaje tripulado en la Luna. Posteriormente, se construyeron cinco antenas parabólicas más grandes de 60 pies en el mismo sitio, que finalmente fueron retiradas en 2006 después de los esfuerzos por preservar el sitio. Bracewell fue entrevistado durante la destrucción de los platos.

Muchos artículos fundamentales sobre restauración (1954-1962), interferometría (1958-1974) y reconstrucción (1956-1961) aparecieron junto con artículos instrumentales y de observación. En 1961, las técnicas de calibración del radiointerferómetro desarrolladas para el espectroheliógrafo permitieron por primera vez que un sistema de antena, con un haz de abanico de 52 pulgadas, igualara la resolución angular del ojo humano en una sola observación. Con este haz, los componentes de Cygnus A, espaciados 100 pulgadas, se pusieron directamente en evidencia sin necesidad de observaciones repetidas con interferometría de síntesis de apertura de espaciado variable.

El núcleo de la fuente extragaláctica Centaurus A se resolvió en dos componentes separados cuyas ascensiones derechas se determinaron con precisión con un haz de ventilador de 2,3 minutos a 9,1 cm. Sabiendo que Centaurus A era composite, Bracewell utilizó el haz de 6.7 minutos del Observatorio de Parques 64 m radiotelescopio a 10 cm para determinar las declinaciones separadas de los componentes y al hacerlo fue el primero en observar una fuerte polarización en una fuente extragaláctica (1962), un descubrimiento de importancia fundamental para la estructura y el papel de los campos magnéticos astrofísicos. Las observaciones posteriores hechas en Parkes por otros observadores con vigas de 14 minutos y más anchos a 21 cm y longitudes de onda más largas, aunque no resolviendo los componentes, fueron compatibles con los λ λ 2{displaystyle lambda ^{2} dependencia esperada de la rotación de Faraday si los campos magnéticos eran el agente polarizador.

En Stanford se diseñó y construyó un segundo radiotelescopio importante (1971) que empleaba conceptos avanzados para lograr una resolución angular de 18 segundos de arco y se aplicó a estudios solares y galácticos. Las técnicas de calibración para esta resolución de vanguardia pasaron a ser de uso general en radiointerferometría a través de los antiguos alumnos.

Tras el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo:

• un notable límite observacional de 1,7 millikelvins, con considerable significado teórico para la cosmología, se estableció en la anisotropía en colaboración con el estudiante de doctorado E. K. Conklin (1967), y no fue mejorado durante muchos años
• la teoría correcta de un observador relativista en un recinto del cuerpo negro (1968) fue dada en el primero de varios documentos por varios autores obteniendo el mismo resultado
• el movimiento absoluto del Sol a 308 km/s a través de la radiación de fondo cósmico fue medido por Conklin en 1969, algunos años antes de la confirmación independiente.

Con la llegada de la era espacial, Bracewell se interesó por la mecánica celeste, hizo observaciones de las emisiones de radio del Sputnik 1 y proporcionó a la prensa gráficos precisos que predecían la trayectoria de los satélites soviéticos, que eran perfectamente visibles, si se sabía. cuándo y dónde buscar. Tras el desconcertante desempeño del Explorer I en órbita, publicó la primera explicación (1958-59) de la inestabilidad de giro observada en los satélites, en términos del movimiento de Poinsot de un cuerpo no rígido con fricción interna. Grabó las señales de los Sputniks I, II y III y las analizó en términos del giro del satélite, la polarización de la antena y los efectos de propagación del medio ionizado, especialmente el efecto Faraday.

Más tarde (1978, 1979) inventó un interferómetro infrarrojo giratorio de dos elementos, anulador, adecuado para el lanzamiento de transbordadores espaciales a una órbita cercana a Júpiter, con una resolución de miliarcosegundos, que podría conducir al descubrimiento de planetas alrededor de estrellas distintas a la Sol. Este concepto fue elaborado en 1995 por Angel y Woolf, cuya versión de estación espacial con doble anulación de cuatro elementos se convirtió en el Terrestrial Planet Finder (TPF), el candidato de la NASA para obtener imágenes de configuraciones planetarias de otras estrellas.

La obtención de imágenes en astronomía llevó a la participación en el desarrollo de la tomografía de rayos X asistida por computadora, donde escáneres comerciales reconstruyen imágenes tomográficas utilizando el algoritmo desarrollado por Bracewell para la reconstrucción radioastronómica a partir de exploraciones con haz de abanico. Este corpus de trabajos ha sido reconocido por el Institute of Medicine, un premio de la Universidad de Sydney y la medalla Heinrich Hertz. Su participación en el consejo editorial fundador del Journal for Computer-Assisted Tomography, al que también contribuyó con publicaciones, y en los consejos asesores científicos de empresas de instrumentación médica mantuvo el interés de Bracewell en las imágenes médicas. que se convirtió en una parte importante de sus conferencias regulares de posgrado sobre imágenes y forma una parte importante de su texto de 1995 sobre imágenes.

La experiencia con la óptica, la mecánica y el control de radiotelescopios le llevó a involucrarse con la energía solar termofotovoltaica en el momento de la crisis energética, incluida la fabricación de reflectores paraboloidales sólidos y perforados de bajo costo mediante inflación hidráulica.

Bracewell también es conocido por ser el primero en proponer el uso de sondas espaciales interestelares autónomas para la comunicación entre civilizaciones extraterrestres como una alternativa a los diálogos de transmisión por radio. Este concepto hipotético ha sido denominado sonda Bracewell en honor a su inventor.

Análisis de Fourier

Como consecuencia de relacionar imágenes con el análisis de Fourier, en 1983 descubrió una nueva factorización de la matriz de transformada discreta de Fourier que condujo a un algoritmo rápido para el análisis espectral. Este método, que tiene ventajas sobre el rápido algoritmo de Fourier, especialmente para imágenes, se trata en La transformada de Hartley (1986), en la patente estadounidense 4.646.256 (1987, ahora de dominio público) y en más de 200 artículos técnicos de diversos autores que se sintieron estimulados por el descubrimiento. Se demostraron en el laboratorio métodos analógicos para crear un plano de transformada de Hartley, primero con luz y luego con microondas, y permitieron determinar la fase electromagnética mediante el uso de detectores de ley cuadrática. (1991) se descubrió una nueva representación de señal elemental, la transformada de Chirplet, que complementa las representaciones de señales elementales de Gabor utilizadas en el análisis espectral dinámico (con la propiedad de cumplir con el mínimo de duración del ancho de banda asociado con el principio de incertidumbre). Este avance abrió un nuevo campo de espectros dinámicos adaptativos con amplia aplicación en el análisis de información.

Otros intereses

El profesor Bracewell estaba interesado en transmitir al público una apreciación del papel de la ciencia en la sociedad, en mitigar los efectos del analfabetismo científico en la toma de decisiones públicas a través del contacto con grupos de ex alumnos y en la educación universitaria liberal en el marco de la Astronomía. Programa del Curso y el programa de Cultura Occidental en Valores, Tecnología, Ciencia y Sociedad, en ambos impartió clases durante algunos años. En 1996 pronunció la Conferencia Bunyan sobre El destino del hombre.

He was also interested in the trees of Stanford 's campus and published a book about them. He also taught an undergraduate seminar titled I Dig Trees.

Bracewell también fue diseñador y constructor de relojes de sol. Él y su hijo Mark Bracewell construyeron uno en el lado sur del edificio de ingeniería Terman; Después de que ese edificio fue demolido, se encontró un nuevo hogar para el reloj de sol, con la misma orientación, en el Centro de Ingeniería Jen-Hsun Huang. Construyó otro reloj de sol en la casa de su hijo y otro en la terraza de la casa del profesor John G. Linvill. El reloj de sol de radio Bracewell en Very Large Array fue construido en su honor.

Publicaciones seleccionadas

• Bracewell, Ronald N. y Pawsey, J. L., Radio Astronomía (Oxford, 1955) (también traducido al ruso y reimpreso en China)
• Bracewell, Ronald N., Interferometría de radio de fuentes discretas (Proceedings of the IRE, enero de 1958)
• Bracewell, Ronald N., ed., Paris Symposium on Radio Astronomy, IAU Symposium no. 9 and URSI Symposium no. 1, held July 30, 1958 – August 6, 1958 (Stanford Univ. Press, Stanford, CA, 1959) (también traducido al ruso)
• Profesor Bracewell traducido Radio Astronomía, por J. L. Steinberg y J. Lequeux, (McGraw-Hill, 1963) de francés
• Bracewell, Ronald N. (junio de 1999) [1985, 1978, 1965]. El Fourier Transform y sus aplicaciones (3 ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07303938-1. (NB. Segunda edición también traducido al japonés y polaco.)
• Bracewell, Ronald N., Árboles en el Campus Stanford (Stanford: Samizdat, 1973)
• Bracewell, Ronald N., El Club Galáctico: Vida inteligente en el espacio exterior (Portable Stanford: Alumni Association, 1974) (también traducido al holandés, japonés e italiano)
• Bracewell, Ronald N. (1986). La transformación de Hartley. Oxford Engineering Science Series. Vol. 19 (1 ed.). Nueva York: Oxford University Press, Inc. ISBN 0-19-503969-6. (NB. También traducido al alemán y ruso.)
• Bracewell, Ronald N., Dos dimensiones Imágenes (Prentice-Hall, 1995)
• Bracewell, Ronald N., Análisis e imágenes de Fourier (Plenum, 2004)
• Bracewell, Ronald N., Árboles de Stanford y Environs (Stanford Historical Society, 2005)

Contribuciones de los capítulos

Bracewell ha contribuido con capítulos a:

• Textbook of Radar Resonador de transmisión de microondas y cavidad Teoría, E. G. Bowen, 1946
• Avances en Ciencias Astronáuticas Rotación por satélite, H. Jacobs, 1959
• The Radio Noise Spectrum Mapas de Noise para Beamwidth, D. H. Menzel, 1960
• Física Moderna para el Ingeniero Radio Astronomía, L. Ridenour y W. Nierenberg, 1960
• Métodos estadísticos en Radio Wave Propagation Antenna Tolerance Teoría, W. C. Hoffman, 1960
• Avances en Geofísica Satellite Studies of the Ionization in Space by Radio, H. E. Landsberg, 1961 (O. K. Garriott y Ronald N. Bracewell)
• Handbuch der Physik Radio Astronomía Técnicas, S. Flugge, 1962
• Enciclopedia de Electrónica Extraterrestres Radio Noise, ed. C. Susskind, 1962
• Estrellas y Galaxias Radiodifusión de las profundidades del espacio, T. L. Page, 1962
• Radio Waves y circuitos Aerials and Data Processing, S. Silver, 1963
• Luz y Vida en el Universo La vida en la galaxia, S. T. Butler y H. Messel, 1964
• Encyclopædia Britannica Telescopio, Radio, 1967
• Vistas en Ciencia El cielo de las microondas, Ed. David L. Arm, 1968
• Hombre en el espacio interior y exterior El Sol (Five Capítulos), H. Messel y S. T. Butler, 1968
• Reconstrucción de imágenes de las proyecciones: aplicación y aplicaciones Reconstrucción de imágenes en Radio Astronomía, G. Hermann, 1979
• Annual Review of Astronomy and Astrophysics Procesamiento de imagen informática, G. Burbidge et al., 1979
• Energy for Survival Como todo Began, Hombre el animal perezoso, y Energía de Sunlight, H. Messel, 1979
• Vida en el Universo Manifestaciones de Civilizaciones Avanzadas, J. Billingham, 1981
• Extraterrestres: ¿Dónde están? Prevación de la galaxia por la Primera Civilización Avanzada, M. H. Hart y B. Zuckerman, 1982, 1995
• Transformaciones en procesamiento óptico de señales Fourier Inversion of Deficient Data, W. T. Rhodes, J. R. Fienup y B. E. A. Saleh, 1984
• Los primeros años de la astronomía de radio Trabajo temprano en Teoría de Imágenes en Radio Astronomía, W. T. Sullivan, III, 1984
• Imágenes indirectas Inversion of Nonplanar Visibilities, J. A. Roberts, 1984
• Técnicas y Aplicaciones de Fourier La vida de Joseph Fourier y Técnicas y Aplicaciones de Fourier, J. F. Price, 1985
• Anuario de Ciencia y Tecnología Wavelets, 1996
• Enciclopedia de Física Aplicada Fourier y otras transformaciones matemáticas 1997
• Cornelius Lanczos - Collected Documentos publicados con comentarios La transformación rápida de Fourier yDatos de calma por análisis y por ojo ed. W. R. Davis et al., 1999