Джоэл С. Левин (родился в 1942 году) — американский планетолог, автор и профессор прикладных наук в Колледже Уильяма и Мэри , [1] специализирующийся на атмосферах Луны, Земли и Марса. [2] Он работал старшим научным сотрудником в NASA , разрабатывая научные модели эволюции ранней атмосферы Земли , а также создавая модели марсианской атмосферы для использования во время миссий марсианских орбитальных аппаратов и посадочных модулей Viking 1 и 2 , а также был главным исследователем и главным научным сотрудником предлагаемой миссии ARES Mars Airplane Mission . [3] Он также сформировал и возглавил « Исследовательскую группу по Хартии Свободы », группу из 12 ученых НАСА, которые работали с Национальным управлением архивов и документации (NARA) над сохранением Декларации независимости США , Конституции и Билля о правах , когда в 1988 году на документах начали появляться небольшие белые пятна. [4] [5] Прошлая работа Левина также включает помощь в проектировании спасательного транспортного средства, которое спасло 33 чилийских шахтера во время аварии на шахте Копьяпо в 2010 году , [6] а также оригинальные исследования осуществимости гипотезы « ядерной зимы » [7] и влияния неконтролируемых пожаров на глобальное потепление. [8] [9]
Левин женат на Арлин Шпильхольц, бывшем ученом НАСА, которая изучала психологические эффекты астронавтов, проводящих длительное время в космосе, [10] и имеет дочь и внука. [11]
Левин родился в Бруклине, Нью-Йорк , 14 мая 1942 года. [12] Он заинтересовался астрономией в возрасте 13 лет, когда обнаружил в школьном учебнике изображения Марса, сделанные в обсерватории Маунт-Вилсон . [6] [13] Будучи подростком, он посещал среднюю школу Томаса Джефферсона , которую окончил в 1960 году, а затем учился в Бруклинском колледже при Городском университете Нью-Йорка , где в 1964 году получил степень бакалавра наук по физике со специализацией по астрономии, и в Нью-Йоркском городском университете, где в 1967 году получил степень магистра наук по метеорологии. [6] Будучи аспирантом Нью-Йоркского университета , он работал научным сотрудником в Институте космических исследований имени Годдарда (GISS) НАСА в кампусе Колумбийского университета , где он написал исследовательскую работу о поверхности и атмосфере Марса [14] и исследовал возможные объяснения наблюдаемого « пепельного света » на Венере. [15] В 1968 году он женился на Арлин Шпильхольц, которая в то время работала над аспирантурой в Колумбийском университете , преподавая английский язык неанглоговорящим студентам в Бруклине. [16] В 1973 году он получил степень магистра по аэрономии и планетарным наукам в Мичиганском университете и степень доктора наук по атмосферным наукам в том же университете в 1977 году. [17]
В 1970 году заместитель директора Исследовательского центра Лэнгли Джон Эдвард Дюберг нанял Левина для работы над программой Viking . Левин присоединился к Центру в июле 1970 года и был назначен в Отделение аэрономии Отделения физики планет. Он продолжал работать в NASA до выхода на пенсию в 2011 году. [2] [14]
Во время своей работы в NASA Левин занимал должность старшего научного сотрудника Управления научных миссий NASA в Исследовательском центре Лэнгли, главного исследователя исследовательской программы NASA по глобальному сжиганию биомассы, [18] главного исследователя и главного научного сотрудника предлагаемой миссии ARES Mars Airplane Mission , [19] [20] сопредседателя Группы анализа науки и исследований Марса человеком (HEM-SAG) NASA, [21] был членом Чилийской группы поддержки спасательных операций шахтеров, [22] и работал научным сотрудником Программы разведки Марса в Программе исследования Марса в штаб-квартире NASA (2007–2009). [23] В 1990 году Левин стал адъюнкт-профессором в Колледже Уильяма и Мэри , где он возглавил программу атмосферных наук. Левин преподавал курсы по планетарной, атмосферной и климатической науке и политике по вечерам, продолжая работать полный рабочий день в NASA в течение дня. [24] После его официального ухода из НАСА 30 июня 2011 года он был назначен профессором-исследователем на кафедре прикладных наук в Колледже Уильяма и Мэри [25] и консультантом Центра инженерии и безопасности НАСА (NESC) в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли. [26]
В 2010 году Левин опубликовал «The Human Mission to Mars: Colonizing the Red Planet» [27], сборник эссе известных ученых и общественных деятелей, в которых обсуждаются потенциальные проблемы и ресурсы, необходимые для колонизации Марса . По данным Fox News , Левин предложил использовать космическую рекламу в качестве потенциального метода сбора средств для миссии NASA на Марс, которая, по его словам, станет «совершенно новым экономическим планом финансирования того, что должно стать величайшим приключением в истории человечества». [21]
В июле 2016 года Левин был организатором, председателем и докладчиком на научном симпозиуме в честь 40-летия Viking [14] , конференции, посвященной влиянию программы Viking спустя 40 лет после первой высадки на Марс. [28] [29] 1 июня 2017 года он был включен в Зал почета Исследовательского центра Лэнгли NACA и NASA [30] , награда, которая присуждается только 37 исследователям NASA и NACA на момент его вступления. Левин является самым молодым членом, включенным в Зал по состоянию на 1 февраля 2021 года. [31] [32] Позже в том же году Левин был организатором и сопредседателем «Семинара НАСА по пыли в атмосфере Марса и ее влиянию на исследования человеком», результаты которого были впоследствии опубликованы издательством Cambridge Scholars Publishing в книге под тем же названием. [33] В 2019 году НАСА попросило Левина организовать и возглавить семинар на тему «Лунная пыль и ее влияние на исследования человеком», на что он согласился. [34] Семинар состоялся 11–13 февраля 2020 года в Хьюстоне, штат Техас, [35], а его результаты были опубликованы в отчете НАСА 24 сентября 2020 года, [36] и издательством Cambridge Scholars Publishing 28 января 2021 года. [37] По состоянию на 18 февраля 2021 года Левин является действующим консультантом Исследовательского центра Лэнгли НАСА в Хэмптоне, штат Вирджиния . [26]
В 1974 году советский космический корабль «Марс-6» совершил аварийную посадку на Марсе. Перед тем как разбиться, бортовой ионный насос отправил короткое сообщение, сигнализирующее о том, что насос работает сильнее, чем ожидали ученые. Одним из нескольких объяснений того, почему насос не работает должным образом, было присутствие неизвестного количества газа аргона в марсианской атмосфере, который могло быть очень трудно откачать из устройства, потенциально перегружая машину, если бы аргона было слишком много. Чтобы гарантировать, что будущие миссии на Марс не столкнутся с подобными проблемами, НАСА требовалась точная оценка химического состава марсианской атмосферы, который в то время не был полностью изучен. [38] Левин был выбран в качестве приглашенного исследователя в орбитальной астрономической обсерватории НАСА «Коперник» , где он смог получить первые измерения атомарного водорода в верхней атмосфере Марса в период солнечного минимума перед встречей Викинга с Марсом. [39] В результате своих наблюдений Левин разработал новую модель верхней атмосферы Марса , которая включала аргон, гелий и атомарный водород. [40] Работа Левина по моделированию состава атмосферы Марса была, по словам Brooklyn Eagle , решающей для успеха программы Viking. [6]
Левин был главным исследователем нескольких исследовательских программ и проектов НАСА, связанных с химией атмосферы , [40] фотохимическим моделированием атмосферы в течение геологического времени, [41] атмосферными следовыми газами, образующимися в результате атмосферных молний и биогенной активности, [42] пожарами и глобальным потеплением. [43] Исследовательская деятельность Левина, связанная с Марсом, продолжилась в 1998 году, когда он был назначен главным научным сотрудником предлагаемой миссии NASA/ French Space Agency (CNES) Mars Airplane Package Mission (MAP). [44] Целью миссии MAP был полет самолета через атмосферу Марса. Миссия также была частично направлена на то, чтобы отметить 100-ю годовщину первого полета братьев Райт с двигателем в 1903 году, но была отменена в ноябре 1998 года по бюджетным причинам. [45] В начале 2000-х годов НАСА создало программу Mars Scout Program , инициативу по отправке серии небольших недорогих роботизированных миссий на Марс с идеями, отобранными на конкурсной основе из предложений научного сообщества. [46] К августу 2002 года было подано 25 различных предложений, и из них НАСА выбрало только 4 для дальнейшего изучения, выделив по 500 000 долларов на каждый проект. [47] Одним из четырех финалистов стала программа Левина Aerial Regional-scale Environmental Survey (ARES), предложение отправить самолет с ракетным двигателем в полет на высоте мили над поверхностью Марса, который был разработан для исследования атмосферы, поверхности и недр Марса, а также поиска доказательств жизни. [23] Левин был главным исследователем программы, и для миссии были составлены обширные планы. Потребовалось всего семь месяцев, чтобы перейти от концепции к успешному испытанию прототипа в половинном масштабе, который успешно поднялся в воздух на высоте 103 000 футов над поверхностью Земли. [48] Однако в конечном итоге НАСА решило выбрать стационарный посадочный модуль Phoenix , разработанный Университетом Аризоны ; Лабораторией реактивного движения НАСА ; Lockheed Martin Space ; и Канадское космическое агентство , для первой миссии по исследованию Марса стоимостью 386 миллионов долларов. [49]
В 2014 году Левин входил в состав комитета, ответственного за определение того, какие научные приборы будут использоваться на марсоходе Perseverance , выбрав около дюжины экспериментов для посадки на Марс из более чем 50 возможных устройств. [26]
В начале 1970-х годов Левин работал над разработкой научных моделей эволюции ранней атмосферы Земли, уделяя особое внимание исследованию развития атмосферного озона. [8] В 1978 году Левин возглавил группу в NASA, которая исследовала образование следовых газов в атмосфере молнией. С помощью лабораторных экспериментов они определили, что молния производит следовые, но значительные количества оксида углерода и оксида азота , оба из которых могут влиять на озоновый слой (первый положительно, а второй отрицательно). [50]
Левин также исследовал биогенное производство атмосферных газов на Земле, в частности, посредством сжигания биомассы , которое он помог выявить как недооцененный фактор глобального потепления. [43] [51]
В 1983 году группа ученых, включая Ричарда Турко и Карла Сагана , предложила концепцию « Ядерной зимы » [52] как потенциального результата широкомасштабных огненных бурь после ядерной войны . [53] [54] Опасения заключались в том, что постъядерные огненные бури могут выбросить сажу в стратосферу , где она будет блокировать прямой солнечный свет от достижения поверхности Земли, вызывая массивный и потенциально смертельный глобальный охлаждающий эффект. [55] Однако ранние гипотезы основывались на существенных догадках, и для подтверждения или опровержения первоначальных теорий требовались практические испытания. [56]
В 1986 году Левин помог провести первый крупномасштабный эксперимент по изучению потенциальных эффектов дыма, который может возникнуть в ядерной войне. [57] Эксперимент был проведен при совместной помощи НАСА, Министерства обороны США , Вашингтонского университета , Агентства по ядерной обороне , Агентства по охране окружающей среды и Лесной службы США . Он включал в себя организацию крупномасштабного контролируемого пожара на 1200 акрах растительности чапараля в экспериментальном лесу Сан-Димас площадью 1000 квадратных миль в Сан-Димасе , Калифорния, [57] и тщательное исследование воздействия на окружающую среду образовавшегося 10 000-футового столба дыма, который поднялся от пожара. [56] Растительность уже была запланирована к поджогу в рамках периодического «предписанного сжигания» Пожарной службой округа Лос-Анджелес , местной программы по обрезке избыточной поросли с целью предотвращения неконтролируемых лесных пожаров. [54]
Первая попытка испытаний была остановлена после того, как вертолет разбился сразу после того, как начался пожар. [58] По данным The New York Times , кабель вертолета зацепился за телефонный провод, из-за чего он потерял управление и упал на крутой склон, пролетев более 30 ярдов. [57] В процессе вертолет был полностью уничтожен, а осколки металла попали в ближайшую пожарную машину. [59] Пилот, которого позже опознали как Гэри Лайнберри, выполз и ушел, отделавшись лишь легкими царапинами. [59] Позже Левин сказал The New York Times, что «несчастный случай. Это серьезная логистическая проблема — собрать все эти группы вместе». [57]
Однако менее чем через две недели Левин и его команда смогли успешно завершить эксперимент. [54] Вертолет, пилотируемый ученым НАСА Уэсли Кофером III, [60] пролетел по 10-мильной петле над дымом на высоте около 65 000 футов и нес тепловой сканер, который измерял интенсивность пожара и объем выбрасываемых твердых частиц. Результаты эксперимента помогли предоставить значительное количество полезных данных для ученых, изучающих возможность и потенциальный вред будущей ядерной зимы. [60] [56]
В 1952 году Хартии Свободы были запечатаны в специально подготовленные герметичные оболочки из тонированного стекла, заполненные увлажненным гелием для защиты документов. [4] [61] Однако в конце 1980-х годов архивисты начали замечать признаки ухудшения состояния Хартий. [62] На поверхности защитного стекла образовывались микрокапли жидкости и крошечные белые кристаллы (в процессе, известном как крицлинг ), и возникли опасения, что они могут продолжать расти, если их не контролировать, [63] и что они могут быть признаком неожиданной влажности внутри оболочки. [64]
В 1998 году Национальное управление архивов и документации (NARA) попросило Левина сформировать и возглавить группу для определения точной причины и происхождения кристаллов, не вскрывая оболочки, если это вообще возможно. [65]
Команда Левина представила свои выводы NARA в 2002 году. В конечном итоге они обнаружили, что гелиевая атмосфера в герметично запечатанных оболочках содержала почти в два раза больше водяного пара, чем считалось ранее. [61] Повышенная концентрация водяного пара вступила в реакцию со стеклом оболочки, что привело к выщелачиванию щелочного материала из поверхностного материала, который образовал крошечные белые пятна, видимые в оболочках. Причину этого увеличения водяного пара в конечном итоге удалось отследить до подложки под документами, которая впитала избыточную влагу в тот день, когда Хартии были первоначально запечатаны в 1950-х годах. После того, как Хартии были запечатаны, подложка медленно выпускала избыточный водяной пар, который она впитала, в результате чего внутренняя влажность повысилась. [65]
В 2002 году в целях лучшей сохранности всех трех документов Хартии свободы были извлечены из их первоначальных оболочек и помещены в новые герметичные оболочки в атмосфере аргона с относительной влажностью всего 25–35%. [66]
«Конституция США — один из важнейших документов в истории мира. Для нас было честью и привилегией получить приглашение провести это исследование», — сказал Левин. «Мы рады, что смогли применить технологию, изначально разработанную в Лэнгли для атмосферной науки, дистанционного зондирования , лазерной спектроскопии и измерений в аэродинамической трубе, чтобы обеспечить будущую стабильность Хартий свободы». [61] [67]
В четверг, 5 августа 2010 года, на действующем медно-золотом руднике на севере Чили произошел обвал , в результате которого тридцать три человека оказались в ловушке на глубине 700 метров (2300 футов) под землей и в 5 километрах (3 милях) от входа в рудник. [68] Последовала международная спасательная операция, и 13 октября 2010 года, после 66 дней под землей, люди были подняты наверх в специально построенной капсуле, в то время как более 7,1 миллиона человек по всему миру наблюдали за этим событием в прямом эфире по телевизору. [69] Эта капсула, Fénix 2 , была построена чилийскими ВМС при участии NASA . [70]
Левин был привлечен в качестве консультанта для спасательной операции благодаря своему уникальному опыту. [71]
«Я работал в своем офисе в исследовательском центре NASA Langley в 2010 году, когда зазвонил телефон», — сказал Левин в интервью Virginia Gazette . «Это был звонок от директора Центра инженерии и безопасности NASA. Он спросил, что я знаю о газах в шахтах. Я ответил: «Очень мало, но очень много о газах на Марсе!» [72]
NASA нужно было знать, будут ли какие-либо опасности, связанные с газом, для шахтеров во время их подъема, нужно ли отправлять кислород вниз с капсулой, и нужны ли шахтерам противогазы, чтобы пережить путешествие. Левин провел следующие 24 часа, изучая этот вопрос, и написал отчет для NASA, в котором описал концентрацию газов, с которыми, как ожидается, придется иметь дело шахтерам, и пришел к выводу, что, по всей видимости, нет никакой вероятности присутствия токсичных газов в шахте, и что нет необходимости отправлять кислород вниз с капсулой. [72] Инженеры NASA спроектировали Fénix 2 с помощью Левина, а спасательная капсула была построена и развернута чилийским флотом без проблем. [6] Все 33 шахтера были спасены и находились в хорошем медицинском состоянии после спасения. [72] [73] [74]
В 1984–1986 годах WHRO-TV в Норфолке, штат Вирджиния, сотрудничал с NASA для создания серии из 32 лекций под названием «Наука о Земле для учителей». Левин был организатором и координатором серии об атмосферной науке и выступил в восьми 1-часовых лекциях. Серия транслировалась по национальному телевидению, и зрители могли получить кредиты колледжа за просмотр в некоторых университетах. [75] В 1986 году Левин написал статью, основанную на его лекциях в образовательном журнале Science Activities, под названием «Ранняя атмосфера: новая картина» [76] , которая стала ведущей статьей журнала и легла в основу, вокруг которой была написана остальная часть тома. [77]
В начале 2000-х годов Левин и его жена Арлин Левин начали расследование того, что они определили как явное отсутствие гендерного и расового разнообразия в космической программе НАСА, несмотря на ранее заявленную цель НАСА нанимать более разнообразную рабочую силу. [24] После первоначального расследования Арлин Левин определила, что образование чернокожих и учащихся меньшинств на уровне начальной школы получило недостаточно внимания со стороны НАСА. В 2004 году в партнерстве с НАСА и Национальным альянсом чернокожих школьных педагогов (NABSE) Левины создали серию интерактивных программ, обсуждающих темы космической науки, для использования в школах по всей стране, которые должны были показываться ежемесячно. [24] [78]
«Мы делали это в течение шести лет», — сказал Левин. «Я был лектором, а она — директором. Я говорил 45 минут, а затем нам в прямом эфире в студию НАСА передавали вопросы… и когда у нас заканчивались наши 60 минут, они отправляли их по электронной почте, и иногда я тратил целый день на следующий день, отвечая на вопросы». [24]
В дополнение к своей образовательной работе с NABSE, Левины также помогли разработать летнюю программу по космической науке для студентов-индейцев, живущих в резервациях, в партнерстве с Американским индейским научным и инженерным обществом (AISES). [24] 20 ноября 2010 года Левины получили Президентскую премию Национального альянса чернокожих школьных педагогов, которую им вручил астронавт и личный друг Лиланд Мелвин . [79]
В ноябре 2009 года Левин выступил с докладом на TEDx NASA под названием «Почему нам нужно вернуться на Марс» [80] [13] , который по состоянию на 6 августа 2017 года был просмотрен более 600 000 раз. [14] В 2015 году его снова пригласили, и он выступил на TEDxRVA с докладом под названием «Исследование и колонизация Марса людьми: почему Марс? Почему люди?», который был основан на статье 2011 года, опубликованной в The Atlantic под тем же названием. [14] [81]
В 1968 году Левин женился на Арлин Шпильхольц, [82] и имеет дочь и внука. [11] Арлин Левин проработала в НАСА 27 лет, изучая психологические эффекты астронавтов, проводящих длительные периоды времени в космосе. [83] [10] Левины вышли на пенсию в один и тот же день 30 июня 2011 года, проведя совместную вечеринку по случаю выхода на пенсию. [25] По данным Daily Press , Левин по-прежнему поддерживает тесные связи с НАСА с момента выхода на пенсию и является признанным экспертом по его истории. [84]
В 2017 году Левин и его жена говорили об истории женщин в НАСА и их отношениях с Мэри Джексон на специальном показе фильма «Скрытые фигуры» в Уильямсбурге, штат Вирджиния . Левин описал Джексон как «очень дружелюбную и общительную, и очень заинтересованную в помощи своим коллегам по работе, мужчинам и женщинам, черным и белым. Она была чрезвычайно полезна и всегда улыбалась». [85] Когда на мероприятии его спросили, кто оказал наибольшее влияние на его карьеру, Левин сказал: «Арлин, моя жена на протяжении 50 лет. Она всегда очень поддерживала мою карьеру, ее развитие и ее требования». [10] В 2020 году Левин посетил музей Кольчагуа в Чили, где находится капсула Fénix 2 , которую он помог спроектировать. [22]