Ronald Newbold Bracewell
(
Sidney
, 22 de julio de 1921-
Stanford
,
Estados Unidos
, 12 de agosto de 2007) fue un profesor y cientifico del Laboratorio Radiociencia del CSIRO Lewis M. Terman de
Ingenieria Electrica
, Profesor Emerito del Espacio, Telecomunicaciones y del Laboratorio de Radiociencia en la
Universidad de Stanford
.
Educacion
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Bracewell nacio en
Sidney
, Australia, en 1921. Se graduo en la
Universidad de Sidney
en 1941, con licenciatura en matematicas y fisica, y recibio los grados de BE (1943) y ME (1948) con honores de primera clase. Adicionalmente, mientras trabajaba en el Departamento de Ingenieria se convirtio en el Presidente de la Sociedad Oxometrical.
Durante la
Segunda Guerra Mundial
diseno y desarrollo un equipo de radar de microondas en el Laboratorio de Radiofisica de la Commonwealth Scientific y Industrial Research Organisation, Sidney, bajo la direccion de Jose Lade Pawsey y Edward George Bowen. Desde 1946 hasta 1949 fue un estudiante de investigacion en el Sidney Sussex College, Cambridge, dedicada a la investigacion en la
ionosferica
en el Cavendish Laboratory, donde en 1949 recibio su Ph.D. en
Fisica
con la asesoria de
J. A. Ratcliffe
.
Desarrollo Profesional
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De octubre de 1949 a septiembre de 1954, el Dr. Bracewell fue "Senior Research Officer" en el Laboratorio de Radiofisica de la CSIRO, en Sidney, en las areas de propagacion de ondas muy largas y
Radioastronomia
. De septiembre de 1954 hasta junio de 1955 fue docente en
astronomia
de radio en el Departamento de Astronomia de la
Universidad de California
,
Berkeley
, por invitacion de
Otto Struve
. Tambien dicto en la
Universidad de Stanford
en el verano de 1955, y se unio a la facultad de ingenieria electrica de la universidad en diciembre de 1955.
En 1974 fue nombrado el primer profesor Lewis M. Terman (grado especial con el que se designa a ciertos profesores) y Fellow in Electrical Engineering (1974-1979). A pesar de que se retiro en 1979, continuo trabajo activamente en sus campos de estudio hasta su fallecimiento.
Contribuciones y reconocimientos
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El Profesor Bracewell fue miembro de la "
Royal Astronomical Society
" (1950), Fellow y miembro vitalicio del Instituto de Ingenieros Electricos y Electronicos (1961), miembro de la "Asociacion Americana para el Avance de la Ciencia" (1989), y Fellow de otras sociedades y organizaciones importantes.
Por su contribucion experimental para el estudio de la
ionosfera
por medio de ondas de muy baja frecuencia, el Dr. Bracewell recibio el "Duddell Premium of the Institution of Electrical Engineers", en Londres, 1952. En 1992 fue elegido miembro asociado extranjero del Instituto de Medicina de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. (1992), el primer australiano en conseguir esta distincion, por sus contribuciones fundamentales a la imagen medica. El fue uno de los tres galardonados de la Universidad de Sidney cuando se instituyeron los premios para los exalumnos en 1992, por trabajos en la exploracion del cerebro, y recibio, del Instituto de Ingenieros Electricos y Electronicos, la medalla Heinrich Hertz por su trabajo pionero en la
sintesis de apertura
de antenas y la reconstruccion de las imagenes aplicadas a la
Radioastronomia
y la
Tomografia
asistida por ordenador. En 1998, el Dr. Bracewell fue nombrado
Oficial de la Orden de Australia
(AO) por su servicio a la ciencia en el campo de la
Radioastronomia
y la reconstruccion de imagenes.
En el Laboratorio de Radiofisica de CSIRO, trabajo entre en 1942-1945, fue clasificado y aparecio en una docena de informes. Las actividades incluyeron el diseno, la construccion, y la demostracion de equipos de voz - modulacion para un magnetron de 10 cm (julio de 1943), un oscilador triodo microondas a 25 cm utilizando resonadores de cavidad cilindrica, equipos disenados para el radar de microondas para uso en el campo (ondametro , caja de eco, termistor medidor de potencia , etc ) y tecnica de medicion de microondas . La experiencia con el calculo numerico de campos en cavidades llevo al profesor, despues de la guerra, a obtener la distincion de Maestro en Ingenieria (1948) y la publicacion definitiva de las discontinuidades de paso en las lineas de transmision radiales (1954).
En el Laboratorio Cavendish de Cambridge (1946-1950) Bracewell trabajo en la observacion y la teoria de la ionizacion atmosferica superior , contribuyendo a la tecnica experimental (1948), explicando los efectos solares (1949), y distinguiendo dos capas por debajo de la capa E (1952), trabajo reconocido por el Duddell premium.
En Stanford, el Profesor Bracewell construyo un espectroheliografo microondas (1961), un
radiotelescopio
grande y complejo que produjo mapas de temperaturas diarias del sol de forma fiable durante once anos, la duracion de un ciclo solar. Fue el primer radiotelescopio en dar salida de forma automatica en formato impreso, y por lo tanto, capaz de difundir la informacion en todo el mundo. Sus mapas del tiempo solar diarias recibieron reconocimiento por parte de la NASA por el apoyo del primer aterrizaje tripulado en la Luna.
Publico varios papers fundamentales en restauracion (1954-1962), la interferometria (1958-1974) y reconstruccion (1956-1961) de
radiotelescopios
, junto con papers sobre instrumentacion y observacion. Por 1961 las tecnicas de calibracion de radio - interferometro desarrollados para el espectroheliografo, por primera vez permitio que un sistema de antena, con 52 " de fan beam , iguale la resolucion angular del ojo humano en una observacion . Con este haz, los componentes de Cygnus A, espaciados 100 ", se pusieron directamente en evidencia, sin la necesidad de repetidas observaciones o del uso de variables en interferometria con sintesis de apertura espaciada.
El nucleo de la fuente extragalactica Centaurus A se resolvio en dos componentes separadas cuyas ascensiones rectas se determinaron con precision con un fan beam de 2,3 minutos a 9,1 cm. Sabiendo que Centaurus A es un sistema compuesto, Bracewell utilizo el haz de 6,7 minutos a 10 cm, del
radiotelescopio
de 64 m del Observatorio Parkes, para asi determinar las declinaciones separadas de los componentes, y, a la par, fue el primero en observar una fuerte polarizacion en una fuente extragalactica (1962) un descubrimiento de importancia fundamental para la estructura y el papel de los campos magneticos astrofisicos . Observaciones posteriores realizadas en Parkes por otros observadores con haces de 14 minutos a mas, a 21 cm y longitudes de onda mas largas, eran compatibles con el
prevista de la dependencia de la rotacion de Faraday si los campos magneticos fueran el agente polarizador.
Un segundo gran
radiotelescopio
(1971) fue disenado y construido en
Stanford
, empleando conceptos avanzados para lograr una resolucion angular de 18 segundos de arco y se aplicarlo, tanto a los estudios solares como galacticos. Las tecnicas de calibracion para esta resolucion de vanguardia empezaron a ser de uso general en la interferometria de radio a traves de los trabajos de exalumnos de Bracewell y de la
Universidad de Stanford
.
Tras el descubrimiento de la radiacion cosmica de fondo, el Dr. Bracewell trabajo en:
- un limite de observacion notable de 1,7 millikelvins , con una considerable importancia teorica para la cosmologia, que se establecio en la
anisotropia
en colaboracion con el estudiante de doctorado E.K. Conklin (1967), trabajo que no se ha mejorado durante muchos anos
- la corecta teoria de un observador relativista en un recinto de cuerpo negro (1968) que se presento en diversos papers de varios autores quienes obtuvieron el mismo resultado
- el movimiento absoluto del Sol a 308 km/s a traves de la radiacion cosmica de fondo que fue medida por Conklin en 1969 , algunos anos antes de la confirmacion independiente.
Con la llegada de la era espacial, Bracewell se intereso en la mecanica celeste, hizo observaciones de la emision de radio del
Sputnik 1
, y presento a la prensa graficos precisos para predecir la trayectoria de los satelites sovieticos, que eran perfectamente visibles, si se supiera cuando y donde mirar. Tras la actuacion desconcertante de
Explorer I
en orbita, publico la primera explicacion (1958-9) de la inestabilidad observada en los giros de los satelites , en terminos de la mecanica de Poinsot de un cuerpo no rigido y la friccion interna . Grabo las senales del Sputnik I, II y III y los analiza en terminos del espin del satelite, la antena de polarizacion, y la propagacion de efectos del medio ionizado, especialmente el efecto Faraday.
Mas tarde (1978, 1979) invento un interferometro giratorio infrarrojo de dos elementos adecuado para el lanzamiento del transbordador espacial en una orbita cercana a Jupiter, con una resolucion de milisegundo de arco , que podria conducir al descubrimiento de planetas alrededor de otras estrellas. Este concepto fue legado y elaborado en 1995 por Angel y Woolf, cuya version de cuatro elementos de doble anulacion de la estacion espacial en el Buscador de Planetas Terrestres (TPF), el candidato de la
NASA
para obtener imagenes de las configuraciones planetarias de otras estrellas.
La produccion de imagenes en
astronomia
condujo a su participacion en el desarrollo de tomografia de rayos X asistida por computadora, donde escaneres comerciales pueden reconstruir imagenes tomograficas mediante el algoritmo desarrollado por Bracewell para la reconstruccion radioastronomicas de exploraciones de fan beams . Este trabajo ha sido reconocido por el Instituto de Medicina, merecio un premio de la Universidad de Sidney, y la medalla de Heinrich Hertz. Bracewell asesoro en el consejo editorial de fundacion de la revista “Journal for Computer-Assisted Tomograpgy” , a la que tambien contribuyo con publicaciones y en las juntas de asesoramiento cientifico en empresas de instrumentacion medica, lo que mantuvo el interes de Bracewell en imagenes medicas, tema que se convirtio en una parte importante de sus conferencias de posgrado sobre imagenes, y forma una parte importante de su texto de 1995 acerca de este tema.
Su amplia experiencia con la optica, la mecanica y el control de los radiotelescopios lo llevo a involucrarse en el campo de la
energia solar termofotovoltaica
en el momento de la crisis de la energia, incluida la fabricacion de reflectores parabolicos de bajo coste y perforados mediante la inflacion hidraulica.
Bracewell es tambien conocido por haber sido el primero en proponer el uso de sondas espaciales interestelares autonomas para la comunicacion entre las civilizaciones alienigenas como una alternativa a los cuadros de dialogo de transmision de radio. Este diseno ha sido apodado "
La Sonda Bracewell
".
Descubrimientos y avances en el analisis de
Fourier
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Como consecuencia de la relacion entre imagenes y el analisis de
Fourier
, en 1983
Bracewell descubrio una nueva factorizacion de la matriz de la transformada discreta de Fourier que condujo a un algoritmo rapido para el analisis espectral
. Este metodo, que tiene ventajas sobre el algoritmo FFT, especialmente para imagenes, se encuentra en "The Hartley transform" (1986), en la patente de EE. UU. 4.646.256 (1987, ahora en el dominio publico), y en mas de 200 documentos tecnicos de diversos autores que se han estimulado por el descubrimiento. Metodos analogos para la creacion de una transformada de Hartley, primero con la luz y mas tarde con las microondas, se demostraron en el laboratorio y permitio la determinacion de la fase electromagnetica mediante el uso de detectores de ley cuadratica. Una nueva representacion de senales, la transformada Chirplet, se descubrio (1991) y complemento de manera adecuada las representaciones de senal elementales Gabor utilizadas en el analisis espectral dinamico (con la propiedad de satisfacer el minimo ancho de banda de duracion asociado con el principio de incertidumbre). Este avance abrio un nuevo campo en espectros dinamicos de adaptacion con una amplia aplicacion en el analisis de la informacion.
Referencias
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