Gerard Kitchen O'Neill (6 de febrer de 1927 – 27 d'abril de 1992) va ser un físic americà i activista espacial. Com a membre de la facultat de la Universitat de Princeton, ell va inventar un dispositiu anomenat anell d'emmagatzematge de partícules per experiments de física d'alta energia. Més tard, va inventar un llançador magnètic anomenat catapulta electromagnètica. En la dècada de 1970, va desenvolupar un pla de construcció d'assentaments humans en l'espai exterior, incloent un disseny d'hàbitat espacial conegut com a cilindre O'Neill. Va fundar la Space Studies Institute, una organització dedicada al finançament de la investigació en indústria i colonització espacial.
O'Neill va començar a investigar en física de partícules d'alta energia a Princeton el 1954 després de rebre el seu doctorat de la Universitat Cornell. Dos anys més tard, va publicar la seva teoria d'un anell d'emmagatzematge de partícules. Aquesta invenció permet els experiments de física de partícules a energies molt més grans que havien estat prèviament possible. el 1965, a la Universitat Stanford, va realitzar el primer experiment de feix de col·lisions.
Mentre ensenyava física a Princeton, O'Neill es va interessar en la possibilitat que els éssers humans podrien sobreviure i viure en l'espai exterior. Ell va investigar i va proposar una idea futurista per l'assentament humà en l'espai, el cilindre O'Neill, en la "The Colonization of Space", el seu primer article sobre el tema. Ell va fer una conferència sobre la indústria espacial a Princeton el 1975. Molts dels activistes post-Apollo van assistir-hi. O'Neill va muntar el seu primer prototip de catapulta magnètica amb el professor Henry Kolm el 1976. Segons la seva opinió, les catapultes magnètiques són elements bàsics per a l'extracció de recursos minerals de la Lluna i asteroides. El seu llibre premiat The High Frontier: Human Colonies in Space va inspirar una generació de defensors d'exploració espacial. Va morir de leucèmia el 1992.
Naixement, l'educació i la vida familiar O'Neill va néixer a Brooklyn, Nova York en el 6 de febrer de 1927 per Edward Gerard O'Neill, un advocat, i Dorothy Lewis O'Neill (Kitchen de soltera)."Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present"Gerard K(itchen) O'Neill" Contemporary Authors Online No tenia germans. La seva família es va traslladar a Speculator, Nova York quan el seu pare es va retirar temporalment per motius de salut. Per a l'escola secundària, O'Neill va assistir a la Newburgh Free Academy a Newburgh, Nova York. Mentre que era un estudiant va editar el diari de l'escola i va començar a treballar com a locutor de notícies en una estació de ràdio local. Es va graduar el 1944, durant la IIa Guerra Mundial, i es va allistar a la Marina dels Estats Units en el seu 17è aniversari. La Marina el va formar com a tècnic de radar, que va despertar el seu interès per la ciència.
Després de ser donat de baixa honorablement el 1946, O'Neill va estudiar una llicenciatura en física i matemàtiques al Swarthmore College. Com que de nen havia discutit les possibilitats dels éssers humans en l'espai amb els seus pares, a la universitat li agradava treballar en les equacions de coets. No obstant això, no veia la ciència espacial com una opció per a una carrera en la física, triant en el seu lloc de perseguir la física d'alta energia. El 1950 es va graduar amb honors Phi Beta Kappa. O'Neill va realitzar els seus estudis de postgrau a la Universitat Cornell amb l'ajuda d'una companyonia de la Comissió de l'Energia Atòmica, i va ser guardonat amb un doctorat en física el 1954.
O'Neill es va casar amb Sylvia Turlington, també graduada a Swarthmore, el juny de 1950."Sylvia Turlington Wed at Her Home" New York Times Van tenir un fill, Roger, i dues filles, Janet i Eleanor, abans del seu matrimoni va acabar en divorci el 1966.
Una de les activitats preferides d'O'Neill era volar. Ell va dur a terme certificacions d'instruments, tant en vol propulsat com en planador i va assolir el FAI Diamond Badge, un premi de vol sense motor.O'Neill The High Frontier 1977, back matter Durant el seu primer vol de planador entre països a l'abril de 1973, que va comptar amb l'assistència en terra per Renate "Tasha" Steffen. Havia conegut Tasha, que era 21 anys més jove que ell, prèviament a través de la YMCA International Club. Es van casar l'endemà del seu vol. Van tenir un fill, Edward O'Neill.
Recerca en física d'alta energia Després de graduar-se a Cornell, O'Neill va acceptar un lloc com a professor a la Universitat de Princeton. Hi va començar a investigar temes de física de partícules d'alta energia. El 1956, el seu segon any d'ensenyament, va publicar un article de dues pàgines en què la teoria que les partícules produïdes per un accelerador de partícules podrien emmagatzemar-se durant uns pocs segons en un anell d'emmagatzematge. Les partícules emmagatzemades llavors podrien ser dirigides per col·lidir-se amb un altre feix de partícules. Això augmentaria l'energia de la col·lisió de partícules sobre el mètode anterior, que dirigeix el feix a un blanc fix. Les seves idees no van ser acceptades immediatament per la comunitat de físics.
O'Neill es va convertir en un professor ajudant a Princeton el 1956, i va ser promogut a professor associat el 1959. Va visitar la Universitat Stanford el 1957 per conèixer el professor Wolfgang K. H. Panofsky. Això va resultar en una col·laboració entre Princeton i Stanford per construir el Colliding Beam Experiment (CBX). Amb una subvenció de 800.000 dòlars dels EUA per l'Office of Naval Research, la construcció dels primers anells d'emmagatzematge de partícules va començar el 1958 al the Stanford High-Energy Physics Laboratory. Ell va descobrir com capturar les partícules i, bombant l'aire per produir un buit, i emmagatzemar-les el temps suficient per experimentar-hi. "Gerard K. O'Neill" Notable Scientists: From 1900 to the Present El CBX va emmagatzemar el seu primer feix en el 28 de març de 1962. O'Neill es va convertir en catedràtic de física el 1965.
miniatura|El túnel Stanford Linear Accelerator de dos quilòmetres de llarg
En col·laboració amb el Burton Richter, O'Neill va realitzar el primer experiment de col·lisió en feix de física el 1965. En aquest experiment, els feixos de partícules del Stanford Linear Accelerator es van recollir en els seus anells d'emmagatzematge i llavors es van dirigir per xocar a una energia de 600 MeV. Al mateix temps, aquesta era la més alta energia involucrada en una col·lisió de partícules. Els resultats van demostrar que la càrrega d'un electró està continguda en un volum de menys de 100 atòmetres a través. O'Neill va considerar el dispositiu per a ser capaç amb pocs segons d'emmagatzematge, però, mitjançant la creació d'un buit encara més fort, altres van ser capaços d'augmentar aquesta xifra a hores. el 1979, ell, amb el físic David C. Cheng, va escriure el llibre de text a nivell de postgrau anomenat Elementary Particle Physics: An Introduction. Es va retirar de l'ensenyament el 1985, però es va mantenir associat amb Princeton com a professor emeritus fins a la seva mort.
Colonització espacial Origen de la idea (1969) miniatura|La NASA preveu una exploració científica ambiciosa a la Lluna. O'Neill va veure un gran potencial en el programa espacial dels Estats Units, especialment en les missions Apollo. Es va implicar en el Astronaut Corps després que la NASA el va obrir a científics civils el 1966. Més tard, quan se li va preguntar per què volia anar a les missions a la Lluna, va contestar, "d'estar viu ara i no prendre-hi part semblaria terriblement miop". Va ser sotmès a rigorosos exàmens mentals i físics de la NASA. Durant aquest temps va conèixer a Brian O'Leary, també un científic candidat a astronauta, que es va convertir en el seu amic.O'Neill The High Frontier 1977, p. 243 O'Leary va ser seleccionat pel Astronaut Group 6 però O'Neill no.Astronaut Biographies: Former Astronauts
O'Neill es va interessar en la idea de la colonització de l'espai el 1969 mentre ensenyava física de primer any a la Universitat de Princeton. Els seus estudiants augmentaven la cínica sobre els beneficis de la ciència a la humanitat a causa de la controvèrsia que envolta la Guerra del Vietnam.O'Neill The High Frontier 1977, p. 233 Per donar-los alguna cosa rellevant per a l'estudi, va començar a partir d'exemples del programa Apollo com les aplicacions de la física elemental. O'Neill va plantejar la qüestió durant un seminari extra que li va donar a alguns dels seus alumnes: "És la superfície d'un planeta realment el lloc adequat per a una civilització en expansió tecnològica?" Les seves investigacions dels alumnes van convèncer que la resposta era no.
miniatura|esquerra|Esfera de Bernal, un "planeta de dins cap a fora"
O'Neill es va inspirar en els treballs escrits pels seus alumnes. Va començar a treballar en els detalls d'un programa de construcció d'hàbitats espacials autosuficients en l'espai lliure. Entre els detalls era la manera de proporcionar als habitants d'una colònia espacial amb un ambient semblant a la Terra. Els seus estudiants van dissenyar gegantines estructures pressuritzades, que giren a la gravetat terrestre aproximada per la força centrípeda. Amb la població de la colònia vivint a la superfície de l'interior d'una esfera o cilindre, aquestes estructures s'assemblaven a "planetes de dins cap a fora". Es va trobar que la contra-rotació dels cilindres eliminaria la necessitat de girar amb l'ús de coets. Aquesta configuració ha estat coneguda com el cilindre O'Neill.
Primera publicació (1970–1974) Buscant una sortida per les seves idees, O'Neill va escriure un article titulat "The Colonization of Space", i durant quatre anys va tractar de publicar-ho Es va presentar a diversos diaris i revistes, fins i tot la Scientific American i el Science, només perquè es va rebutjar pels revisors. Durant aquest temps O'Neill va donar conferències sobre la colonització de l'espai al Hampshire College, Princeton, i altres escoles. Molts dels estudiants i el personal que assistien a les conferències es van entusiasmar amb la possibilitat de viure a l'espai. Una altra sortida per O'Neill per explorar les seves idees va ser amb els seus fills; en caminades al bosc va especular sobre la vida en una colònia espacial. El seu article va aparèixer finalment en l'edició de setembre de 1974 de Physics Today. Va argumentar que les colònies de construcció de l'espai resoldrien diversos problemes importants:
miniatura|Diagrama dels punts de Lagrange en el sistema Terra-Lluna
Fins i tot es van explorar les possibilitats de volar amb planadors dins d'una colònia espacial, trobant que l'enorme volum podria comportar a tèrmiques atmosfèriques.O'Neill 1974 Va calcular que la humanitat podria ampliar aquesta frontera artificial en 20.000 vegades la seva població.O'Neill 1974 Les colònies inicials es construiria en els sistemes Terra-Lluna L4 i L5 dels punts de Lagrange.O'Neill 1974 Els L4 i L5 són punts estables al sistema solar on una nau pot mantenir la seva posició sense gastar energia. El document va ser ben rebut, però molts dels que hi començarien a treballar en el projecte ja havien presentat les seves idees abans que fos publicat. El document va rebre algunes respostes crítiques. Alguns van qüestionar la viabilitat d'aixecar desenes de milers de persones en òrbita i les seves estimacions per a la sortida de producció de colònies inicials.O'Neill The High Frontier 1977, p. 253