Przełomowe odkrycia kobiet w energetyce

Z okazji Międzynarodowego Dnia Kobiet przedstawiamy Wam sylwetki kobiet, których dorobek naukowy przyczynił się do przełomów w dziedzinie energetyki. 

Edith Clarke

Inżynierka elektryczna, 1883-1959

Wynalazki Clarke zmieniły świat elektrotechniki na świecie. Jako pierwsza kobieta uzyskała tytuł inżyniera elektryki na Massachusetts Institute of Technology. Jako inżynierka w General Electric wynalazła i opatentowała kalkulator Clarke – urządzenie, które rozwiązuje problemy z liniami przesyłowymi energii elektrycznej. Wśród wielu swoich osiągnięć była pierwszą kobietą, która wygłosiła referat na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Instytutu Inżynierów Elektryków, pierwszą kobietą, która wykładała inżynierię na Uniwersytecie w Teksasie i pierwszą kobietą, która była członkiem Amerykańskiego Instytutu Inżynierów Elektryków.

 

Alice Parker

Wynalazczyni, 1895 – ?

Alice Parker, afroamerykańska wynalazczyni, opatentowała piec gazowy w 1919 roku. Jej patent obejmował również pomysł wykorzystania kanałów powietrznych do dostarczania ciepła w całym domu. Chociaż niewiele o niej wiemy, jej projekt położył podwaliny pod różne formy centralnego ogrzewania, których nadal używamy w naszych domach i firmach.

 

Maria Skłodowska-Curie

Chemiczka i fizyczka, 1867-1934

Praca Skłodowskiej-Curie pomogła ukształtować świat, który znamy dzisiaj. Odkryła istnienie dwóch pierwiastków: polonu i radu. Jako pierwsza zauważyła, że ​​promienie uranu powodują, że powietrze wokół próbki przewodzi prąd. Ukuła też termin radioaktywność. Curie została pierwszą kobietą, która zdobyła nagrodę Nobla, pierwszą osobą, która zdobyła dwie nagrody Nobla i jedyną, która wygrała w dwóch różnych naukach (fizyce i chemii). Podczas I wojny światowej opracowała mobilne aparaty rentgenowskie i strzykawki z gazem radonowym do sterylizacji ran, aby pomóc rannym żołnierzom. Szacuje się, że jej wkład pomógł ponad milionowi rannych żołnierzy. Zaledwie kilka z jej przełomowych osiągnięć to bycie pierwszą kobietą, która otrzymała doktorat na francuskim uniwersytecie, pierwsza profesorka na Uniwersytecie Paryskim, pierwsza kobieta pochowana w paryskim Panteonie na podstawie własnych zasług.

Irène Curie-Joliot

Chemiczka i fizyczka, 1897-1956

Curie-Joliot poszła w ślady swojej matki. Ona i jej mąż, Frédéric Joliot, otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za odkrycie sztucznej radioaktywności. Badania Curie-Joliot nad jądrami radu pomogły utorować drogę do odkrycia rozszczepienia jądrowego przez Otto Han i Lise Meitner. Nic dziwnego, że córka Curie-Joliot również zajmuje się nauką. Hélène Langevin-Joliot jest profesorką fizyki jądrowej w Instytucie Fizyki Jądrowej Uniwersytetu Paryskiego i rzeczniczką kobiet zajmujących się naukami ścisłymi.

Lise Meitner

Fizyczka, 1878-1968

Meitner badała pierwiastki radioaktywne z Otto Hahnem. Po tym jak Hahn odkrył, że atomy uranu rozszczepiają się podczas bombardowania neutronami, Meitner obliczyła energię uwolnioną w wyniku reakcji i nazwała ją „rozszczepieniem jądrowym”.

Katharine Burr Blodgett

Fizyczka i chemiczka, 1898 – 1979

Kiedy Katharine Burr Blodgett została pierwszą kobietą-naukowcem zatrudnioną przez General Electric Research Laboratories w 1918 roku. W wieku zaledwie 20 lat miała już tytuł magistra. Mając nadzieję na rozwój swojej kariery w GE, na krótko wyjechała, aby studiować na Uniwersytecie Cambridge i została pierwszą kobietą, która uzyskała stopień doktora w fizyce. W GE Blodgett współpracowała z dr Irvingiem Langmuirem, przyszłym laureatem Nagrody Nobla, nad projektem polegającym na nałożeniu powłok o grubości pojedynczej cząsteczki na szkle, aby zmniejszyć odblaski. Nakładając wystarczającą ilość tych monomolekularnych warstw, Blodgett uzyskała niewidzialne szkło, które nie rzuca żadnych odbić. Ten proces, zabezpieczony patentem w 1939 roku wymieniającym ją jako „wynalazcę”, był od tamtego czasu stosowany do wszystkich rodzajów szkła, w tym do teleskopów, mikroskopów, okularów, aparatów fotograficznych i projektorów. Jej monowarstwy były tak cienkie – z 35 000 warstwami potrzebnymi do równej grubości kartki papieru – że musiała wymyślić metodę ich pomiaru.

Prace Blodgett można uznać za fundamentalne dla co najmniej dwóch obszarów efektywności energetycznej i odnawialnych źródeł energii: paneli słonecznych z powłokami, które zwiększają ich wydajność i sprawiają, że są wodoodporne oraz oświetlenia LED i OLED, gdzie cienkie warstwy powłoki poprawiają przewodność elektryczną na szkle i innych podłożach. Jej długa kariera obejmuje wiele innych odkryć naukowych, od lepszych masek przeciwgazowych po skuteczniejsze odladzacze do skrzydeł samolotów. Podczas II wojny światowej wynalazła również nowe i ulepszone zasłony dymne. W wolnym czasie Katherine była zapaloną aktorką teatralną i członkinią Schenectady Civic Players w swoim rodzinnym stanie Nowy Jork. Wśród wielu wyróżnień za swoje osiągnięcia została wybrana do National Inventors Hall of Fame w 2007 roku.

 

Maria Telkes

Biofizyczka i wynalazczyni, 1900 – 1995

Kariera urodzonej na Węgrzech Marii Telkes w dziedzinie badań i rozwoju energii słonecznej przyniosła jej przydomek „Królowej Słońca”. Telkes zdobyła tytuł licencjata i doktora nauk na Uniwersytetecie w Budapeszcie. Była tam wykładowczynią, kiedy wizyta w Stanach Zjednoczonych w 1924 roku zmieniła jej życie. W kolejnym roku przeniosła się do Ohio, dołączając do Cleveland Clinic Foundation jako biofizyczka. Jej praca tam z George’em Washingtonem Crile’em, wybitnym chirurgiem, zaowocowała opracowaniem urządzenia fotoelektrycznego do pomiaru fal mózgowych.

Jej praca z Crile sprawiła, że ​​została zauważona przez New York Times w 1934 roku. Pięć lat później Telkes dostała obywatelstwo amerykańskie i pracowała w Westinghouse Electric nad badaniami związanymi z energią słoneczną. Rok później zaczęła pracę w Massachusetts Institute of Technology, gdzie jej zadaniem było zaprojektowanie modelowego domu wykorzystującego system grzewczy zasilany energią słoneczną zamiast paliw kopalnych. Kiedy II wojna światowa przerwała te prace, wynalazła i opatentowała zestaw do awaryjnego odsalania wody morskiej, która służyła do picia dla pilotów i żołnierzy osiadłych na rozległym Pacyfiku. Wynalazek wykorzystywał energię słoneczną.

Po wojnie wznowiła pracę i rzeczywiście stworzyła pierwszy system ogrzewania domu zasilany energią słoneczną, projektując „Dover Sun House” z architektem Eleanor Raymond pod koniec lat czterdziestych. Pięć lat później stworzyła piec zasilany energią słoneczną, a do 1980 r. Pomagała Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych w stworzeniu pierwszej rezydencji wykorzystującej energię słoneczną. Maria Telkes była słusznie nazywana Królową Słońca – jej dziedzictwo jest widoczne na dachach i farmach słonecznych w całym kraju, który obecnie opiera się na czystej, odnawialnej energii słońca.

 

Chien-Shiung Wu

Fizyczka, 1912-1997

Znana jako „Królowa Badań Jądrowych” Wu była chińsko-amerykańską fizyczką eksperymentalną i członkinią Projektu Manhattan. Po wojnie przeprowadziła „eksperyment Wu”, który był sprzeczny z hipotetycznym prawem parytetu zachowania; praca ta przyniosła jej pierwszą Nagrodę Wolfa w 1978 roku. Była pierwszą kobietą przewodniczącą Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego i pierwszą profesorką fizyki na Uniwersytecie Princeton.

 

Stephanie Kwolek

Chemiczka i wynalazczyni, 1923 – 2014

Jako dziecko Stephanie Kwolek, pochodząca z południowo-zachodniej Pensylwanii, aspirowała do kariery w projektowaniu mody, ale jej zdolności matematyczne i przyrodnicze przezwyciężyły i zdecydowała się na karierę medyczną. Lata II wojny światowej spędziła w Margaret Morrison Carnegie College w Pittsburghu, gdzie uzyskała tytuł licencjata w dziedzinie chemii. Wkrótce dostała pracę w laboratorium włókien tekstylnych firmy DuPont, z planem zaoszczędzenia pieniędzy na szkołę medyczną – dopóki laboratorium badawcze DuPont nie zachęciło jej do podjęcia pracy, która miała zmienić świat.

Badania Kwolek dotyczyły włókien syntetycznych na bazie ropy naftowej, a do 1965 roku odkryła polimery ciekłokrystaliczne, z których można było formować włókna o niesamowitej wytrzymałości – wynalazek znany jako Kevlar®. Te włókna syntetyczne były podstawą kamizelek kuloodpornych z kevlaru, które po raz pierwszy wprowadzono na rynek w 1975 roku. Obecnie, obok ponad 200 innych zastosowań, kevlar i inne włókna aramidowe są często używane w lekkich kompozytach łopatek turbin wiatrowych. Te polimery o małej gęstości mają doskonałą stabilność środowiskową i termiczną oraz odporność na uderzenia, a także pomagają zminimalizować ciężar łopatek, zwiększając efektywność transferu energii.

Kwolek pracowała w firmie DuPont przez ponad 40 lat i został odznaczona Medalem Lavoisiera firmy za wybitne osiągnięcia techniczne. Została wprowadzona do National Inventors Hall of Fame w 1995 roku i National Women’s Hall of Fame w 2003 roku. Kwolek była również znana z mentoringu kobiet w nauce i wkładu w edukację naukową dzieci.

 

Annie Easley

Informatyczka, matematyczka i badaczka rakiet, 1933 – 2011

Annie Easley była utalentowaną matematyczką, która przez całe życie przekraczała bariery. Swoją karierę rozpoczęła w 1955 roku w Narodowym Komitecie Doradczym ds. Aeronautyki (NACA) jako „ludzki komputer”, który ręcznie wykonywał obliczenia dla naukowców, opierając się na tabelach i dużych maszynach liczących. W tym czasie była jedną z zaledwie czterech osób pochodzenia Afroamerykańskiego w NACA, który zatrudniał 2500 pracowników. Kiedy program kosmiczny się rozpoczął, nastąpiło przekształcenie NACA w NASA, a następnie użycie komputerów zamiast suwaków logarytmicznych. Easley pracowała w ośrodku NASA w Cleveland, wspierając rozwój rakiety Centaur. Zaangażowała się także w przełomowe badania nad energią. Opracowała i wdrożyła kod komputerowy służący do analizy i rozwiązywania problemów energetycznych zarówno w kosmosie, jak i na Ziemi. Jej praca obejmowała projekty dotyczące energii słonecznej i wiatrowej oraz technologię akumulatorów stosowaną we wczesnych pojazdach hybrydowych. Później w swojej karierze Easley miała już dość ubioru NASA, który zmuszał kobiety do noszenia spódnic, sukienek i szpilek. Pewnego dnia wraz ze swoją przełożoną podjęły postanowienie, a następnego ranka obie pojawiły się w spodniach. „To wywołało spore zamieszanie” – powiedział Easley. Chciała, aby najważniejszym elementem było nie to co nosisz, ale to co tworzysz.

 

Olga Gonzalez-Sanabria

Inżynierka chemiczka i wynalazczyni

Olga González-Sanabria nie zna granic. Urodzona w Puerto Rico, gdzie uzyskała tytuł licencjata, González-Sanabria uzyskała tytuł magistra inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Toledo w Ohio. W 1979 roku rozpoczęła 32-letnią karierę w NASA Glenn Research Center w Cleveland. González-Sanabria był częścią zespołu, który opracował akumulatory niklowo-wodorowe o długim cyklu życia, które jako pierwsze zasilały energię elektryczną na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), w której załoga jest stale obecna od 2000 r. Baterie odgrywają kluczową rolę za każdym razem, gdy ISS krąży wokół Ziemi. Na jednej 90-minutowej orbicie ISS jest oświetlona światłem słonecznym przez zaledwie 55 minut, a energia słoneczna zasila jej system elektryczny. Przez pozostałe 35 minut ISS znajduje się w cieniu Ziemi, więc do zasilania wykorzystuje energię zmagazynowaną przez baterie. Ten system zasilania umożliwił statkowi ISS nieprzerwaną obsługę załogi od 2000 r. I pomógł w ułatwieniu badań nad energią słoneczną i pałeczką.

W trakcie swojej cenionej kariery González-Sanabria została najwyższym rangą latynoskim urzędnikiem NASA Glenn Research Center i zdobyła Medal NASA Exceptional Service (1993) oraz medal NASA for Outstanding Leadership (2002). Otrzymała również miejsce w Ohio Women’s Hall of Fame. Obecnie na emeryturze z NASA González-Sanabria pracuje jako konsultantka.

 

Esther Sans Takeuchi

Naukowczyni i pedagożka,  1953-

Niewielu osobom można przypisać ratowanie życia na skalę przemysłową, ale Esther Takeuchi właśnie to robi. W połowie lat osiemdziesiątych Takeuchi podjęła wyzwanie zwiększenia mocy baterii używanych do zasilania wszczepianych defibrylatorów serca (ICD), małych urządzeń umieszczanych wewnątrz ciała wymagających sporadycznego wstrząsu w celu regulacji bicia serca. Kłopot polegał na tym, że skąpe napięcie w tych bateriach było ledwo wystarczające, aby wykonać zadanie; bateria wyczerpała się zaledwie po roku, co wymagało poważnego zabiegu chirurgicznego w celu wszczepienia nowego.

Takeuchi zmieniła to dzięki badaniom w Greatbatch, Inc. Zastosowała nowe materiały katodowe, wysoce przewodzące elektrolity i nowatorską konstrukcję ogniw, która umożliwiła powstanie nowego typu baterii litowo-srebrowo-wanadowej (Li / SVO) tej samej wielkości co poprzedni model — i milion razy potężniejszy. Zamiast roku, bateria Takeuchi wytrzymała pięć lat – nowsze generacje działają jeszcze dłużej. Każdego roku wszczepia się ponad 300 000 ICD, aby pomóc w utrzymaniu zdrowego bicia serca.

W trakcie swojej kariery Takeuchi otrzymała ponad 140 patentów. Obecnie pełni funkcję głównego naukowca w Brookhaven National Laboratory w Departamencie Energii, gdzie opowiada się za badania w dziedzinie akumulatorów w zastosowaniach od medycyny po pojazdy. Jej badanie obejmują także prace nad magazynowaniem energii na dużą skalę i odnawialnymi formami wytwarzania energii.

Takeuchi wykłada również na Uniwersytecie Stony Brook, gdzie wśród jej studentów jest wiele młodych kobiet. „Lubię być dla nich wzorem do naśladowania”, mówi, „pokazując, że jako kobieta można odnieść sukces w nauce”.

 

Frances Arnold

Inżynierka chemiczka i laureatka Nagrody Nobla,  1956-

Córka fizyka jądrowego, Francesa Arnolda, była zachęcana, by skierować swój bystry umysł w dowolnym wybranym przez siebie kierunku. Po ukończeniu Uniwersytetu Princeton na wydziale inżynierii mechanicznej, pracowała jako inżynierka w Instytucie Badań nad Energią Słoneczną w Kolorado oraz w Brazylii i Korei Południowej. Zrobiła doktorat z inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Tam połączyła swoje zainteresowanie biopaliwami z rozwijającą się dziedziną biotechnologii. Arnold rozpoczęła prace nad modyfikacją DNA enzymów, a następnie wstawieniem ich do bakterii, które dalej zmieniają enzymy, aż zostaną zoptymalizowane tak, aby służyły jako katalizatory w tworzeniu czystszych paliw.

Pionierska praca Arnold wykorzystująca ukierunkowaną ewolucję do inżynierii enzymów została zastosowana nie tylko do biopaliw, ale także do produktów tak różnorodnych, jak detergenty do prania i środki kontrastowe do rezonansu magnetycznego. W rezultacie ona i jej prace zostały uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2018 roku, co czyni Arnold piątą kobietą, która otrzymała nagrodę w dziedzinie chemii i 17. laureatką Nagrody Nobla w dziedzinie nauk ścisłych.

Chociaż chemia jest dziedziną zdominowaną przez mężczyzn, Arnold, która jest obecnie profesorką i badaczką w CalTech, widzi zupełnie inną przyszłość: „W chemii jest wiele genialnych kobiet… Przewiduję, że zobaczymy stały strumień Nagród Nobla z chemii przyznawanych kobietom ”.

źródła: 

Artykuł to tłumaczenie tekstów:

Women’s History Month 2020: Women Scientists Shaping Energy, www.energy.gov (Katharine Burr Blodgett, Maria Telkes, Annie Easley, Esther Sans Takeuchi, Olga Gonzalez-Sanabria, Frances Arnold)

oraz 

Women’s History Month: Women in Energy, www.entergynewsroom.com (Edith Clarke, Alice Parker, Marie Curie, Irène Curie-Joliot, Lise Meitner, Chien-Shiung Wu)