Центърът за космически полети на Годард на НАСА: Проучване на Земята и космоса чрез дистанционно управление

Основното огледало за космическия телескоп Джеймс Уеб е тествано в гигантската чиста стая на НАСА

Основното огледало за космическия телескоп Джеймс Уеб е тествано в гигантската чиста стая в Центъра за космически полети на Годард на НАСА. (Снимка: НАСА/Франсис Реди (Syneren Technologies))



Центърът за космически полети на Годард (GSFC) на НАСА е най -голямата национална организация на космически учени и инженери, според уебсайт на агенцията . С главен кампус североизточно от Вашингтон, окръг Колумбия, в Грийнбелт, Мериленд, GSFC е управлявал или играл ключови роли в стотици мисии на НАСА, включително Космическият телескоп Хъбъл , Лунен разузнавателен орбитален апарат, спътници Landsat, соларната сонда Parker и мрежата за проследяване и предаване на данни (TDRS).



GSFC също така управлява няколко инсталации на други места, включително:

  • Полетното съоръжение Wallops на източния бряг на Виригиния - изстрелващо място за суборбитални ракети, изследователски балони и изследователски самолети.
  • Институтът за космически изследвания Годард в Ню Йорк - център за изследване на климата.
  • Независимият център за проверка и валидиране на Катрин Джонсън, във Феърмонт, Западна Вирджиния, където се тестват компютърни програми за космически мисии.
  • Комплексът White Sands в Ню Мексико - една от наземните станции за мрежата TDRS.

Център за посетители в кампуса Greenbelt приветства обществеността и управлява образователни програми, а центърът за посетители в Wallops осигурява преглед на стартовете, както и образователни експонати и програми.



Нов изследователски център за космическата ера

GSFC е основана малко след самата НАСА, в края на 1958 г. Както обяснява Алфред Розентал в своята публикация от 1968 г. Венчър в космоса: Ранни години на Центъра за космически полети на Годард “(НАСА, 1968 г.) GSFC осигури институционална база за експерти от военни проекти, като например спътниковата програма на ВМС Vanguard и работата на армията по космическата комуникация, които бяха прехвърлени в новата гражданска космическа агенция. На Центъра беше възложен и дълъг списък от други задължения, включително теоретични изследвания, разработване на инструменти за полети в космоса, интерпретация на научни резултати от летателни програми и администриране на договори.

За разлика от някои други центрове на НАСА, като Глен и Ленгли, които се основават на утвърдени въздухоплавателни съоръжения, Годард е създаден специално за работа по космически изследвания.

Свързани: Прочетете за честването на 60 -годишнината на Годард



Изграждането на новия център започва през 1959 г. върху земя, която преди е била собственост на Министерството на земеделието на САЩ. През март 1961 г. центърът беше официално посветен и кръстен в чест на американския пионер на ракетите Робърт Х. Годард , 35 години след като изстрелва първата успешна ракета на течно гориво в Обърн, Масачузетс.

Днес, според уебсайта на Центъра, основният кампус на Годард се състои от повече от 34 сгради в кампус, заемащ 1270 декара. Всички инсталации на Годард, заедно, работят повече от 10 000 души, посочва Центърът в своето Годишен отчет за 2018 г. .

Въздушен изглед на НАСА



Въздушен изглед на космическия център Goddard на НАСА в Грийнбелт, Мериленд.(Снимка: НАСА Годард/Бил Хрибик)

Забележителни ранни постижения

Хронология на НАСА на Мисии на Годард изброява 104 изстрелвания през първото си десетилетие (1959-1969 г.), включително 40 спътника Explorer за измерване на космическата среда около Земята, 10 метеорологични спътника TIROS, пет орбитални слънчеви обсерватории, три комуникационни спътника Syncom, пет орбитални геофизични обсерватории, осем ESSA облачни снимки сателити, два орбитални астрономически обсерватории и четири спътника за технологични приложения. Различни технически проблеми засегнаха някои от тези ранни мисии, но повечето бяха успешни.

Ранните изследователски спътници на Годард откриха новото поле на космическата физика, като измерват магнитното поле на Земята и показват как Магнитното поле на Земята отклонява повечето частици на слънчевия вятър около Земята, като същевременно улавя някои частици в радиационните пояси на Ван Алън.

Свързани: Прочетете повече за семейство Делта

Екипи на Goddard управляват изстрелването на 1960 г. на първия комуникационен спътник - огромен баланен балон, наречен Echo, който отразява радиопредаванията обратно на Земята, както и първите международни космически спътници: Ariel, в сътрудничество с Обединеното кралство, и Alouette I, с Канада, и през 1962 г. Ариел и Алует са пионери в партньорството „без размяна на средства“, при което партньорите допринасят за услугите и оборудването на даден проект, но никой от партньорите не плаща на останалите с пари. Тази подредба се използва и до днес в проекти като Международната космическа станция.

Инженерите на Goddard организираха създаването на ракетата Delta като средство за изстрелване на малки и средни полезни товари в земната орбита и я използваха за много от ранните изстрелвания на Goddard. Сред много по -късни варианти на дизайна, Делта II се превърна в „работен кон в индустрията“ със 155 стартирания от 1989 до 2018 г., според Боинг .

Усилвател Delta II на ВВС на САЩ с GPS сателит.

Усилвател Delta II на ВВС на САЩ с GPS сателит. Инженерите на Goddard разработиха ракетата Delta, която беше използвана за множество изстрелвания.(Изображение кредит: снимка на AIr Force на САЩ)

Ключът към всичко това: комуникация

Сателит на ниска околоземна орбита прекарва само няколко минути в обсега на която и да е една проследяваща станция, така че са необходими много станции, за да поддържат връзка с плавателен съд в рамките на една орбита. Както историкът на НАСА Лейн Уолъс обяснява в книгата си Мечти, надежди, недвижими имоти , “(НАСА, 1999 г.), през десетилетията Годард е организирал поредица от световни мрежи от антени на Земята за комуникация с космически кораби на орбита, давайки пример за международно сътрудничество по технически проекти.

Мрежата Mindrack на Goddard, създадена за първите спътници, започващи през 50 -те години на миналия век, доведе до мрежата за космически полети на Меркурий от 60 -те години на миналия век, със седем наземни станции и два кораба в морето, комуникиращи със соло астронавти в капсули с Меркурий. Комуникацията между наземните станции зависи от телефонните линии, които могат да се провалят. И така, по време на Проект Близнаци , който изпрати екипажи от двама души в орбита в средата на 60-те години, Годард поддържа резервен център за управление на мисии, който може да поеме от Хюстън, ако е необходимо.

За да се справи с изтеглянето на големи данни от първите роботизирани космически обсерватории, Годард създаде нова мрежа за сателитно проследяване и събиране на данни (STADAN), с антени с ширина до 85 фута (25 метра) на 21 места по света. Сателитите на Goddard's Applications Technology (ATS) демонстрират концепцията за използване на спътници в орбита за предаване на съобщения между космически кораби и земни станции. ATS доведе до TDRSS, сателитната система за проследяване и предаване на данни, която сега включва 10 спътника в геосинхронни орбити, осигуряващи почти непрекъсната комуникация с Международната космическа станция, космическия телескоп Хъбъл и други космически кораби.

Годард също така управлява мрежата в близост до Земята на повече от 15 наземни станции, управлявани с търговска цел в света за комуникация с орбитални космически кораби, и комуникационната мрежа на НАСА (NASCOM), която изпраща данни между контролните центрове. Според годишния си доклад за 2018 г. Годард работи върху космическите комуникации, използвайки лазерна светлина, която може да предава повече данни в секунда от радиовълните.

Годард

Центърът за интеграция на мрежи на Годард, изобразен тук, ръководи цялата координация за комуникационна поддръжка космическо-земно пространство за Международната космическа станция и осигурява пълно комуникационно покритие чрез космическата мрежа на НАСА.(Снимка: НАСА Годард)

Земята и космоса в дълбочина

Започвайки през 70 -те години, работата на Годард се разраства, за да включва по -дълбоки гледки в космоса и по -задълбочено изследване на Земята с помощта на роботизирани космически кораби.

Орбиталните слънчеви обсерватории наблюдават слънцето в ултравиолетова, рентгенова и гама лъчи, които не могат да се видят от обсерваториите на земята, тъй като тези дължини на вълните са блокирани от Земната атмосфера . The Слънчев слънчев Макс наблюдава слънчеви изригвания и също е ремонтиран от астронавти на космически совалки през 1984 г., проправяйки пътя за бъдещо обслужване на орбита на космическия телескоп Хъбъл.

Сателитът Ухуру, разработен в Годард, стартира през 1970 г. и откри Cygnus X-1, първият наблюдаван обект, за който се смята, че съдържа черна дупка. Ръководителят на проекта на Ухуру в Годард, Марджори Таунсенд, беше първата жена да управлява сателитен проект на НАСА.

Други спътници на Годард, чувствителни към рентгенови и гама лъчи, установяват връзката между галактиките и мистериозните мощни източници на светлина, наречени квазари. Сателитите също анализираха газа в купове галактики, откриха нови пулсари и откриха гама-изблици.

Друго постижение на Годард е международният спътник на ултравиолетовия изследовател, който стартира през 1978 г. и включва нов тип стабилизиращ жироскоп, който по -късно беше използван на космическия телескоп Хъбъл. Сателитът демонстрира и нова „прозрачна“ софтуерна система, позволяваща на гост -астрономите да използват телескопа.

Сателитът Cosmic Background Explorer (COBE), стартиран през 1989 г., направи първото прецизно измерване на космическия микровълнов фон, известен още като последващото сияние от Големия взрив. Ученият от GSFC Джон Матер сподели Нобелова награда за физика за 2006 г. за проекта.

Ранните метеорологични спътници летяха на относително ниски земни орбити, способни да снимат определен географски регион само когато преминават над него. През 1975 г. GSFC разработи първия геостационарен оперативен екологичен спътник (GOES), който летеше във висока орбита, която го поддържаше почти неподвижен над географската дължина на Северна Америка. Серията GOES е напреднала през няколко поколения подобрения, което води до спътниците GOES-16 и GOES-17, които днес наблюдават западното полукълбо. След като са построени и изстреляни, спътниците GOES се предават на Националната администрация за океани и атмосфера (NOAA) за ежедневна работа.

Ранен геосинхронен спътник на Годард, ATS-3 , направи първата космическа цветна снимка на цялото полукълбо на Земята през 1967 г. И инструмент на Nimbus 7 на Goddard потвърди съществуването на озонова „дупка“ над Антарктида през 1985 г.

Неотдавнашно минало, настояще и бъдеще

Основният кампус на Годард има редица специализирани тестови и производствени съоръжения , включително:

  • Центрофуга, която може да изложи 5000 паунда. (2,268 килограма) хардуер на космически кораби до 30 g.
  • Реверберационна камера, която може да генерира до 150 децибела звук, подлагайки хардуера на нивата на шума при изстрелване на ракета.
  • Камера за космическа среда, която може да постигне широк диапазон от вакуумни и топлинни условия.
  • Съоръжението за магнитни изпитания на космически кораби, със система от магнитни бобини, която може да анулира магнитното поле на Земята.
  • Чистата стая на High Bay, подходяща за окончателно сглобяване на космически кораб, най -големия по рода си в света, с обем от 1,3 милиона кубически фута (36 800 кубически метра).

Годард участва в над 50 текущи проекта за космически полети. Сред тях космическият телескоп Хъбъл и Лунният разузнавателен орбитален център имат своите центрове за управление на мисиите в кампуса на GSFC. Две работещи в момента сонди на Марс, Curiosity и MAVEN, носят научни инструменти, разработени от Goddard. Транзитният спътник за изследване на екзопланети (TESS), който от 2018 г. търси планети около други звезди, е под управлението на Годард.

Мисиите на Годард, които се подготвят за стартиране, включват Landsat 9, последният от поредицата спътници за наблюдение на Земята, датиращи от 1972 г .; космическият телескоп Джеймс Уеб (в сътрудничество с европейските и канадските космически агенции); Люси, а мисия за изследване на троянските астероиди, които съпътстват Юпитер; и WFIRST (широколентов инфрачервен телескоп за изследване) , който трябва да изобразява големи области от небето 1000 пъти по -бързо от Хъбъл.

Ако сте виждали особено красива анимация за това как работи слънчевото затъмнение или какво прави фазите на Луната, това може да е дошло от Студио за научна визуализация на Годард , която произвежда неподвижни изображения и анимации въз основа на данни, събрани от мисиите на НАСА.

Wallops: Малки и приключенски

Относително малки ракети, наречени звучащи ракети, летят до надморска височина от 100 до 1400 километра от полетното съоръжение на НАСА Wallops, на остров Уолопс, Вирджиния. Wallops възникна като съоръжение за изпитване на ракети в края на Втората световна война и е поставен под управлението на Годард през 1981 г.

Звуковите ракети осигуряват икономичен начин за тестване на космически инструменти и проучване на пространства в космоса, които не могат да бъдат достигнати със самолети, балони или орбитални космически кораби. До края на 2018 г. Wallops е бил домакин на над 116 000 изстрелвания, според годишния доклад на Goddard за 2018 г.

В непосредствена близост до операциите на НАСА на остров Уолопс е Средноатлантически регионален космодрум (MARS), където ракетите Antares са изстреляли товарни модули Cygnus към Международната космическа станция. MARS се управлява от Британската общност на Вирджиния.

Ракета Northrop Grumman Antares с космически кораб Cygnus, видяна при изгрев слънце на 16 април 2019 г. в НАСА

Ракета Northrop Grumman Antares с космически кораб Cygnus, видяна при изгрев слънце на 16 април 2019 г. в полетното съоръжение на НАСА Wallops във Вирджиния.(Изображение: НАСА/Бил Ингълс)

ГИС: Климатични изследвания в Ню Йорк

The Институтът за космически изследвания Годард (ГИСС) е създадена в ранните дни на НАСА под ръководството на физика Робърт Джастроу, който през 1950 -те години е вършил теоретична работа за сателитната програма Vanguard на Военноморската изследователска лаборатория.

Когато екипът на Vanguard беше включен в новия център на НАСА Годард, Джастроу убеди мениджърите на НАСА, че отделът за теоретични изследвания трябва да бъде разположен близо до големи изследователски университети, за да привлече академични изследователи. През 1961 г. GISS започва работа в офиси в Ню Йорк близо до Колумбийския университет.

В края на 60 -те години ГИСС се премести на няколко пресечки до сградата, която сега заема. Тази сграда по -късно стана известна, защото на приземния й етаж се намира ресторант Том, редовният обект на герои от телевизионния сериал „Seinfeld“.

През първите си години, при Ястроу, институтът се концентрира върху астрофизиката и планетарната наука. При Джеймс Хансен, директор от 1981 до 2013 г., и неговия наследник, Гавин Шмит, изследванията на GISS се насочиха към изменението на климата и други глобални аспекти на околната среда на Земята.

Допълнителни ресурси: