NASAs Goddard Space Flight Center: Utforske jord og rom med fjernkontroll

Hovedspeilet for James Webb Space Telescope er testet i det gigantiske rene rommet på NASA

Hovedspeilet for James Webb -romteleskopet er testet i det gigantiske rene rommet ved NASAs Goddard Space Flight Center. (Bildekreditt: NASA/Francis Reddy (Syneren Technologies))





NASAs Goddard Space Flight Center (GSFC) er landets største organisasjon av romforskere og ingeniører, ifølge byråets nettsted . Med et hovedcampus like nordøst for Washington, DC, i Greenbelt, Maryland, har GSFC klart eller spilt sentrale roller i hundrevis av NASA -oppdrag, inkludert Hubble romteleskop , Lunar Reconnaissance Orbiter, Landsat -satellitter, Parker Solar Probe og Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) -nettverket.

GSFC administrerer også flere installasjoner andre steder, inkludert:

  • The Wallops Flight Facility på Viriginias østlige bred - et oppskytingssted for suborbitalraketter, forskningsballonger og forskningsfly.
  • Goddard Institute for Space Studies i New York City - et knutepunkt for klimaforskning.
  • Katherine Johnson Independent Verification and Validation Facility, i Fairmont, West Virginia, hvor dataprogrammer for romoppdrag testes.
  • White Sands Complex i New Mexico - en av bakkestasjonene for TDRS -nettverket.

Et besøkssenter på Greenbelt -campus ønsker publikum velkommen og driver utdanningsprogrammer, og et besøkssenter på Wallops gir visning for lanseringer samt pedagogiske utstillinger og programmer.



Et nytt forskningssenter for romalderen

GSFC ble grunnlagt kort tid etter NASA selv, i slutten av 1958. Som Alfred Rosenthal forklarte i sin publikasjon fra 1968 ' Venture Into Space: Early Years of Goddard Space Flight Center '(NASA, 1968), ga GSFC en institusjonell base for eksperter fra militære prosjekter, for eksempel marinens Vanguard -satellittprogram og hærens arbeid med romkommunikasjon, som ble overført til det nye sivile romfartsorganet. Senteret fikk også en lang liste med andre oppgaver, inkludert teoretisk forskning, utvikling av instrumenter for å fly i verdensrommet, tolkning av vitenskapelige resultater fra flyprogrammer og administrasjon av kontrakter.

I motsetning til noen andre NASA -sentre, som Glenn og Langley, som var basert på etablerte luftfartsanlegg, ble Goddard opprettet spesielt for å arbeide med romforskning.

I slekt: Les om Goddards 60 -årsjubileum



Byggingen av det nye senteret begynte i 1959 på land som tidligere var eid av US Department of Agriculture. I mars 1961 ble senteret formelt dedikert og navngitt til ære for amerikansk rakettpioner Robert H. Goddard , 35 år etter at han lanserte den første vellykkede væskedrevne raketten i Auburn, Massachusetts.

I dag, ifølge senterets nettsted, består hovedgodd -campus av mer enn 34 bygninger på et campus som har 1270 dekar. Alle Goddard -installasjonene tilsammen sysselsetter mer enn 10 000 mennesker, opplyser senteret i sin Årsrapport 2018 .

En luftfoto av NASA



En luftfoto av NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.(Bildekreditt: NASA Goddard/Bill Hrybyk)

Bemerkelsesverdige tidlige prestasjoner

En NASA -kronologi av Goddard -oppdrag viser 104 oppskytninger i det første tiåret (1959-1969), inkludert 40 Explorer-satellitter for å måle rommiljøet rundt jorden, 10 TIROS-værsatellitter, fem bane rundt solobservatorier, tre Syncom-kommunikasjonssatellitter, fem bane rundt geofysiske observatorier, åtte ESSA skyfotografier satellitter, to kretsende astronomiske observatorier og fire applikasjonsteknologisatellitter. En rekke tekniske problemer påvirket noen av disse tidlige oppdragene, men flertallet var vellykkede.

Goddards tidlige Explorer -satellitter innledet det nye feltet innen fysikk ved å måle jordens magnetfelt og vise hvordan Jordens magnetfelt avleder de fleste solvindpartikler rundt jorden mens de fanger noen partikler i Van Allen -strålingsbeltene.

I slekt: Les mer om Delta -familien

Team på Goddard klarte lanseringen av den aller første kommunikasjonssatellitten i 1960 - en enorm mylarballong kalt Echo som reflekterte radiosendinger tilbake til jorden, så vel som de første internasjonale romsatellittene: Ariel, i samarbeid med Storbritannia, og Alouette I, med Canada, både i 1962. Ariel og Alouette var banebrytende for et partnerskap med ingen bytte av midler, der partnerne bidrar med tjenester og utstyr til et prosjekt, men ingen av partnerne betaler noen av de andre med penger. Denne ordningen brukes den dag i dag i prosjekter som den internasjonale romstasjonen.

Goddard-ingeniører organiserte opprettelsen av Delta-raketten som et kjøretøy for å skyte små til mellomstore nyttelaster inn i jordens bane, og brukte den til mange av Goddards tidlige oppskytninger. Blant mange senere varianter av designet er Delta II ble en 'industrihest', med 155 lanseringer fra 1989 til 2018, ifølge Boeing .

En amerikansk luftvåpen Delta II -booster med en GPS -satellitt.

En amerikansk luftvåpen Delta II -booster med en GPS -satellitt. Goddard -ingeniører utviklet Delta -raketten som ble brukt til en rekke oppskytninger.(Bildekreditt: U.S.Ar Force -bilde)

Nøkkelen til det hele: kommunikasjon

En satellitt i lav bane rundt jorden bruker bare noen få minutter innenfor rekkevidden til en hvilken som helst sporestasjon, så mange stasjoner er nødvendig for å holde kontakten med et fartøy gjennom en bane. Som NASA -historikeren Lane Wallace forklarer i sin bok ' Drømmer, håp, realiteter , '(NASA, 1999), gjennom tiårene har Goddard organisert en rekke verdensomspennende nettverk av antenner på jorden for å kommunisere med romfartøyer i bane, og er et eksempel på internasjonalt samarbeid om tekniske prosjekter.

Goddards Minitrack -nettverk, opprettet for de aller første satellittene som startet på 1950 -tallet, førte til Mercury Space Flight Network på 1960 -tallet, med syv bakkestasjoner og to skip til sjøs som kommuniserte med solo -astronauter i Mercury -kapsler. Kommunikasjon mellom bakkestasjoner var avhengig av telefonlinjer, noe som kunne mislykkes. Så, under Prosjekt Gemini , som sendte mannskap på to mann i bane på midten av 1960-tallet, opprettholdt Goddard et backup-kontrollsenter som kan ta over fra Houston om nødvendig.

For å håndtere nedlastingen av store data fra de første robotiske romobservatoriene, etablerte Goddard et nytt Satellite Tracking and Data Acquisition Network (STADAN), med antenneretter opp til 25 meter brede på 21 steder rundt om i verden. Goddards applikasjonsteknologisatellitter (ATS) demonstrerte konseptet med å bruke satellitter i bane for å videresende meldinger mellom romskip og jordstasjoner. ATS førte til TDRSS, Tracking and Data Relay Satellite System, som nå inkluderer 10 satellitter i geosynkrone baner som gir nesten kontinuerlig kommunikasjon med den internasjonale romstasjonen, Hubble-romteleskopet og andre romfartøyer.

Goddard administrerer også Near Earth Network av mer enn 15 kommersielt opererte bakkestasjoner over hele verden for kommunikasjon med romfartøyer i bane, og NASA Communications Network (NASCOM), som sender data mellom kontrollsentre. I følge årsrapporten for 2018 jobber Goddard med romkommunikasjon ved hjelp av laserlys, som kan overføre mer data per sekund enn radiobølger.

Goddard

Goddards nettverksintegreringssenter, avbildet her, leder all koordinering for rom-til-bakke kommunikasjonsstøtte for den internasjonale romstasjonen og sikrer fullstendig kommunikasjonsdekning gjennom NASAs romnettverk.(Bildekreditt: NASA Goddard)

Jord og rom i dybden

Fra og med 1970 -tallet vokste Goddards arbeid til å omfatte dypere utsikt mot verdensrommet og nærmere undersøkelse av jorden ved bruk av robotfartøyer.

Bane rundt solobservatorier så solen i ultrafiolett, røntgen- og gammastråler som ikke kan sees fra observatorier på bakken fordi disse bølgelengdene er blokkert av Jordens atmosfære . De Solar Max satellitt observerte solfakler og ble også reparert av romferge-astronauter i 1984, og banet vei for fremtidig service på bane av Hubble-romteleskopet.

Uhuru-satellitten, utviklet ved Goddard, ble skutt opp i 1970 og oppdaget Cygnus X-1, det første observerte objektet som antas å inneholde et svart hull. Uhurus prosjektleder ved Goddard, Marjorie Townsend, var første kvinne for å administrere et NASA -satellittprosjekt.

Andre Goddard-satellitter som er følsomme for røntgen- og gammastråler, etablerte koblingen mellom galakser og mystiske kraftige lyskilder som kalles kvasarer. Satellittene analyserte også gassen i klynger av galakser, fant nye pulsarer og oppdaget gammastråler.

En annen av Goddards prestasjoner var den internasjonale Ultraviolet Explorer -satellitten, som ble lansert i 1978 og inneholdt en ny type stabiliserende gyroskop som senere ble brukt på Hubble -romteleskopet. Satellitten demonstrerte også et nytt 'transparent' programvaresystem, slik at gjestestronomer kan bruke teleskopet.

Cosmic Background Explorer (COBE) -satellitten, som ble lansert i 1989, foretok den første presise målingen av den kosmiske mikrobølgeovnen, også kjent som etterglød fra Big Bang. GSFC -forskeren John Mather delte Nobelprisen i fysikk i 2006 for prosjektet.

Tidlige værsatellitter fløy i relativt lave jordbaner, og kunne bare fotografere et bestemt geografisk område når de passerte det. I 1975 utviklet GSFC den første Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), som fløy i en høy bane som holdt den nesten stasjonær over lengden i Nord -Amerika. GOES-serien har utviklet seg gjennom flere generasjoner av forbedringer, noe som førte til at satellittene GOES-16 og GOES-17 overvåker den vestlige halvkule i dag. GOES -satellittene, en gang bygget og lansert, blir overlevert til National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) for daglig drift.

En tidlig geosynkron satellitt fra Goddard, ATS-3 , tok det første rombaserte fargefotografiet av en hel jordkule i 1967. Og et instrument på Goddards Nimbus 7 bekreftet eksistensen av et ozonhull over Antarktis i 1985.

Nyere fortid, nåtid og fremtid

Goddards hovedcampus har en rekke spesialiserte test- og produksjonsanlegg , gjelder også:

  • En sentrifuge enn det som kan utsettes for 5000 kg. (2 268 kilo) romfartøymaskinvare til 30 g.
  • Et etterklangskammer som kan generere opptil 150 desibel lyd, og som utsetter maskinvaren for støynivået ved en rakettoppskytning.
  • Et rommiljøkammer som kan oppnå et bredt spekter av vakuum- og termiske forhold.
  • Romfartøyets magnetiske testanlegg, med et magnetisk spolesystem som kan avbryte jordens magnetfelt.
  • High Bay Clean Room, egnet for endelig montering av et romfartøy, det største i sitt slag i verden, med et volum på 1,3 millioner kubikkfot (36 800 kubikkmeter).

Goddard har en hånd i mer enn 50 nåværende romfartsprosjekter. Blant dem har Hubble -romteleskopet og Lunar Reconnaissance Orbiter begge sine oppdragskontrollsentre på GSFC -campus. To Mars-sonder som nå opererer, Curiosity og MAVEN, har vitenskapsinstrumenter utviklet av Goddard. Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som har søkt etter planeter rundt andre stjerner siden 2018, er under Goddard -ledelse.

Goddard-oppdrag som forberedes til lansering inkluderer Landsat 9, den siste i en serie jordovervåkende satellitter som går tilbake til 1972; James Webb Space Telescope (i samarbeid med de europeiske og kanadiske romfartsorganisasjonene); Lucy, a oppgave å utforske de trojanske asteroider som følger Jupiter; og WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) , som skal se store områder på himmelen 1000 ganger raskere enn Hubble.

Hvis du har sett en spesielt vakker animasjon av hvordan en solformørkelse fungerer eller hva som gjør månens faser, kan det godt ha kommet fra Goddards vitenskapelige visualiseringsstudio , som produserer stillbilder og animasjoner basert på data samlet inn av NASA -oppdrag.

Wallops: Liten og eventyrlysten

Relativt små raketter, kalt raketter som lyder, flyr opp til høyder fra 100 til 1400 kilometer fra NASAs Wallops Flight Facility, i Wallops Island, Virginia. Wallops oppsto som et missiltestanlegg på slutten av andre verdenskrig og ble satt under Goddard -ledelse i 1981.

Sonderende raketter gir en økonomisk måte å teste rominstrumenter og studere romområder som ikke kan nås med fly, ballonger eller kretsende romfartøyer. I slutten av 2018 hadde Wallops vært vert for over 116 000 lanseringer, ifølge Goddards årsrapport for 2018.

I tilknytning til NASAs operasjoner på Wallops Island ligger Midtatlantisk regional romhavn (MARS), hvor Antares -raketter har lansert Cygnus -lastmoduler til den internasjonale romstasjonen. MARS drives av Commonwealth of Virginia.

En Northrop Grumman Antares -rakett med et Cygnus -romfartøy, sett ved soloppgang 16. april 2019, på NASA

En Northrop Grumman Antares -rakett med et Cygnus -romfartøy, sett ved soloppgang 16. april 2019, på NASAs Wallops Flight Facility i Virginia.(Bildekreditt: NASA/Bill Ingalls)

GISS: Klimaforskning i New York City

De Goddard Institute for Space Studies (GISS) ble etablert i NASAs tidlige dager under ledelse av fysikeren Robert Jastrow, som hadde utført teoretisk arbeid for Naval Research Laboratory's Vanguard -satellittprogram på 1950 -tallet.

Da Vanguard -teamet ble innlemmet i det nye NASA Goddard -senteret, overbeviste Jastrow NASA -ledere om at den teoretiske forskningsavdelingen skulle ligge i nærheten av store forskningsuniversiteter for å tiltrekke seg akademiske forskere. I 1961 begynte GISS å operere på kontorer i New York City nær Columbia University.

På slutten av 1960 -tallet flyttet GISS noen kvartaler til bygningen den nå okkuperer. Denne bygningen ble senere berømt fordi første etasje inkluderer Tom's Restaurant, den vanlige hangouten med karakterer i TV -serien 'Seinfeld'.

I løpet av de første årene, under Jastrow, konsentrerte instituttet seg om astrofysikk og planetarisk vitenskap. Under James Hansen, direktør fra 1981 til 2013, og hans etterfølger, Gavin Schmidt, har GISS -forskning vendt seg til klimaendringer og andre globale aspekter av jordens miljø.

Tilleggsressurser: