מרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א: חקר כדור הארץ והחלל באמצעות שלט רחוק

המראה הראשית של טלסקופ החלל ג

המראה הראשית של טלסקופ החלל ג'יימס ווב נבחנת בחדר הענק הענק במרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א. (אשראי תמונה: NASA/Francis Reddy (Syneren Technologies))

על פי נתוני אתר הסוכנות . עם קמפוס ראשי מצפון מזרח לוושינגטון הבירה, בגרינבלט, מרילנד, GSFC ניהלה או מילאה תפקידים מרכזיים במאות משימות נאס'א, כולל טלסקופ החלל האבל , אורביטר סיור ירח, לווייני לנדסאט, בדיקת השמש של פארקר ורשת הלווין למעקב ונתוני ממסר נתונים (TDRS).



GSFC מנהלת גם מספר התקנות במקומות אחרים, כולל:

  • מתקן הטיסה של וולופס בחוף המזרחי של וירגיניה - אתר שיגור לרקטות תת -קרקעיות, בלוני מחקר ומטוסי מחקר.
  • מכון גודארד לחקר החלל בניו יורק - מרכז למחקר אקלים.
  • מתקן האימות והאימות העצמאי של קתרין ג'ונסון, בפיירמונט, מערב וירג'יניה, שם נבדקות תוכנות מחשב למשימות חלל.
  • מתחם החולות הלבנים בניו מקסיקו - אחת מתחנות הקרקע לרשת TDRS.

מרכז מבקרים בקמפוס גרינבלט מברך על הציבור ומפעיל תוכניות חינוכיות, ומרכז מבקרים בוולופס מספק צפייה להשקות כמו גם תערוכות ותוכניות חינוכיות.

מרכז מחקר חדש לעידן החלל

GSFC נוסדה זמן קצר לאחר נאס'א עצמה, בסוף 1958. כפי שהסביר אלפרד רוזנטל בפרסום שלו ב -1968 ' סיכון לחלל: שנים מוקדמות של מרכז טיסות החלל גודארד '(נאס'א, 1968), GSFC סיפק בסיס מוסדי למומחים מפרויקטים צבאיים, כגון תכנית הלוויין ואנגארד של חיל הים ועבודת הצבא על תקשורת חלל, שהועברו לסוכנות החלל האזרחית החדשה. המרכז קיבל גם רשימה ארוכה של תפקידים אחרים, כולל מחקר תיאורטי, פיתוח מכשירי טיסה בחלל, פרשנות לתוצאות מדעיות מתוכניות טיסה וניהול חוזים.

בניגוד לכמה מרכזי נאס'א אחרים, כגון גלן ולנגלי, שהתבססו על מתקנים אווירונאוטיים מבוססים, גודארד נוצר במיוחד כדי לעבוד על מחקר חלל.

קָשׁוּר: קרא על חגיגת יום השנה ה -60 של גודארד

בניית המרכז החדש החלה בשנת 1959 על קרקעות שהיו בבעלות משרד החקלאות האמריקאי. במרץ 1961, המרכז הוקדש רשמית ושמו על שם חלוץ הרקטות האמריקאי רוברט ה גודארד , 35 שנים לאחר ששיגר את הרקטה המוצלחת הראשונה המונעת בנוזל באובורן, מסצ'וסטס.

כיום, על פי אתר המרכז, קמפוס גודארד הראשי כולל יותר מ -34 בניינים בקמפוס המשתרע על 1,270 דונם. כל המתקנים של גודארד, יחד, מעסיקים יותר מ -10,000 עובדים, כך ציין המרכז דו'ח שנתי לשנת 2018 .

מבט מהאווירה של נאס

מבט מהאוויר של מרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א בגרינבלט, מרילנד.(אשראי תמונה: נאס'א גודארד/ביל הריביק)

הישגים מוקדמים בולטים

כרונולוגיה של נאס'א של משימות גודארד מונה 104 שיגורים בעשור הראשון שלו (1959-1969), כולל 40 לווייני אקספלורר למדידת סביבת החלל המקיפה את כדור הארץ, 10 לווייני מזג אוויר של TIROS, חמישה מצפה כוכבים סולאריים, שלושה לווייני תקשורת של סינקום, חמישה כוכבי תצפית גיאופיזיים במסלול, שמונה צילומי ענן של ESSA לוויינים, שני מצפים אסטרונומיים המקיפים ארבעה ולווייני טכנולוגיות יישומים. מגוון בעיות טכניות השפיעו על חלק מהמשימות המוקדמות הללו, אך הרוב הצליחו.

לווייני אקספלורר המוקדמים של גודארד הובילו את התחום החדש של פיזיקת החלל על ידי מדידת השדה המגנטי של כדור הארץ, והראו כיצד השדה המגנטי של כדור הארץ מסיטה את רוב חלקיקי הרוח הסולרית סביב כדור הארץ תוך לכידת חלקיקים בחגורות הקרינה של ואן אלן.

קָשׁוּר: קרא עוד על משפחת דלתא

צוותים בגודארד ניהלו את שיגור לוויין התקשורת הראשון בשנת 1960 - בלון מילאר ענק בשם אקו שהחזיר את שידורי הרדיו חזרה לכדור הארץ, כמו גם את לווייני החלל הבינלאומיים הראשונים: אריאל, בשיתוף עם בריטניה ואלואט הראשון, עם קנדה, הן בשנת 1962. אריאל ואלואוט היו חלוצי סוג של שותפות מסוג 'אין החלפת כספים', שבה השותפים תורמים שירותים וציוד לפרויקט, אך אף אחד מהשותפים לא משלם לאף אחד בכסף. הסדר זה משמש עד היום בפרויקטים כמו תחנת החלל הבינלאומית.

מהנדסי גודארד ארגנו את יצירת רקטת הדלתא ככלי לשיגור מטענים קטנים עד בינוניים למסלול כדור הארץ, והשתמשו בה להרבה מהשיגורים המוקדמים של גודארד. בין וריאציות רבות ומאוחרות יותר של העיצוב, ה- דלתא II הפך ל'סוס עבודה בתעשייה ', עם 155 השקות בין השנים 1989 ל -2018, על פי בואינג .

מגבר דלתא II של חיל האוויר האמריקאי עם לוויין GPS.

מגבר דלתא II של חיל האוויר האמריקאי עם לוויין GPS. מהנדסי גודארד פיתחו את רקטת הדלתא ששימשה לשיגורים רבים.(אשראי תמונה: תמונת כוח ארה'ב האמריקאית)

המפתח להכל: תקשורת

לוויין במסלול כדור הארץ הנמוך מבלה דקות ספורות בלבד בטווח של כל תחנת מעקב אחת, ולכן יש צורך בתחנות רבות כדי לשמור על קשר עם כלי שיט לאורך מסלול אחד. כפי שמסבירה היסטוריון נאס'א ליין וואלאס בספרה ' חלומות, תקוות, מציאות , '(נאס'א, 1999), במשך עשרות שנים, גודארד ארגן סדרה של רשתות אנטנות ברחבי העולם על פני כדור הארץ לתקשר עם חלליות במסלול, מהווה דוגמא לשיתוף פעולה בינלאומי בפרויקטים טכניים.

רשת המיניטראק של גודארד, שנוצרה עבור הלוויינים הראשונים ביותר החל משנות החמישים, הובילה לרשת טיסות החלל של מרקורי של שנות השישים, עם שבע תחנות קרקע ושתי ספינות בים מתקשרות עם אסטרונאוטים סולו בכמוסות מרקורי. התקשורת בין תחנות הקרקע תלויה בקווי טלפון, דבר שעלול להיכשל. אז, במהלך פרויקט תאומים , ששלח צוותים של שני אנשים למסלול באמצע שנות השישים, גודארד החזיק במרכז גיבוי של שליחות משימות שיכול להשתלט מיוסטון במידת הצורך.

כדי לטפל בהורדות הנתונים הגדולים ממצפי החלל הרובוטיים הראשונים, הקים גודארד רשת מעקב לווין ורכישת נתונים חדשה (STADAN), עם מנות אנטנות ברוחב של עד 25 מטר ב -21 מיקומים ברחבי העולם. לווייני טכנולוגיית היישומים של גודארד (ATS) הדגימו את הרעיון של שימוש בלוויינים במסלול להעברת הודעות בין חלליות לתחנות כדור הארץ. ATS הוביל ל- TDRSS, מערכת הלווין למעקב וממסרי נתונים, אשר כעת כולל 10 לוויינים במסלולים גיאו-סינכרוניים המספקים תקשורת כמעט רציפה עם תחנת החלל הבינלאומית, טלסקופ החלל האבל וחלליות אחרות.

גודארד מנהל גם את רשת Near Earth של יותר מ -15 תחנות קרקע עולמיות המופעלות מסחרית לתקשורת עם חלליות המקיפות, ואת רשת התקשורת של NASA (NASCOM), ששולחת נתונים בין מרכזי בקרה. על פי הדו'ח השנתי שלה לשנת 2018, Goddard עובדת על תקשורת חלל באמצעות אור לייזר, שיכולה להעביר יותר נתונים לשנייה מאשר גלי רדיו.

גודארד

מרכז שילוב הרשתות של גודארד, בתמונה כאן, מוביל את כל התיאום לתמיכה בתקשורת החלל-קרקע בתחנת החלל הבינלאומית ומבטיח כיסוי תקשורת מלא באמצעות רשת החלל של נאס'א.(אשראי תמונה: נאס'א גודארד)

כדור הארץ והחלל לעומק

החל משנות ה -70, עבודתו של גודארד גדלה וכללה תצוגות עמוקות יותר לחלל ובחינה מדוקדקת יותר של כדור הארץ באמצעות חלליות רובוטיות.

מצפים סולאריים המסתובבים צפו בשמש באור אולטרה סגול, קרני רנטגן וקרינת גמא שאי אפשר לראות ממצפים על הקרקע מכיוון שאורכי הגל האלה חסומים על ידי אטמוספירת כדור הארץ . ה לוויין סולרי מקס צפה בהתלקחויות שמש וגם תוקן על ידי אסטרונאוטים של מעבורת החלל בשנת 1984, וסלל את הדרך לשירות עתידי במסלול של טלסקופ החלל האבל.

הלוויין Uhuru, שפותח בגודארד, שוגר בשנת 1970 וגילה את Cygnus X-1, האובייקט הראשון שנצפה ככזה שהכיל חור שחור. מנהלת הפרויקטים של Uhuru בגודארד, מרג'ורי טאונסנד, הייתה האישה הראשונה לנהל פרויקט לווין של נאס'א.

לוויינים אחרים של גודארד הרגישים לצילומי רנטגן וקרני גמא ביססו את הקשר בין גלקסיות למקורות אור עוצמתיים מסתוריים הנקראים קוואזרים. הלוויינים גם ניתחו את הגז באשכולות גלקסיות, מצאו פולסרים חדשים וגילו התפרצויות קרני גמא.

עוד אחד מהישגיו של גודארד היה הלוויין הבינלאומי אולטרה סגול אקספלורר, ששיגר בשנת 1978 והציג סוג חדש של ג'ירוסקופ מייצב ששימש אחר כך בטלסקופ החלל האבל. הלוויין גם הוכיח מערכת תוכנה 'שקופה' חדשה, המאפשרת לאסטרונומים אורחים להשתמש בטלסקופ.

הלוויין Cosmic Background Explorer (COBE), ששוגר בשנת 1989, ביצע את המדידה המדויקת הראשונה של רקע המיקרוגל הקוסמי, הידוע גם בשם הזוהר מהמפץ הגדול. מדען GSFC ג'ון מאתר שיתף את פרס נובל לפיזיקה 2006 לפרויקט.

לווייני מזג אוויר מוקדם עפו במסלולי כדור הארץ נמוכים יחסית, והצליחו לצלם אזור גיאוגרפי מסוים רק כשהם חולפים עליו. בשנת 1975, GSFC פיתחה את הלוויין הסביבתי התפעולי הגיאו -סטציונרי הראשון (GOES), שטס במסלול גבוה שהשאיר אותו כמעט נייח מעל קו אורך צפון אמריקה. סדרת GOES התקדמה במספר דורות של שיפורים, מה שהוביל ללווייני GOES-16 ו- GOES-17 שעוקבים אחר חצי הכדור המערבי כיום. לווייני GOES, לאחר שנבנו ושוגרו, מועברים למינהל הלאומי לאוקיינוסים ואטמוספירה (NOAA) להפעלה יומיומית.

לוויין גיאו -סינכרוני מוקדם של גודארד, ATS-3 , צילם את תצלום הצבע הראשון המבוסס על חלל של חצי כדור שלם של כדור הארץ בשנת 1967. ומכשיר על נימבוס 7 של גודארד אישר את קיומו של 'חור' באוזון מעל אנטארקטיקה בשנת 1985.

עבר, הווה ועתיד אחרונים

בקמפוס הראשי של גודארד יש מספר מתקני בדיקה וייצור מיוחדים , כולל:

  • צנטריפוגה מכפי שיכול להכיל 5,000 ק'ג. (2,268 ק'ג) חומרת חללית עד 30 גרם.
  • חדר הדהוד שיכול לייצר עד 150 דציבלים של צליל, תוך שהוא כפוף לחומרה לרמות הרעש של שיגור רקטות.
  • תא סביבת חלל שיכול להשיג מגוון רחב של תנאי ואקום ותרמית.
  • מתקן הבדיקה המגנטית של החללית, עם מערכת סליל מגנטי שיכול לבטל את השדה המגנטי של כדור הארץ.
  • חדר High Bay Clean, המתאים להרכבה סופית של חללית, הגדולה מסוגה בעולם, בנפח של 1.3 מיליון קוב (36,800 קוב).

לגודארד יש יד בלמעלה מ -50 פרויקטים קיימים של טיסות חלל. ביניהם, טלסקופ החלל האבל ומסלול סיור הירח שניהם מרכזים לבקרת משימות שלהם בקמפוס GSFC. שני בדיקות מאדים הפועלות כיום, Curiosity ו- MAVEN, נושאות מכשירי מדע שפותחו על ידי גודארד. לוויין סקר כוכבי הלכת העולמי (TESS), שחיפש כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים מאז 2018, נמצא תחת ניהול גודארד.

משימות גודארד הנערכות לשיגור כוללות את Landsat 9, האחרונה בסדרת לווייני ניטור כדור הארץ שחוזרים לשנת 1972; טלסקופ החלל ג'יימס ווב (בשיתוף עם סוכנויות החלל האירופאיות והקנדיות); לוסי, א המשימה לחקור את האסטרואידים הטרויאנים המלווים את צדק; ו WFIRST (טלסקופ סקר אינפרא אדום רחב) , שאמורים לדמיין אזורים גדולים של השמים פי 1,000 מהר יותר מהאבל.

אם ראית אנימציה יפה במיוחד של אופן הפעולה של ליקוי חמה או מה שעושה את שלבי הירח, יכול להיות שזה הגיע אולפן ההדמיה המדעית של גודארד , המייצרת תמונות סטילס ואנימציות המבוססות על נתונים שנאספו על ידי משימות נאס'א.

Wallops: קטן והרפתקני

רקטות קטנות יחסית, הנקראות רקטות נשמעות, טסות לגובה בין 100 ל -1400 קילומטרים ממתקן הטיסה של נאס'א בוולופס איילנד, וירג'יניה. וולופס מקורו כמתקן ניסוי טילים בסוף מלחמת העולם השנייה והוכנס לניהול גודארד בשנת 1981.

רקטות נשמעות מספקות דרך חסכונית לבדוק מכשירי חלל ולחקור אזורי חלל שלא ניתן להגיע אליהם באמצעות מטוסים, בלונים או חלליות המקיפות. בסוף 2018 אירחה וולופס למעלה מ- 116,000 שיגורים, על פי הדו'ח השנתי של גודארד לשנת 2018.

בצמוד לפעולות נאס'א באי וולופס נמצאת נמל חלל אזורי באמצע אטלנטיק (MARS), שם שיגרו רקטות אנטארס מודולי מטען של Cygnus לתחנת החלל הבינלאומית. MARS מופעלת על ידי חבר העמים של וירג'יניה.

רקטת Northrop Grumman Antares עם חללית Cygnus, כפי שניתן לראות עם הזריחה ב- 16 באפריל 2019, בנאס

רקטת Northrop Grumman Antares עם חללית Cygnus, כפי שנראתה עם הזריחה ב -16 באפריל 2019, במתקן הטיסה של נאס'א בווירג'יניה.(אשראי תמונה: נאס'א/ביל אינגלס)

GISS: מחקר אקלים בניו יורק

ה מכון גודארד לחקר החלל (GISS) הוקמה בימיה הראשונים של נאס'א בניהולו של הפיזיקאי רוברט ג'סטרו, שעשה עבודה תיאורטית עבור תוכנית הלוויין ואנגארד של המעבדה למחקר ימי בשנות החמישים.

כאשר צוות ואנגארד שולב במרכז החדש של נאס'א גודארד, ג'סטרו שכנע את מנהלי נאס'א כי יש למקם את חטיבת המחקר התיאורטי ליד אוניברסיטאות מחקר גדולות כדי למשוך חוקרים אקדמיים. בשנת 1961, GISS החלה לפעול במשרדים בניו יורק ליד אוניברסיטת קולומביה.

בסוף שנות השישים העבירה GISS כמה רחובות לבניין שהוא תופס כיום. בניין זה התפרסם מאוחר יותר מכיוון שקומת הקרקע שלו כוללת את מסעדת טום, מקום מפגש קבוע של דמויות בסדרת הטלוויזיה 'סיינפלד'.

במהלך שנותיו הראשונות, תחת ג'סטרו, המרכז התרכז באסטרופיזיקה ובמדע פלנטרי. תחת ג'יימס הנסן, מנהל בשנים 1981 עד 2013, ויורשו, גאווין שמידט, מחקר GISS פנה לשינויי אקלים והיבטים גלובליים אחרים של סביבת כדור הארץ.

משאבים נוספים: