مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: استكشاف الأرض والفضاء عن طريق التحكم عن بعد

تم اختبار المرآة الرئيسية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في غرفة نظيفة عملاقة في وكالة ناسا

تم اختبار المرآة الرئيسية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في غرفة نظيفة عملاقة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. (رصيد الصورة: NASA / Francis Reddy (Syneren Technologies))



يعد مركز جودارد لرحلات الفضاء (GSFC) التابع لناسا أكبر منظمة لعلماء ومهندسي الفضاء في البلاد ، وفقًا لـ موقع الوكالة . مع وجود حرم جامعي رئيسي شمال شرق واشنطن العاصمة ، في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، أدار GSFC أو لعب أدوارًا رئيسية في مئات بعثات ناسا ، بما في ذلك تلسكوب هابل الفضائي ، مركبة استطلاع القمر المدارية ، سواتل لاندسات ، مسبار باركر الشمسي وشبكة ساتل التتبع وترحيل البيانات (TDRS).



تدير GSFC أيضًا العديد من التركيبات في مواقع أخرى ، بما في ذلك:

  • مرفق والوبس للطيران على الشاطئ الشرقي لفيريجينيا - موقع إطلاق الصواريخ دون المدارية ، وبالونات البحث وطائرات الأبحاث.
  • معهد جودارد لدراسات الفضاء في مدينة نيويورك - مركز لأبحاث المناخ.
  • مرفق كاثرين جونسون المستقل للتحقق والتحقق ، في فيرمونت ، فيرجينيا الغربية ، حيث يتم اختبار برامج الكمبيوتر للبعثات الفضائية.
  • مجمع وايت ساندز في نيو مكسيكو - إحدى المحطات الأرضية لشبكة TDRS.

يرحب مركز الزوار في الحرم الجامعي Greenbelt بالجمهور ويدير البرامج التعليمية ، ويوفر مركز الزوار في Wallops إمكانية المشاهدة للإطلاق بالإضافة إلى المعارض والبرامج التعليمية.



مركز أبحاث جديد لعصر الفضاء

تأسست GSFC بعد وقت قصير من وكالة ناسا نفسها ، في أواخر عام 1958. كما أوضح ألفريد روزنتال في منشوره عام 1968 ' المغامرة في الفضاء: السنوات الأولى من مركز جودارد لرحلات الفضاء (وكالة ناسا ، 1968) ، قدمت GSFC قاعدة مؤسسية للخبراء من المشاريع العسكرية ، مثل برنامج الأقمار الصناعية Vanguard التابع للبحرية وعمل الجيش في مجال الاتصالات الفضائية ، الذين تم نقلهم إلى وكالة الفضاء المدنية الجديدة. كما تم تكليف المركز بقائمة طويلة من المهام الأخرى ، بما في ذلك البحث النظري ، وتطوير أدوات الطيران في الفضاء ، وتفسير النتائج العلمية من برامج الطيران وإدارة العقود.

على عكس بعض مراكز ناسا الأخرى ، مثل جلين ولانجلي ، والتي كانت تستند إلى منشآت طيران راسخة ، تم إنشاء جودارد خصيصًا للعمل في أبحاث الفضاء.

متعلق ب: اقرأ عن الاحتفال بالذكرى الستين لتأسيس جودارد



بدأ بناء المركز الجديد في عام 1959 على أرض كانت مملوكة سابقًا لوزارة الزراعة الأمريكية. في مارس 1961 ، تم تخصيص المركز رسميًا وتسميته على شرف رائد الصواريخ الأمريكي روبرت هـ. جودارد ، بعد 35 عامًا من إطلاقه أول صاروخ يعمل بالوقود السائل ناجحًا في أوبورن ، ماساتشوستس.

اليوم ، وفقًا لموقع المركز على الإنترنت ، يضم حرم جودارد الرئيسي أكثر من 34 مبنى في حرم جامعي يشغل مساحة 1270 فدانًا. وذكر المركز في بيانه أن جميع منشآت جودارد مجتمعة توظف أكثر من 10000 شخص التقرير السنوي 2018 .

صورة جوية لناسا



منظر جوي لمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.(رصيد الصورة: NASA Goddard / Bill Hrybyk)

إنجازات مبكرة ملحوظة

ناسا التسلسل الزمني ل بعثات جودارد يسرد 104 عملية إطلاق في عقدها الأول (1959-1969) ، بما في ذلك 40 قمراً صناعياً من إكسبلورر لقياس البيئة الفضائية المحيطة بالأرض ، و 10 أقمار TIROS للطقس ، وخمسة مراصد شمسية مدارية ، وثلاثة أقمار صناعية للاتصالات Syncom ، وخمسة مراصد جيوفيزيائية مدارية ، وثمانية ESSA للتصوير السحابي أقمار صناعية ، مرصدان فلكيان يدوران وأربعة أقمار صناعية لتكنولوجيا التطبيقات. أثرت مجموعة متنوعة من المشكلات الفنية على بعض هذه البعثات المبكرة ، لكن معظمها كان ناجحًا.

أطلقت أقمار المستكشف المبكر لجودارد المجال الجديد لفيزياء الفضاء عن طريق قياس المجال المغناطيسي للأرض ، وإظهار كيف المجال المغناطيسي للأرض ينحرف معظم جزيئات الرياح الشمسية حول الأرض بينما يحبس بعض الجسيمات في أحزمة فان ألين الإشعاعية.

متعلق ب: اقرأ المزيد عن عائلة دلتا

تمكنت الفرق في جودارد من إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات عام 1960 - وهو بالون مايلر ضخم يسمى Echo يعكس الإرسال اللاسلكي إلى الأرض ، بالإضافة إلى أول أقمار صناعية فضائية دولية: Ariel ، بالتعاون مع المملكة المتحدة ، و Alouette I ، مع كندا ، في عام 1962. كان آرييل وألويت رائدين في نوع شراكة 'عدم تبادل الأموال' ، حيث يساهم الشركاء في الخدمات والمعدات في المشروع ، ولكن لا يدفع أي من الشركاء أيًا من الآخرين بالمال. يستخدم هذا الترتيب حتى يومنا هذا في مشاريع مثل محطة الفضاء الدولية.

نظم مهندسو جودارد إنشاء صاروخ دلتا كمركبة لإطلاق حمولات صغيرة إلى متوسطة الحجم في مدار الأرض ، واستخدموه في العديد من عمليات الإطلاق المبكرة لجودارد. من بين العديد من الاختلافات اللاحقة في التصميم ، فإن دلتا II أصبح `` العمود الفقري للصناعة '' ، مع 155 إطلاقًا من 1989 إلى 2018 ، وفقًا لـ بوينغ .

معزز سلاح الجو الأمريكي دلتا II مع قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

معزز سلاح الجو الأمريكي دلتا II مع قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). طور مهندسو جودارد صاروخ دلتا الذي استخدم في العديد من عمليات الإطلاق.(مصدر الصورة: صورة القوات الجوية الأمريكية)

مفتاح كل ذلك: التواصل

يقضي القمر الصناعي في مدار أرضي منخفض بضع دقائق فقط في نطاق أي محطة تتبع واحدة ، لذلك هناك حاجة إلى العديد من المحطات للبقاء على اتصال مع مركبة خلال مدار واحد. كما توضح مؤرخة ناسا لين والاس في كتابها ' أحلام وآمال وحقائق ، (ناسا ، 1999) ، على مدى العقود ، نظم جودارد سلسلة من الشبكات العالمية للهوائيات على الأرض للتواصل مع المركبات الفضائية في المدار ، وضرب مثالاً على التعاون الدولي في المشاريع التقنية.

شبكة Minitrack من Goddard ، التي تم إنشاؤها لأول الأقمار الصناعية التي بدأت في الخمسينيات من القرن الماضي ، أدت إلى شبكة Mercury Space Flight Network في الستينيات ، مع سبع محطات أرضية وسفينتين في البحر تتواصل مع رواد الفضاء الفرديين في كبسولات Mercury. يعتمد الاتصال بين المحطات الأرضية على خطوط الهاتف ، والتي يمكن أن تفشل. لذلك ، خلال مشروع الجوزاء ، التي أرسلت أطقم مكونة من شخصين إلى المدار في منتصف الستينيات ، حافظ جودارد على مركز احتياطي للتحكم في المهام يمكن أن يتولى المسؤولية من هيوستن إذا لزم الأمر.

للتعامل مع تنزيلات البيانات الضخمة من المراصد الفضائية الروبوتية الأولى ، أنشأ جودارد شبكة جديدة لتتبع الأقمار الصناعية واكتساب البيانات (STADAN) ، مع أطباق هوائي يصل عرضها إلى 85 قدمًا (25 مترًا) في 21 موقعًا حول العالم. أظهرت الأقمار الصناعية لتكنولوجيا تطبيقات Goddard (ATS) مفهوم استخدام الأقمار الصناعية في المدار لترحيل الرسائل بين المركبات الفضائية والمحطات الأرضية. أدت ATS إلى TDRSS ، نظام التتبع الساتلي لترحيل البيانات والتتبع ، والذي أصبح الآن يشمل 10 أقمار صناعية في المدارات المتزامنة مع الأرض ، مما يوفر اتصالًا شبه مستمر مع محطة الفضاء الدولية وتلسكوب هابل الفضائي ومركبات فضائية أخرى.

يدير جودارد أيضًا شبكة الأرض القريبة التي تضم أكثر من 15 محطة أرضية تعمل تجاريًا في جميع أنحاء العالم للتواصل مع المركبات الفضائية المدارية ، وشبكة اتصالات ناسا (NASCOM) ، التي ترسل البيانات بين مراكز التحكم. وفقًا لتقريرها السنوي لعام 2018 ، يعمل جودارد على الاتصالات الفضائية باستخدام ضوء الليزر ، والذي يمكنه نقل بيانات أكثر في الثانية من موجات الراديو.

جودارد

يقود مركز تكامل الشبكات في Goddard ، الموضح في الصورة هنا ، كل التنسيق لدعم الاتصالات من الفضاء إلى الأرض لمحطة الفضاء الدولية ويضمن تغطية اتصالات كاملة من خلال شبكة الفضاء التابعة لناسا.(رصيد الصورة: ناسا جودارد)

عمق الأرض والفضاء

بدءًا من السبعينيات ، نما عمل جودارد ليشمل مناظر أعمق للفضاء وفحصًا عن كثب للأرض باستخدام المركبات الفضائية الآلية.

شاهدت المراصد الشمسية التي تدور حول الشمس الشمس في ضوء الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما التي لا يمكن رؤيتها من المراصد على الأرض لأن هذه الأطوال الموجية محجوبة بواسطة الغلاف الجوي للأرض . ال القمر الصناعي Solar Max رصد التوهجات الشمسية وتم إصلاحها أيضًا من قبل رواد مكوك الفضاء في عام 1984 ، مما مهد الطريق لخدمة تلسكوب هابل الفضائي في المدار في المستقبل.

تم إطلاق القمر الصناعي Uhuru ، الذي تم تطويره في Goddard ، في عام 1970 واكتشف Cygnus X-1 ، وهو أول جسم مرصود يُعتقد أنه يحتوي على ثقب أسود. كانت مديرة مشروع Uhuru في Goddard ، مارجوري تاونسند ، هي أول امرأة لإدارة مشروع قمر صناعي تابع لوكالة ناسا.

أقمار جودارد الأخرى الحساسة للأشعة السينية وأشعة جاما أسست الصلة بين المجرات ومصادر الضوء القوية الغامضة المسماة الكوازارات. قامت الأقمار الصناعية أيضًا بتحليل الغاز في مجموعات من المجرات ، ووجدت نجومًا نابضة جديدة واكتشفت انفجارات أشعة جاما.

ومن الإنجازات الأخرى التي حققها جودارد القمر الصناعي الدولي لاستكشاف الأشعة فوق البنفسجية ، والذي تم إطلاقه في عام 1978 وظهر نوعًا جديدًا من جيروسكوب التثبيت الذي تم استخدامه لاحقًا في تلسكوب هابل الفضائي. أظهر القمر الصناعي أيضًا نظامًا برمجيًا جديدًا 'شفافًا' ، مما يسمح لعلماء الفلك الضيوف باستخدام التلسكوب.

أجرى القمر الصناعي مستكشف الخلفية الكونية (COBE) ، الذي تم إطلاقه في عام 1989 ، أول قياس دقيق لخلفية الميكروويف الكونية ، والمعروف أيضًا باسم الشفق اللاحق من الانفجار العظيم. شارك عالم GSFC جون ماثر 2006 جائزة نوبل في الفيزياء للمشروع.

حلقت الأقمار الصناعية للطقس المبكر في مدارات أرضية منخفضة نسبيًا ، ولم تكن قادرة على تصوير منطقة جغرافية معينة إلا عندما مرت فوقها. في عام 1975 ، طورت GSFC أول ساتل بيئي تشغيلي ثابت بالنسبة إلى الأرض (GOES) ، والذي طار في مدار عالٍ أبقاه ثابتًا تقريبًا فوق خط طول أمريكا الشمالية. تقدمت سلسلة GOES من خلال عدة أجيال من التحسينات ، مما أدى إلى الأقمار الصناعية GOES-16 و GOES-17 التي تراقب نصف الكرة الغربي اليوم. يتم تسليم الأقمار الصناعية GOES ، بمجرد بنائها وإطلاقها ، إلى الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) للتشغيل اليومي.

ساتل غودارد المتزامن مع الأرض في وقت مبكر ، ATS-3 ، التقطت أول صورة فوتوغرافية ملونة من الفضاء لنصف الكرة الأرضية بأكمله في عام 1967. وأكدت آلة على لوحة Goddard's Nimbus 7 وجود 'ثقب' للأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية في عام 1985.

الماضي القريب والحاضر والمستقبل

يضم الحرم الجامعي الرئيسي لجودارد عددًا من مرافق الاختبار والتصنيع المتخصصة ، بما فيها:

  • جهاز طرد مركزي يزيد عن 5000 رطل. (2268 كجم) من معدات المركبات الفضائية حتى 30 جم.
  • غرفة صدى يمكن أن تولد ما يصل إلى 150 ديسيبل من الصوت ، مما يعرض الأجهزة لمستويات ضوضاء إطلاق صاروخ.
  • غرفة بيئة فضائية يمكنها تحقيق مجموعة واسعة من الظروف الفراغية والحرارية.
  • مرفق الاختبار المغناطيسي للمركبة الفضائية ، مع نظام ملف مغناطيسي يمكنه إلغاء المجال المغناطيسي للأرض.
  • غرفة High Bay Clean Room ، وهي مناسبة للتجميع النهائي لمركبة فضائية ، وهي الأكبر من نوعها في العالم ، بحجم 1.3 مليون قدم مكعب (36800 متر مكعب).

يشارك جودارد في أكثر من 50 مشروعًا حاليًا لرحلات الفضاء. من بينها ، يوجد كل من تلسكوب هابل الفضائي ومركبة الاستطلاع المدارية القمرية مراكز التحكم في مهماتهما في حرم GSFC. اثنان من مسبار المريخ قيد التشغيل حاليًا ، وهما Curiosity و MAVEN ، يحملان أدوات علمية من تطوير Goddard. القمر الصناعي العابر لاستطلاع الكواكب الخارجية (TESS) ، الذي كان يبحث عن كواكب حول نجوم أخرى منذ عام 2018 ، يخضع لإدارة جودارد.

تشمل بعثات جودارد التي يجري إعدادها للإطلاق لاندسات 9 ، وهو الأحدث في سلسلة أقمار مراقبة الأرض التي يعود تاريخها إلى عام 1972 ؛ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (بالتعاون مع وكالات الفضاء الأوروبية والكندية) ؛ لوسي ، أ مهمة لاستكشاف كويكبات طروادة التي تصاحب المشتري ؛ و WFIRST (تلسكوب مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال) ، والذي يجب أن يصور مناطق كبيرة من السماء أسرع 1000 مرة من هابل.

إذا كنت قد شاهدت رسمًا متحركًا جميلًا بشكل خاص لكيفية عمل كسوف الشمس أو ما الذي يصنع مراحل القمر ، فربما يكون قد أتى من استوديو التصور العلمي جودارد ، والتي تنتج صورًا ثابتة ورسومًا متحركة بناءً على البيانات التي جمعتها بعثات ناسا.

والوبس: صغير ومغامر

الصواريخ الصغيرة نسبيًا ، التي تسمى صواريخ السبر ، تطير على ارتفاعات من 62 إلى 870 ميلاً (100 إلى 1400 كيلومتر) من منشأة والوبس للطيران التابعة لناسا ، في جزيرة والوبس ، فيرجينيا. والوبس نشأت كمرفق لاختبار الصواريخ في نهاية الحرب العالمية الثانية ووُضع تحت إدارة جودارد في عام 1981.

توفر صواريخ السبر وسيلة اقتصادية لاختبار الأدوات الفضائية ودراسة مناطق الفضاء التي لا يمكن الوصول إليها بالطائرات أو البالونات أو المركبات الفضائية التي تدور في مدارات. بحلول نهاية عام 2018 ، استضافت Wallops أكثر من 116000 عملية إطلاق ، وفقًا لتقرير Goddard السنوي لعام 2018.

بجوار عمليات ناسا في جزيرة والوبس يوجد ميناء الفضاء الإقليمي في منتصف المحيط الأطلسي (MARS) ، حيث أطلقت صواريخ Antares وحدات شحن Cygnus إلى محطة الفضاء الدولية. يتم تشغيل MARS من قبل كومنولث فرجينيا.

صاروخ نورثروب جرومان أنتاريس مع مركبة فضائية Cygnus ، كما شوهد عند شروق الشمس في 16 أبريل 2019 ، في ناسا

صاروخ نورثروب جرومان أنتاريس مع مركبة فضائية Cygnus ، كما شوهد عند شروق الشمس في 16 أبريل 2019 ، في منشأة الطيران Wallops التابعة لناسا في فيرجينيا.(رصيد الصورة: NASA / Bill Ingalls)

GISS: أبحاث المناخ في مدينة نيويورك

ال معهد جودارد لدراسات الفضاء (GISS) تأسست في الأيام الأولى لناسا تحت إدارة الفيزيائي روبرت جاسترو ، الذي كان يقوم بعمل نظري لبرنامج القمر الصناعي فانجارد التابع لمختبر الأبحاث البحرية في الخمسينيات من القرن الماضي.

عندما تم دمج فريق فانجارد في مركز جودارد الجديد التابع لناسا ، أقنع جاسترو مديري وكالة ناسا بأن قسم الأبحاث النظرية يجب أن يكون بالقرب من جامعات الأبحاث الكبرى لجذب الباحثين الأكاديميين. في عام 1961 ، بدأ GISS العمل في مكاتب في مدينة نيويورك بالقرب من جامعة كولومبيا.

في أواخر الستينيات ، نقل GISS بضع بنايات إلى المبنى الذي يشغله الآن. أصبح هذا المبنى مشهورًا فيما بعد لأن الطابق الأرضي به يضم مطعم Tom's Restaurant ، وهو مكان الاستراحة المعتاد للشخصيات في المسلسل التلفزيوني 'Seinfeld'.

ركز المعهد خلال سنواته الأولى ، تحت قيادة جاسترو ، على الفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب. تحت حكم جيمس هانسن ، المدير من 1981 إلى 2013 ، وخليفته ، جافين شميدت ، تحولت أبحاث GISS إلى تغير المناخ والجوانب العالمية الأخرى لبيئة الأرض.

مصادر إضافية: