Goddard Space Flight Center der NASA: Erforschung der Erde und des Weltraums per Fernbedienung

Der Hauptspiegel für das James Webb Space Telescope wird im riesigen Reinraum der NASA getestet

Der Hauptspiegel des James Webb-Weltraumteleskops wird im riesigen Reinraum des Goddard Space Flight Center der NASA getestet. (Bildnachweis: NASA/Francis Reddy (Syneren Technologies))

Das Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA ist laut der Website der Agentur . Mit einem Hauptcampus nordöstlich von Washington, D.C., in Greenbelt, Maryland, hat GSFC Hunderte von NASA-Missionen geleitet oder eine Schlüsselrolle gespielt, darunter die Hubble-Weltraumteleskop , Lunar Reconnaissance Orbiter , Landsat-Satelliten, die Parker Solar Probe und das Tracking and Data Relay Satellite (TDRS)-Netzwerk.



GSFC verwaltet auch mehrere Installationen an anderen Standorten, darunter:

  • Die Wallops Flight Facility an der Ostküste von Viriginia – ein Startplatz für suborbitale Raketen, Forschungsballons und Forschungsflugzeuge.
  • Das Goddard Institute for Space Studies in New York City – eine Drehscheibe für die Klimaforschung.
  • Die Katherine Johnson Independent Verification and Validation Facility in Fairmont, West Virginia, wo Computerprogramme für Weltraummissionen getestet werden.
  • Der White Sands Complex in New Mexico – eine der Bodenstationen für das TDRS-Netzwerk.

Ein Besucherzentrum auf dem Greenbelt-Campus heißt die Öffentlichkeit willkommen und bietet Bildungsprogramme an, und ein Besucherzentrum in Wallops bietet Besichtigungen für Starts sowie lehrreiche Ausstellungen und Programme.

Ein neues Forschungszentrum für das Weltraumzeitalter

GSFC wurde kurz nach der NASA selbst, Ende 1958, gegründet. Wie Alfred Rosenthal in seiner 1968 erschienenen Veröffentlichung erklärte: Wagen Sie sich ins All: Die frühen Jahre des Goddard Space Flight Center “ (NASA, 1968) bot GSFC eine institutionelle Basis für Experten aus militärischen Projekten, wie dem Vanguard-Satellitenprogramm der Marine und den Arbeiten der Armee zur Weltraumkommunikation, die an die neue zivile Raumfahrtbehörde übertragen wurden. Dem Zentrum wurde auch eine lange Liste anderer Aufgaben übertragen, darunter theoretische Forschung, Entwicklung von Instrumenten für den Weltraumflug, Interpretation wissenschaftlicher Ergebnisse aus Flugprogrammen und Verwaltung von Verträgen.

Im Gegensatz zu einigen anderen NASA-Zentren wie Glenn und Langley, die auf etablierten luftfahrttechnischen Einrichtungen basierten, wurde Goddard speziell für die Weltraumforschung geschaffen.

Verwandt: Lesen Sie mehr über Goddards 60. Jubiläumsfeier

Der Bau des neuen Zentrums begann 1959 auf einem Grundstück, das früher dem US-Landwirtschaftsministerium gehörte. Im März 1961 wurde das Zentrum offiziell eingeweiht und zu Ehren des amerikanischen Raketenpioniers benannt Robert H. Goddard , 35 Jahre nachdem er die erste erfolgreiche Flüssigtreibstoffrakete in Auburn, Massachusetts, gestartet hatte.

Laut der Website des Zentrums umfasst der Hauptcampus von Goddard heute mehr als 34 Gebäude auf einem Campus mit einer Fläche von 1.270 Hektar. Alle Goddard-Einrichtungen zusammen beschäftigen mehr als 10.000 Mitarbeiter, so das Zentrum in seiner Jahresbericht 2018 .

Eine Luftaufnahme der NASA

Eine Luftaufnahme des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.(Bildnachweis: NASA Goddard/Bill Hrybyk)

Bemerkenswerte frühe Erfolge

Eine NASA-Chronologie von Goddard-Missionen listet 104 Starts in seinem ersten Jahrzehnt (1959-1969), darunter 40 Explorer-Satelliten zur Messung der Weltraumumgebung um die Erde, 10 TIROS-Wettersatelliten, fünf Orbiting Solar Observatories, drei Syncom-Kommunikationssatelliten, fünf Orbiting Geophysical Observatories, acht ESSA Cloud-Fotografie Satelliten, zwei astronomische Observatorien im Orbit und vier Satelliten für Anwendungstechnik. Einige dieser frühen Missionen waren von einer Vielzahl technischer Probleme betroffen, aber die meisten waren erfolgreich.

Goddards frühe Explorer-Satelliten führten das neue Gebiet der Weltraumphysik ein, indem sie das Magnetfeld der Erde maßen und zeigten, wie Erdmagnetfeld lenkt die meisten Sonnenwindpartikel um die Erde herum, während sie einige Partikel in den Van-Allen-Strahlungsgürteln einfängt.

Verwandt: Lesen Sie mehr über die Delta-Familie

Die Teams von Goddard leiteten 1960 den Start des allerersten Kommunikationssatelliten – eines riesigen Mylarballons namens Echo, der Funkübertragungen zurück zur Erde reflektierte, sowie die ersten internationalen Weltraumsatelliten: Ariel in Zusammenarbeit mit dem Vereinigten Königreich und Alouette I. mit Kanada, beide 1962. Ariel und Alouette leisteten Pionierarbeit für eine Partnerschaft ohne Geldaustausch, bei der die Partner Dienstleistungen und Ausrüstung zu einem Projekt beitragen, aber keiner der Partner den anderen mit Geld bezahlt. Diese Anordnung wird bis heute in Projekten wie der Internationalen Raumstation ISS verwendet.

Goddard-Ingenieure organisierten die Entwicklung der Delta-Rakete als Vehikel, um kleine bis mittelgroße Nutzlasten in die Erdumlaufbahn zu bringen, und verwendeten sie für viele der frühen Starts von Goddard. Unter vielen späteren Variationen des Designs ist die Delta II wurde mit 155 Markteinführungen von 1989 bis 2018 zu einem „Arbeitspferd der Branche“ Boeing .

Ein Delta II-Booster der US Air Force mit einem GPS-Satelliten.

Ein Delta II-Booster der US Air Force mit einem GPS-Satelliten. Goddard-Ingenieure entwickelten die Delta-Rakete, die für zahlreiche Starts verwendet wurde.(Bildnachweis: Foto der US Air Force)

Der Schlüssel zu allem: Kommunikation

Ein Satellit in einer niedrigen Erdumlaufbahn verbringt nur wenige Minuten in Reichweite einer beliebigen Verfolgungsstation, so dass viele Stationen erforderlich sind, um während einer Umlaufbahn mit einem Raumfahrzeug in Kontakt zu bleiben. Wie die NASA-Historikerin Lane Wallace in ihrem Buch erklärt: Träume, Hoffnungen, Realitäten '' (NASA, 1999) hat Goddard im Laufe der Jahrzehnte eine Reihe von weltweiten Antennennetzwerken auf der Erde organisiert, um mit Raumfahrzeugen im Orbit zu kommunizieren, was ein Beispiel für die internationale Zusammenarbeit bei technischen Projekten ist.

Goddards Minitrack-Netzwerk, das ab den 1950er Jahren für die allerersten Satelliten geschaffen wurde, führte in den 1960er Jahren zum Mercury Space Flight Network mit sieben Bodenstationen und zwei Schiffen auf See, die mit Solo-Astronauten in Mercury-Kapseln kommunizieren. Die Kommunikation zwischen Bodenstationen hing von Telefonleitungen ab, die ausfallen konnten. Also, während Projekt Zwillinge , die Mitte der 1960er Jahre zwei Mann Besatzungen in den Orbit schickte, unterhielt Goddard ein Backup-Missionskontrollzentrum, das bei Bedarf von Houston ablösen konnte.

Um die großen Datenmengen aus den ersten Roboter-Weltraumobservatorien zu bewältigen, hat Goddard ein neues Satellitenverfolgungs- und Datenerfassungsnetzwerk (STADAN) mit bis zu 25 Meter breiten Antennenschüsseln an 21 Standorten auf der ganzen Welt eingerichtet. Goddards Applications Technology-Satelliten (ATS) demonstrierten das Konzept der Verwendung von Satelliten im Orbit, um Nachrichten zwischen Raumfahrzeugen und Erdstationen weiterzuleiten. ATS führte zu TDRSS, dem Tracking and Data Relay Satellite System, das jetzt enthält 10 Satelliten in geosynchronen Umlaufbahnen, die eine nahezu kontinuierliche Kommunikation mit der Internationalen Raumstation, dem Hubble-Weltraumteleskop und anderen Raumfahrzeugen ermöglichen.

Goddard verwaltet auch das Near Earth Network von mehr als 15 weltweit kommerziell betriebenen Bodenstationen für die Kommunikation mit umlaufenden Raumfahrzeugen und das NASA Communications Network (NASCOM), das Daten zwischen Kontrollzentren sendet. Laut seinem Jahresbericht 2018 arbeitet Goddard an der Weltraumkommunikation mit Laserlicht, das mehr Daten pro Sekunde übertragen kann als Radiowellen.

Goddard

Goddards Networks Integration Center, hier abgebildet, leitet die gesamte Koordination für die Unterstützung der Weltraum-Boden-Kommunikation für die Internationale Raumstation und stellt eine vollständige Kommunikationsabdeckung durch das Space Network der NASA sicher.(Bildnachweis: NASA Goddard)

Erde und Weltraum in der Tiefe

Ab den 1970er Jahren wuchs Goddards Arbeit, um tiefere Einblicke in den Weltraum und eine genauere Untersuchung der Erde mit Roboter-Raumfahrzeugen zu umfassen.

Sonnenobservatorien im Orbit beobachteten die Sonne in ultraviolettem, Röntgen- und Gammastrahlenlicht, das von Observatorien am Boden nicht gesehen werden kann, da diese Wellenlängen durch . blockiert werden Erdatmosphäre . Die Solar Max Satellit beobachtete Sonneneruptionen und wurde 1984 von Space-Shuttle-Astronauten repariert, was den Weg für die zukünftige Wartung des Hubble-Weltraumteleskops im Orbit ebnete.

Der in Goddard entwickelte Satellit Uhuru startete 1970 und entdeckte Cygnus X-1, das erste beobachtete Objekt, von dem angenommen wird, dass es ein Schwarzes Loch enthält. Uhurus Projektmanagerin bei Goddard, Marjorie Townsend, war die erste Frau ein NASA-Satellitenprojekt zu leiten.

Andere für Röntgen- und Gammastrahlen empfindliche Goddard-Satelliten stellten die Verbindung zwischen Galaxien und mysteriösen mächtigen Lichtquellen her, die Quasare genannt werden. Die Satelliten analysierten auch das Gas in Galaxienhaufen, fanden neue Pulsare und entdeckten Gammastrahlenausbrüche.

Eine weitere Errungenschaft von Goddard war der Satellit International Ultraviolet Explorer, der 1978 gestartet wurde und einen neuen Typ von stabilisierendem Gyroskop aufwies, der später auf dem Hubble-Weltraumteleskop verwendet wurde. Der Satellit demonstrierte auch ein neues „transparentes“ Softwaresystem, das es Gastastronomen ermöglicht, das Teleskop zu verwenden.

Der 1989 gestartete Satellit Cosmic Background Explorer (COBE) führte die erste präzise Messung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds durch, der auch als Nachglühen des Urknalls bekannt ist. Der GSFC-Wissenschaftler John Mather teilte dies mit 2006 Nobelpreis für Physik für das Projekt.

Frühe Wettersatelliten flogen in relativ niedrigen Erdumlaufbahnen und waren nur in der Lage, eine bestimmte geografische Region zu fotografieren, wenn sie sie überflogen. 1975 entwickelte GSFC den ersten geostationären operationellen Umweltsatelliten (GOES), der in einer hohen Umlaufbahn flog, die ihn fast stationär über dem Längengrad von Nordamerika hielt. Die GOES-Serie hat mehrere Generationen von Verbesserungen durchlaufen, die dazu geführt haben, dass die Satelliten GOES-16 und GOES-17 heute die westliche Hemisphäre überwachen. Die GOES-Satelliten werden nach dem Bau und dem Start für den täglichen Betrieb an die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) übergeben.

Ein früher geosynchroner Satellit von Goddard, ATS-3 , machte 1967 das erste weltraumgestützte Farbfoto einer ganzen Hemisphäre der Erde. Und ein Instrument auf Goddards Nimbus 7 bestätigte 1985 die Existenz eines Ozonlochs über der Antarktis.

Jüngste Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Goddards Hauptcampus hat eine Reihe von spezialisierte Test- und Fertigungseinrichtungen , einschließlich:

  • Eine Zentrifuge als 5.000 lbs. (2.268 Kilogramm) Raumfahrzeug-Hardware auf 30 g.
  • Eine Nachhallkammer, die einen Schall von bis zu 150 Dezibel erzeugen kann und die Hardware dem Geräuschpegel eines Raketenstarts aussetzt.
  • Eine Weltraumumgebungskammer, die eine Vielzahl von Vakuum- und Wärmebedingungen erreichen kann.
  • Die magnetische Testeinrichtung für Raumfahrzeuge mit einem Magnetspulensystem, das das Magnetfeld der Erde aufheben kann.
  • Der High Bay Clean Room, geeignet für die Endmontage eines Raumfahrzeugs, das größte seiner Art weltweit, mit einem Volumen von 1,3 Millionen Kubikfuß (36.800 Kubikmeter).

Goddard ist an mehr als 50 aktuellen Raumfahrtprojekten beteiligt. Unter ihnen haben das Hubble-Weltraumteleskop und der Lunar Reconnaissance Orbiter beide ihre Missionskontrollzentren auf dem GSFC-Campus. Zwei derzeit in Betrieb befindliche Marssonden, Curiosity und MAVEN, tragen von Goddard entwickelte wissenschaftliche Instrumente. Der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), der seit 2018 nach Planeten um andere Sterne sucht, steht unter der Leitung von Goddard.

Zu den Goddard-Missionen, die für den Start vorbereitet werden, gehören Landsat 9, der neueste in einer Reihe von Erdbeobachtungssatelliten, die bis ins Jahr 1972 zurückreichen; das James Webb-Weltraumteleskop (in Zusammenarbeit mit den europäischen und kanadischen Weltraumbehörden); Lucy, a Mission zur Erforschung der trojanischen Asteroiden, die Jupiter begleiten; und WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) , die große Bereiche des Himmels 1.000-mal schneller abbilden soll als Hubble.

Wenn Sie eine besonders schöne Animation gesehen haben, wie eine Sonnenfinsternis funktioniert oder was die Mondphasen ausmacht, könnte sie von Goddards wissenschaftliches Visualisierungsstudio , das Standbilder und Animationen basierend auf Daten erstellt, die von NASA-Missionen gesammelt wurden.

Wallops: Klein und abenteuerlustig

Relativ kleine Raketen, sogenannte Höhenforschungsraketen, fliegen von der Wallops Flight Facility der NASA in Wallops Island, Virginia, in Höhen von 100 bis 1400 Kilometern. Wallops entstand als Raketentestanlage am Ende des Zweiten Weltkriegs und wurde 1981 unter die Leitung von Goddard gestellt.

Höhenforschungsraketen bieten eine wirtschaftliche Möglichkeit, Weltrauminstrumente zu testen und Weltraumregionen zu untersuchen, die mit Flugzeugen, Ballons oder umlaufenden Raumfahrzeugen nicht erreicht werden können. Bis Ende 2018 hatte Wallops laut Goddards Jahresbericht 2018 über 116.000 Starts gehostet.

Angrenzend an die Operationen der NASA auf Wallops Island befindet sich die Regionaler Raumhafen Mittelatlantik (MARS), wo Antares-Raketen Cygnus-Frachtmodule zur Internationalen Raumstation ISS befördert haben. MARS wird vom Commonwealth of Virginia betrieben.

Eine Northrop Grumman Antares-Rakete mit einem Cygnus-Raumschiff, gesehen bei Sonnenaufgang am 16. April 2019 bei der NASA

Eine Northrop Grumman Antares-Rakete mit einem Cygnus-Raumschiff, gesehen bei Sonnenaufgang am 16. April 2019 in der Wallops Flight Facility der NASA in Virginia.(Bildnachweis: NASA/Bill Ingalls)

GISS: Klimaforschung in New York City

Die Goddard Institute for Space Studies (GISS) wurde in den frühen Tagen der NASA unter der Leitung des Physikers Robert Jastrow gegründet, der in den 1950er Jahren theoretische Arbeit für das Vanguard-Satellitenprogramm des Naval Research Laboratory geleistet hatte.

Als das Vanguard-Team in das neue NASA Goddard Center aufgenommen wurde, überzeugte Jastrow die NASA-Manager davon, dass die theoretische Forschungsabteilung in der Nähe großer Forschungsuniversitäten angesiedelt werden sollte, um akademische Forscher anzuziehen. 1961 begann GISS in Büros in New York City in der Nähe der Columbia University zu arbeiten.

Ende der 1960er Jahre zog GISS um einige Blocks in das heutige Gebäude um. Dieses Gebäude wurde später berühmt, weil sich im Erdgeschoss Tom's Restaurant befindet, der regelmäßige Treffpunkt der Charaktere der Fernsehserie 'Seinfeld'.

In seinen Anfangsjahren unter Jastrow konzentrierte sich das Institut auf Astrophysik und Planetenforschung. Unter der Leitung von James Hansen, Direktor von 1981 bis 2013, und seinem Nachfolger Gavin Schmidt hat sich die GISS-Forschung dem Klimawandel und anderen globalen Aspekten der Erdumwelt zugewandt.

Zusätzliche Ressourcen: