NASA의 Goddard 우주 비행 센터: 원격 제어로 지구와 우주 탐험

James Webb 우주 망원경의 주 거울은 NASA의 거대한 청정실에서 테스트됩니다.

James Webb 우주 망원경의 주 거울은 NASA 고다드 우주 비행 센터의 거대한 청정실에서 테스트됩니다. (이미지 제공: NASA/Francis Reddy(Syneren Technologies))



NASA의 Goddard Space Flight Center(GSFC)는 미국에서 가장 큰 우주 과학자 및 엔지니어 조직입니다. 기관의 웹사이트 . 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 워싱턴 D.C.의 바로 북동쪽에 있는 메인 캠퍼스에서 GSFC는 허블 우주 망원경 , 달 정찰 궤도선, Landsat 위성, Parker 태양 탐사선 및 TDRS(추적 및 데이터 중계 위성) 네트워크.



GSFC는 다음을 포함하여 다른 위치의 여러 설치도 관리합니다.

  • Viriginia 동부 해안에 있는 Wallops 비행 시설 - 준궤도 로켓, 연구 기구 및 연구 항공기의 발사 장소.
  • 뉴욕시의 고다드 우주 연구 연구소 - 기후 연구의 허브.
  • 우주 임무를 위한 컴퓨터 프로그램이 테스트되는 웨스트 버지니아 페어몬트의 캐서린 존슨 독립 검증 및 검증 시설.
  • TDRS 네트워크의 지상국 중 하나인 뉴멕시코의 White Sands Complex.

그린벨트 캠퍼스의 방문자 센터는 대중을 맞이하며 교육 프로그램을 운영하며, Wallops의 방문자 센터는 교육 전시 및 프로그램뿐만 아니라 출시 관람을 제공합니다.



우주 시대를 위한 새로운 연구 센터

GSFC는 NASA 직후인 1958년 후반에 설립되었습니다. Alfred Rosenthal이 1968년 간행물 ' 우주로의 벤처: 고다드 우주 비행 센터 초기 '(NASA, 1968), GSFC는 해군의 Vanguard 위성 프로그램 및 육군의 우주 통신 작업과 같은 군사 프로젝트 전문가를 위한 제도적 기반을 제공했으며, 이들은 새로운 민간 우주 기관으로 이관되었습니다. 이 센터는 또한 이론 연구, 우주 비행을 위한 도구 개발, 비행 프로그램의 과학적 결과 해석 및 계약 관리를 포함하여 많은 다른 업무 목록을 할당받았습니다.

확립된 항공 시설을 기반으로 하는 Glenn 및 Langley와 같은 일부 다른 NASA 센터와 달리 Goddard는 특별히 우주 연구를 위해 만들어졌습니다.

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새로운 센터의 건설은 이전에 미국 농무부가 소유했던 토지에 1959년에 시작되었습니다. 1961년 3월, 센터는 공식적으로 헌납되고 미국 로켓 개척자를 기리기 위해 명명되었습니다. 로버트 H. 고다드 , 그가 매사추세츠 주 오번에서 성공적인 최초의 액체 연료 로켓을 발사한 지 35년 후.

오늘날 센터의 웹사이트에 따르면, 메인 Goddard 캠퍼스는 1,270에이커를 차지하는 캠퍼스에 34개 이상의 건물로 구성되어 있습니다. 모든 Goddard 시설은 합쳐서 10,000명 이상의 직원을 고용하고 있다고 센터는 설명했습니다. 2018년 연례 보고서 .

NASA의 항공 보기



메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 조감도.(이미지 크레디트: NASA Goddard/Bill Hrybyk)

주목할만한 초기 성과

NASA의 연대기 고다드 미션 첫 10년(1959-1969) 동안 104개의 발사를 나열합니다. 여기에는 지구 주변의 우주 환경을 측정하기 위한 40개의 Explorer 위성, 10개의 TIROS 기상 위성, 5개의 궤도 태양 천문대, 3개의 Syncom 통신 위성, 5개의 궤도 지구 물리학 천문대, 8개의 ESSA 클라우드 사진이 포함됩니다. 위성, 2개의 궤도 천문대 및 4개의 응용 기술 위성. 다양한 기술적 문제가 이러한 초기 임무 중 일부에 영향을 주었지만 대부분은 성공적이었습니다.

Goddard의 초기 Explorer 위성은 지구의 자기장을 측정하고 지구의 자기장 Van Allen 복사 벨트에 일부 입자를 가두는 동안 지구 주위의 대부분의 태양풍 입자를 편향시킵니다.

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Goddard의 팀은 1960년 최초의 통신 위성의 발사를 관리했습니다. Echo라고 하는 거대한 마일라 풍선은 지구로 무선 전송을 반사하고 최초의 국제 우주 위성인 Ariel은 영국과 공동으로, Alouette I는 Ariel과 Alouette는 모두 1962년에 캐나다와 함께 '자금 교환 없음' 유형의 파트너십을 개척했습니다. 이 파트너십에서는 파트너가 프로젝트에 서비스와 장비를 제공하지만 파트너 중 어느 누구도 다른 파트너에게 돈을 지불하지 않습니다. 이 배열은 국제 우주 정거장과 같은 프로젝트에서 오늘날까지 사용됩니다.

Goddard 엔지니어들은 중소형 탑재체를 지구 궤도로 발사하기 위한 차량으로 Delta 로켓 제작을 조직했으며 이를 Goddard의 초기 발사에 많이 사용했습니다. 디자인에 대한 이후의 많은 변형 중에서, 델타 II 1989년부터 2018년까지 155번의 출시로 '산업의 핵심'이 되었다고 합니다. 보잉 .

GPS 위성이 장착된 미 공군 Delta II 부스터.

GPS 위성이 장착된 미 공군 Delta II 부스터. Goddard 엔지니어들은 수많은 발사에 사용된 Delta 로켓을 개발했습니다.(이미지 크레디트: 미 공군 사진)

모든 것의 핵심: 커뮤니케이션

지구 저궤도의 위성은 한 추적 스테이션의 범위 내에서 몇 분 밖에 걸리지 않으므로 한 궤도에서 우주선과 연락을 유지하려면 많은 스테이션이 필요합니다. NASA 역사가 레인 월러스가 그녀의 책 ' 꿈, 희망, 현실 ,'(NASA, 1999), Goddard는 수십 년 동안 궤도에 있는 우주선과 통신하기 위해 지구에 일련의 전 세계 안테나 네트워크를 조직하여 기술 프로젝트에 대한 국제 협력의 예를 설정했습니다.

1950년대에 시작된 최초의 인공위성을 위해 만들어진 Goddard의 Minitrack 네트워크는 1960년대의 Mercury Space Flight Network로 이어졌습니다. 7개의 지상국과 2개의 우주선이 바다에서 Mercury 캡슐에서 단독 우주비행사와 통신하게 되었습니다. 지상국 간의 통신은 전화선에 의존하므로 실패할 수 있습니다. 그래서, 동안 프로젝트 쌍둥이자리 1960년대 중반에 2명의 승무원을 궤도로 보낸 Goddard는 필요한 경우 휴스턴에서 인수할 수 있는 예비 임무 제어 센터를 유지했습니다.

최초의 로봇 우주 관측소에서 빅 데이터 다운로드를 처리하기 위해 Goddard는 새로운 STADAN(위성 추적 및 데이터 수집 네트워크)을 설정했으며, 안테나 접시는 전 세계 21개 위치에서 최대 25미터 너비입니다. Goddard의 응용 기술 위성(ATS)은 궤도에 있는 위성을 사용하여 우주선과 지구 스테이션 간에 메시지를 전달하는 개념을 시연했습니다. ATS는 추적 및 데이터 중계 위성 시스템인 TDRSS로 이어졌습니다. 10개의 위성 포함 국제 우주 정거장, 허블 우주 망원경 및 기타 우주선과 거의 지속적인 통신을 제공하는 지구 동기 궤도에서.

Goddard는 또한 궤도를 도는 우주선과 통신하기 위해 전 세계적으로 상업적으로 운영되는 15개 이상의 지상국의 Near Earth Network와 제어 센터 간에 데이터를 전송하는 NASA Communications Network(NASCOM)를 관리합니다. 2018년 연례 보고서에 따르면 Goddard는 전파보다 초당 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 레이저 광을 사용하여 우주 통신을 연구하고 있습니다.

고다드

사진에 있는 Goddard의 네트워크 통합 센터는 국제 우주 정거장에 대한 우주 대 지상 통신 지원을 위한 모든 조정을 이끌고 NASA의 우주 네트워크를 통해 완전한 통신 범위를 보장합니다.(이미지 제공: NASA 고다드)

지구와 우주의 깊이

1970년대부터 Goddard의 작업은 우주에 대한 더 깊은 관점과 로봇 우주선을 사용하여 지구에 대한 면밀한 조사를 포함하도록 성장했습니다.

궤도를 도는 태양 천문대는 지상의 천문대에서 볼 수 없는 자외선, X선, 감마선 빛으로 태양을 관찰했는데, 이들 파장은 지구의 대기 . NS 솔라맥스 위성 태양 플레어를 관찰했으며 1984년 우주 왕복선 우주비행사들에 의해 수리되어 미래의 허블 우주 망원경의 궤도 서비스를 위한 길을 닦았습니다.

Goddard에서 개발된 Uhuru 위성은 1970년에 발사되어 블랙홀을 포함하고 있다고 생각되는 최초의 관측 물체인 Cygnus X-1을 발견했습니다. Goddard에서 Uhuru의 프로젝트 관리자인 Marjorie Townsend는 첫 번째 여성 NASA 위성 프로젝트를 관리합니다.

X선과 감마선에 민감한 다른 고다드 위성은 은하와 퀘이사라고 불리는 신비하고 강력한 광원 사이의 연결 고리를 확립했습니다. 위성은 또한 은하단의 가스를 분석하고 새로운 펄서를 발견했으며 감마선 폭발을 발견했습니다.

Goddard의 또 다른 업적은 1978년에 발사된 International Ultraviolet Explorer 위성으로 나중에 허블 우주 망원경에 사용된 안정화 자이로스코프의 새로운 유형을 특징으로 합니다. 위성은 또한 게스트 천문학자들이 망원경을 사용할 수 있도록 하는 새로운 '투명한' 소프트웨어 시스템을 시연했습니다.

1989년에 발사된 COBE(Cosmic Background Explorer) 위성은 빅뱅의 잔광으로도 알려진 우주 마이크로파 배경을 최초로 정밀하게 측정했습니다. GSFC 과학자 John Mather는 2006년 노벨 물리학상 프로젝트를 위해.

초기 기상 위성은 상대적으로 낮은 지구 궤도에서 날아갔고 특정 지역을 지나갈 때만 사진을 찍을 수 있었습니다. 1975년 GSFC는 북미 경도 상공에서 거의 정지 상태를 유지하는 고궤도에서 비행하는 최초의 정지 작동 환경 위성(GOES)을 개발했습니다. GOES 시리즈는 여러 세대에 걸쳐 개선되어 오늘날 서반구를 모니터링하는 GOES-16 및 GOES-17 위성으로 이어집니다. GOES 위성은 일단 건설되고 발사되면 매일 운용을 위해 국립해양대기청(NOAA)에 넘겨집니다.

초기 Goddard 지구 동기 위성, ATS-3 , 1967년에 지구의 전체 반구에 대한 최초의 우주 기반 컬러 사진을 찍었습니다. 그리고 Goddard의 Nimbus 7에 있는 장비는 1985년 남극 대륙에 오존 '구멍'의 존재를 확인했습니다.

최근 과거, 현재, 미래

Goddard의 메인 캠퍼스에는 전문 시험 및 제조 시설 , 포함:

  • 5,000 lbs를 대상으로 할 수 있는 것보다 원심분리기. (2,268kg) 우주선 하드웨어를 30g으로.
  • 최대 150데시벨의 소리를 생성할 수 있는 잔향 챔버로, 하드웨어가 로켓 발사의 소음 수준에 영향을 받습니다.
  • 광범위한 진공 및 열 조건을 달성할 수 있는 우주 환경 챔버.
  • 지구 자기장을 상쇄할 수 있는 자기 코일 시스템을 갖춘 우주선 자기 테스트 시설.
  • 130만 입방피트(36,800입방미터) 규모의 세계 최대 우주선 최종 조립에 적합한 하이 베이 클린룸.

Goddard는 현재 50개 이상의 우주 비행 프로젝트에 참여하고 있습니다. 그 중 허블 우주 망원경과 달 정찰 궤도선 모두 GSFC 캠퍼스에 임무 제어 센터가 있습니다. 현재 운용 중인 두 개의 화성 탐사선 큐리오시티(Curiosity)와 메이븐(MAVEN)은 고다드가 개발한 과학 장비를 탑재하고 있다. 2018년부터 다른 항성 주변의 행성을 찾고 있는 Transiting Exoplanet Survey Satellite(TESS)는 Goddard가 관리하고 있습니다.

발사를 위해 준비 중인 Goddard 임무에는 1972년으로 거슬러 올라가는 일련의 지구 모니터링 위성 중 최신 버전인 Landsat 9가 포함됩니다. James Webb 우주 망원경(유럽 및 캐나다 우주 기관과 공동으로); 루시, 목성을 동반하는 트로이 소행성을 탐험하는 임무; 그리고 WFIRST(광시야 적외선 측량 망원경) 허블보다 1,000배 빠른 속도로 하늘의 넓은 영역을 이미지화해야 합니다.

일식이 어떻게 작동하는지 또는 무엇이 달의 위상을 만드는지에 대한 특히 아름다운 애니메이션을 본 적이 있다면 아마도 Goddard의 과학적 시각화 스튜디오 , NASA 임무에서 수집한 데이터를 기반으로 정지 이미지와 애니메이션을 생성합니다.

Wallops: 작고 모험심

사운딩 로켓이라고 하는 비교적 작은 로켓은 버지니아주 월롭스 섬에 있는 NASA의 월롭스 비행 시설에서 100~1400km(62~870마일)의 고도까지 비행합니다. 월롭스 미사일 시험 시설로 탄생 제2차 세계 대전이 끝나고 1981년에 Goddard의 관리 하에 놓였습니다.

사운딩 로켓은 우주 장비를 테스트하고 항공기, 풍선 또는 궤도 우주선으로 도달할 수 없는 우주 영역을 연구하는 경제적인 방법을 제공합니다. Goddard의 2018년 연례 보고서에 따르면 2018년 말까지 Wallops는 116,000개 이상의 출시를 호스팅했습니다.

Wallops Island에 대한 NASA의 작업에 인접해 있습니다. 중부 대서양 지역 우주 기지 (MARS), Antares 로켓이 국제 우주 정거장에 Cygnus 화물 모듈을 발사한 곳입니다. MARS는 버지니아 연방에서 운영합니다.

2019년 4월 16일 NASA에서 일출 시 보이는 Cygnus 우주선이 있는 Northrop Grumman Antares 로켓

2019년 4월 16일 버지니아에 있는 NASA의 월롭스 비행 시설에서 일출을 볼 때 시그너스 우주선이 있는 노스롭 그루먼 안타레스 로켓.(이미지 제공: NASA/Bill Ingalls)

GISS: 뉴욕시의 기후 연구

NS 고다드 우주 연구 연구소(GISS) 1950년대에 Naval Research Laboratory의 Vanguard 위성 프로그램에 대한 이론 작업을 수행했던 물리학자 Robert Jastrow의 감독하에 NASA 초기에 설립되었습니다.

Vanguard 팀이 새로운 NASA Goddard 센터에 통합되었을 때 Jastrow는 이론 연구 부서가 학술 연구자를 유치하기 위해 주요 연구 대학 근처에 위치해야 한다고 NASA 관리자에게 확신시켰습니다. 1961년, GISS는 컬럼비아 대학교 근처 뉴욕시의 사무실에서 운영되기 시작했습니다.

1960년대 후반, GISS는 현재 사용하고 있는 건물로 몇 블록을 옮겼습니다. 이 건물은 나중에 1층에 '사인펠트' TV 시리즈의 등장인물이 자주 다니는 Tom's Restaurant이 있기 때문에 유명해졌습니다.

초기 몇 년 동안 Jastrow가 이끄는 연구소는 천체 물리학과 행성 과학에 집중했습니다. 1981년부터 2013년까지 제임스 한센(James Hansen) 국장과 그의 후임자인 개빈 슈미트(Gavin Schmidt)가 이끄는 GISS 연구는 기후 변화와 지구 환경의 다른 지구적 측면에 초점을 맞췄습니다.

추가 리소스: