Введение

Первая космическая исследовательская лаборатория НАСА

Космический центр имени Годдарда (GSFC) — крупная космическая исследовательская лаборатория НАСА, расположенная примерно в 10 км к северо-востоку от Вашингтона, округ Колумбия, в Гринбелте, штат Мэриленд, США. Основанный 1 мая 1959 года как первый космический центр НАСА, GSFC насчитывает около 10 000 федеральных служащих и подрядчиков. Центр назван в честь американского пионера ракетной техники Роберта Х. Годдарда и является одним из десяти крупных региональных центров НАСА. GSFC частично расположен в бывшем населённом пункте Годдард; его почтовый адрес — Гринбелт. GSFC — крупнейшая в Соединенных Штатах объединенная организация ученых и инженеров, занимающаяся расширением знаний о Земле, Солнечной системе и Вселенной посредством наблюдений из космоса. GSFC является крупной американской лабораторией по разработке и эксплуатации беспилотных научных космических аппаратов. GSFC осуществляет научные исследования, разработку, производство и эксплуатацию космических систем, а также разработку связанных с ними технологий. Ученые Годдарда могут разрабатывать и поддерживать миссии, а инженеры и техники Годдарда могут проектировать и строить космические аппараты для этих миссий. Ученый Годдарда Джон К. Мэзер разделил Нобелевскую премию по физике 2006 года за свою работу над COBE. GSFC также управляет двумя сетями слежения за космическими полетами и сбора данных (Космическая сеть и Сеть ближнего космоса), разрабатывает и поддерживает передовые информационные системы для космических и научных исследований Земли, а также разрабатывает спутниковые системы для Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). GSFC управляет операциями многих миссий НАСА и международных миссий, включая космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и космический телескоп Хаббла (HST), программу «Исследователи», программу «Открытия», систему наблюдения за Землей (EOS), INTEGRAL, MAVEN, OSIRIS-REx, Солнечную и гелиосферную обсерваторию (SOHO), обсерваторию солнечной динамики (SDO), систему слежения и ретрансляции данных (TDRS), Fermi и Swift. К миссиям, которыми ранее управлял GSFC, относятся Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), обсерватория гамма-лучей имени Комптона, SMM, COBE, IUE и ROSAT.

История

Основанный как Космический центр Белтсвилля, Годдард был первым из четырех космических центров НАСА. Его первоначальный устав предусматривал выполнение пяти основных функций от имени НАСА: разработку и создание технологий, планирование, научные исследования, технические операции и управление проектами. Центр организован в несколько директоратов, каждый из которых отвечает за одну из этих ключевых функций. 1 мая 1959 года центр был переименован в Центр космических полётов Годдарда (GSFC) в честь Роберта Х. Годдарда. Первые 157 сотрудников были переведены из ракетной программы ВМС США «Проект Вэнгард» и продолжили свою работу в Научно-исследовательской лаборатории ВМС в Вашингтоне, округ Колумбия, в то время как шло строительство центра. Центр космических полётов Годдарда участвовал в проекте «Меркурий» – первой американской программе пилотируемых космических полётов. Центр взял на себя ведущую роль в проекте на ранних этапах и руководил первыми 250 сотрудниками, задействованными в работе, которые были размещены в Исследовательском центре Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния. Однако масштаб и объём проекта «Меркурий» вскоре побудили НАСА построить новый Центр пилотируемых космических аппаратов, ныне Космический центр имени Джонсона, в Хьюстоне, штат Техас. Персонал и деятельность проекта «Меркурий» были переведены туда в 1961 году. Центр космических полётов Годдарда оставался вовлечённым в программу пилотируемых космических полётов, предоставляя компьютерную поддержку и радиолокационное сопровождение полётов через глобальную сеть наземных станций, известную как Сеть отслеживания и сбора данных космических аппаратов (STDN). Однако Центр сосредоточился главным образом на проектировании беспилотных спутников и космических аппаратов для научных исследовательских миссий. Годдард стал пионером в нескольких областях разработки космических аппаратов, включая модульную конструкцию космических аппаратов, которая снизила затраты и позволила ремонтировать спутники на орбите. Спутник Годдарда «Солар Макс», запущенный в 1980 году, был отремонтирован астронавтами на космическом шаттле «Челленджер» в 1984 году. Космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году, продолжает функционировать и наращивать свои возможности благодаря модульной конструкции и многочисленным миссиям по обслуживанию, выполняемым космическим шаттлом. Сегодня центр продолжает участвовать во всех ключевых программах НАСА. Годдард разработал больше инструментов для исследования планет, чем любая другая организация, включая научные приборы, отправленные на каждую планету Солнечной системы. Вклад центра в программу изучения Земли включает в себя несколько космических аппаратов в составе флота системы наблюдения за Землей, а также EOSDIS – систему сбора, обработки и распространения научных данных. Для программы пилотируемых космических полётов Годдард разрабатывает инструменты для использования астронавтами во время выходов в открытый космос и управляет аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter, предназначенным для изучения Луны в рамках подготовки к будущим пилотируемым экспедициям.

Миссии

Информационный лист, рассказывающий о многих предыдущих миссиях Центра Годдарда, опубликован на веб-странице, посвященной 40-летию.

Прошлое

Годдард занимается проектированием, созданием и эксплуатацией космических аппаратов со времен запуска "Эксплорера-1", первого искусственного спутника страны. Список этих миссий отражает широкий спектр научных целей и задач. Серия космических аппаратов Landsat изучает ресурсы Земли с момента запуска первой миссии в 1972 году. TIROS 1, запущенный в 1960 году, стал первым успешным спутником в длинной серии метеорологических спутников. Платформа Spartan развертывалась с космического шаттла, обеспечивая возможность проведения простых и недорогих миссий продолжительностью 2–3 дня. Вторая из великих обсерваторий НАСА, обсерватория гамма-лучей Комптона, проработала девять лет, прежде чем вошла в атмосферу Земли в 2000 году. Другая космическая научная обсерватория Годдарда, Cosmic Background Explorer, предоставила уникальные научные данные о ранней Вселенной.

Настоящее

Годдард в настоящее время поддерживает работу десятков космических аппаратов, собирающих научные данные. Эти миссии включают в себя проекты изучения Земли, такие как Система наблюдения за Землей (EOS), включающая космические аппараты Terra, Aqua и Aura, работающие совместно с рядом проектов из других Центров и других стран. К другим крупным проектам изучения Земли, которые в настоящее время функционируют, относятся Миссия по измерению тропических осадков (TRMM) и Миссия глобального измерения осадков (GPM), предоставляющие данные, критически важные для прогнозирования ураганов. Многие проекты Годдарда поддерживают другие организации, такие как Геологическая служба США в рамках программ Landsat 7 и 8, а также Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) в рамках системы геостационарных операционных метеорологических спутников (GOES), обеспечивающей прогнозы погоды. Другие миссии Годдарда поддерживают различные области космической науки. Самым известным проектом Годдарда является космический телескоп Хаббл – уникальная научная платформа, которая на протяжении почти 20 лет совершает прорывы в астрономии. Другие миссии, такие как зонд Уилкинсона микроволнового анизотропии (WMAP), изучают структуру и эволюцию Вселенной. Другие миссии, такие как Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), в настоящее время изучают Солнце и влияние его активности на жизнь на Земле. Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) картографирует состав и топографию Луны, а Solar Dynamics Observatory (SDO) отслеживает энергию Солнца и его воздействие на Землю. Особого внимания заслуживает работа космического телескопа Джеймса Уэбба, запущенного в 2022 году, который позволяет проводить исследования в различных областях астрономии и космологии, включая наблюдение первых звезд и формирование первых галактик.

Будущее

Сообщество Годдарда непрерывно работает над множеством операций и проектов, сроки реализации которых простираются от ближайшего года до десятилетия вперёд. Эти операции также различаются по тем открытиям, на которые надеются ученые.

Решение научных вопросов

Миссии НАСА (и, следовательно, миссии Годдарда) охватывают широкий спектр научных вопросов, которые обычно классифицируются по четырем основным направлениям: науки о Земле, астрофизика, гелиофизика и исследования Солнечной системы. Проще говоря, Годдард изучает Землю и космос. В области наук о Земле Годдард играет ключевую роль в исследованиях, направленных на углубление нашего понимания Земли как сложной экологической системы, рассматривая вопросы о том, как развивались ее компоненты, как они взаимодействуют и как изменяются со временем. Это важно для того, чтобы ученые могли оценить практические последствия природных и антропогенных факторов в ближайшие десятилетия и столетия. В области космических наук Годдард прославился благодаря Нобелевской премии по физике 2006 года, присужденной Джону Мэзеру и миссии COBE. Помимо миссии COBE, Годдард изучает формирование Вселенной, ее состав, взаимодействие ее компонентов и эволюцию. Центр также вносит вклад в исследования, посвященные процессам формирования и эволюции звезд и планетных систем, а также изучает природу взаимодействия Солнца с окружающим пространством.

От научных вопросов к научным миссиям

На основе существующих знаний, накопленных в ходе предыдущих миссий, формулируются новые научные вопросы. Миссии разрабатываются аналогично разработке эксперимента с использованием научного метода. В этом контексте Центр Годдарда не действует как независимая структура, а является одним из десяти центров НАСА, совместно работающих над поиском ответов на эти научные вопросы. Каждая миссия начинается с определения набора научных вопросов, требующих ответа, и набора научных требований к миссии, опирающихся на результаты, полученные предыдущими миссиями. Научные требования конкретизируют типы данных, которые необходимо собрать. Затем эти научные требования преобразуются в концепции миссий, которые начинают определять тип космического аппарата и научных приборов, необходимых для ответа на поставленные научные вопросы. В Центре Годдарда Управление по науке и исследованиям (SED) руководит научной деятельностью центра, включая разработку технологий, связанных с научными исследованиями.

Сбор данных в космосе научные приборы

Некоторые из наиболее важных технологических достижений, разработанных Годдардом (и НАСА в целом), обусловлены необходимостью внедрения инноваций в области новых научных инструментов для наблюдения или измерения космических явлений, которые ранее не были измерены или наблюдаемы. Названия инструментов обычно известны по их аббревиатурам. В некоторых случаях название миссии указывает на тип используемого инструмента. Например, космический телескоп Джеймса Уэбба, как следует из названия, является телескопом, но он включает в себя комплекс из четырех различных научных инструментов: среднеинфракрасный прибор (MIRI); камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam); спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec); датчик точного наведения и прибор для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (FGS NIRISS). Ученые из Годдарда тесно сотрудничают с инженерами при разработке этих приборов. Как правило, миссия состоит из космического аппарата с комплектом инструментов (несколькими инструментами) на борту. В некоторых случаях научные требования обуславливают необходимость использования нескольких космических аппаратов. Например, миссия «Магнитосферные многомасштабные исследования» (MMS) изучает магнитное пересоединение – трехмерный процесс. Для сбора данных об этом сложном трехмерном процессе группа из четырех космических аппаратов летает в тетраэдрической формации. Каждый из четырех аппаратов несет на борту идентичные комплекты приборов. MMS является частью более широкой программы «Солнечные зонды» (Solar Terrestrial Probes), изучающей влияние Солнца на Солнечную систему.

Научное сотрудничество

Во многих случаях Годдард работает с партнерами (правительственные агентства США, аэрокосмическая промышленность, университетские исследовательские центры, другие страны), которые отвечают за разработку научных приборов. В других случаях Годдард разрабатывает один или несколько приборов. Отдельные приборы затем интегрируются в комплекс приборов, который затем интегрируется с космическим аппаратом. В случае MMS, например, Southwest Research Institute (SwRI) отвечал за разработку научных приборов, а Годдард обеспечивает общее управление проектом, проектирование систем миссии, космический аппарат и проведение операций миссии. В рамках миссии Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) шесть приборов были разработаны рядом партнеров. Один из приборов, лунный орбитальный лазерный альтиметр (LOLA), был разработан Годдардом. LOLA измеряет уклоны площадок посадки и шероховатость лунной поверхности для создания трехмерной карты Луны. Еще одной миссией, которой управляет Годдард, является MAVEN. MAVEN – это вторая миссия в рамках программы Mars Scout, исследующая атмосферу Марса в поддержку более широких усилий NASA по освоению Марса. MAVEN несет на борту восемь приборов для измерения характеристик атмосферных газов Марса, верхней атмосферы, солнечного ветра и ионосферы. Партнерами по разработке приборов являются Университет Колорадо в Боулдере и Калифорнийский университет в Беркли. Годдард внес вклад в общее управление проектом, а также разработал два прибора – два магнитометра.

Управление научными данными

Как только миссия запускается и достигает пункта назначения, её приборы начинают сбор данных. Эти данные передаются на Землю, где они должны быть проанализированы и сохранены для дальнейшего использования. Центр Годдарда управляет обширными коллекциями научных данных, полученных в ходе завершенных и текущих миссий. В составе Отдела наук о Земле функционирует Центр данных и информационных услуг по изучению Земли Годдарда (GES DISC), предоставляющий данные, информацию и сервисы в области наук о Земле для научных сотрудников, специалистов по применению данных, пользователей приложений и студентов. Координированный архив данных космических исследований НАСА (NSSDCA), созданный в Годдарде в 1966 году, содержит постоянный архив данных космических исследований, включая большую коллекцию изображений, полученных из космоса.

Выделяемые технологии

В статье 102(d) Национального закона об аэронавтике и космосе 1958 года предписывается "проведение долгосрочных исследований потенциальных выгод, возможностей и проблем, связанных с использованием достижений в области авиации и космонавтики в мирных и научных целях". В соответствии с этим мандатом в 1962 году была создана Программа использования технологий, которая предусматривала внедрение технологий на Землю и их коммерциализацию для поддержки экономики США и повышения качества жизни. Документирование этих технологий, полученных в результате побочного эффекта, началось в 1976 году с публикации "Spinoff 1976". С тех пор NASA ежегодно выпускает подобные публикации через Управление программы инновационного партнерства. Центр космических полетов Годдарда внес значительный вклад в экономику США и повышение качества жизни благодаря технологиям, которые он разработал и внедрил. Вот несколько примеров: технология метеозондов помогла пожарным благодаря использованию маломощных радиостанций; алюминизированный майлар, применяемый в спутниках, повысил теплоизоляционные свойства спортивного оборудования; лазерные оптические системы совершили революцию в индустрии камер, а миссии по поиску жизни на других планетах помогают ученым обнаруживать бактерии в загрязненных продуктах питания.

Объекты

Частично лесистый кампус Годдарда расположен в 10,5 км к северо-востоку от Вашингтона, округ Колумбия, в округе Принц-Джордж. Центр находится на Гринбелт-Роуд, которая является частью автомагистрали Мэриленда № 193. До Балтимора, Аннаполиса и штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне можно доехать по шоссе за 30–45 минут. В Гринбельте также есть железнодорожная станция, обеспечивающая доступ к системе метро Вашингтона и пригородной железной дороге MARC, линии Камден.

Испытательные камеры и производственные здания

Чистая комната High Bay, расположенная в здании 29, является крупнейшей в мире чистой комнатой ISO 7 по площади. Вакуумные камеры в соседних зданиях 10 и 7 могут охлаждаться или нагреваться до ±. В соседнем здании 15 размещена высокопроизводительная центрифуга, способная генерировать 30G при нагрузке до . Корпорация Parsons оказала помощь в строительстве чистой комнаты класса 10 000 для поддержки космического телескопа Хаббл и других миссий Годдарда.

Научный архив высокоэнергетической астрофизики Исследовательский центр

Научный архивный исследовательский центр астрофизики высоких энергий (HEASARC) — это центр NASA, ответственный за архивирование и распространение данных и информации в области астрономии высоких энергий. Поддерживается информация по рентгеновской и гамма-лучевой астрономии, а также архивы связанных с ними миссий NASA для обеспечения доступа общественности и научных исследований.

Технологический центр обеспечения программного обеспечения

Центр технологий обеспечения программного обеспечения (SATC) — это подразделение НАСА, основанное в 1992 году в составе Управления надежности и безопасности систем в Центре космических полётов Годдарда. Его целью было "стать центром компетенций в области обеспечения качества программного обеспечения, стремящимся к достижению измеримого улучшения как качества, так и надёжности программного обеспечения, разрабатываемого для НАСА в GSFC". Центр является источником научных публикаций по метрикам программного обеспечения, обеспечению качества и управлению рисками.

Годдардский центр посетителей

Годдардский центр для посетителей открыт для публики со вторника по воскресенье, бесплатно, и демонстрирует образцы космических аппаратов и технологий, разработанных здесь. Космический телескоп Хаббл представлен моделями и снимками глубокого космоса, полученными в ходе недавних миссий. В центре также установлена система сферической проекции "Наука на сфере". Кроме того, в центре работает Центр методических ресурсов для педагогов, доступный для учителей и волонтеров, например, руководителей скаутских организаций, и в течение года проводятся различные специальные мероприятия. Так, в сентябре 2008 года Центр открыл свои двери для фестиваля Goddard LaunchFest. Это бесплатное мероприятие включало в себя соревнования роботов, экскурсии по объектам Годдарда, проводимые сотрудниками НАСА, и развлекательную программу на территории Центра. GSFC также располагает большим бальным залом для проведения мероприятий, таких как лекции, презентации и торжественные ужины.

Внешние средства

GSFC управляет тремя объектами, которые не расположены на территории Гринбельта. Эти объекты: Wallops Flight Facility, расположенный на острове Уоллопс в штате Вирджиния, был основан в 1945 году и является одним из старейших космодромов в мире. Wallops управляет программой зондирующих ракет НАСА и поддерживает около 35 миссий в год. Институт космических исследований Годдарда (GISS), расположенный в Колумбийском университете в Нью-Йорке, где проводится значительная часть теоретических исследований центра. Институт тесно сотрудничает с Колумбийским университетом и другими университетами региона, оказывая поддержку в исследованиях в области геофизики, астрофизики, астрономии и метеорологии. Независимый центр проверки и валидации имени Кэтрин Джонсон (IV&V) в Фэрмонте, штат Западная Вирджиния, был создан в 1993 году для повышения безопасности, надежности и качества программного обеспечения, используемого в миссиях НАСА. GSFC также отвечает за комплекс White Sands, состоящий из двух объектов в Лас-Крусесе, штат Нью-Мексико, однако территория принадлежит Космическому центру имени Джонсона как часть Испытательного комплекса White Sands.

Работники

Центр космических полётов Годдарда насчитывает более 3000 штатных сотрудников, 60% из которых — инженеры и учёные. Ежедневно на территории центра работают около 7000 сотрудников подрядных организаций. Это одно из крупнейших сосредоточений ведущих мировых учёных и инженеров в области космоса. Центр организован в 8 управлений, включая прикладную инженерию и технологии, проекты космических полётов, науку и исследования, а также обеспечение безопасности и надёжности миссий. Студенты, участвующие в программах кооперативного образования, из университетов всех 50 штатов можно встретить на территории кампуса в любое время года. Летом такие программы, как Летний институт инженерии и компьютерных приложений (SIECA) и Excellence through Challenging Exploration and Leadership (EXCEL), предоставляют студентам из США и территорий, таких как Пуэрто-Рико, возможности для стажировки, позволяющие получить опыт и участвовать в сложных научных и инженерных проектах.

Сообщество

Центр космических полётов Годдарда поддерживает связь с местными сообществами посредством внешних волонтерских и образовательных программ. Сотрудников поощряют участвовать в программах наставничества и выступать с лекциями в школах региона. На территории Центра Годдард регулярно проводятся коллоквиумы по инженерным наукам, лидерству и естественным наукам. Эти мероприятия открыты для всех желающих, но для посещения основных территорий центра необходимо предварительно зарегистрироваться и получить пропуск для посетителей. Пропуска можно получить в офисе охраны у главных ворот на Гринбелт-роуд. Годдард также предлагает различные возможности для прохождения стажировок, в том числе программу NASA DEVELOP при Центре космических полётов Годдарда.

Визит королевы Елизаветы II

Королева Великобритании Елизавета II и ее супруг, принц Филипп, герцог Эдинбургский, посетили Центр космических полетов Годдарда во вторник, 8 мая 2007 года. Эта экскурсия по Годдарду состоялась в конце визита королевы, посвященного 400-летию основания Джеймстауна в штате Вирджиния. Королева пообщалась с членами экипажа Международной космической станции.