Laboratorul de propulsie cu jet

Centrul de cercetare spațială a laboratorului de propulsie cu jet
Imagine în Infobox. Intrarea în laboratorul de propulsie cu jet Poveste
fundație 1936
Cadru
Acronim (în)  JPL
Tip Centru de cercetare și dezvoltare finanțat federal
Domeniu de activitate Proiectare nave spațiale, telecomunicații spațiale
Scaun Pasadena ( California )
Țară Statele Unite
Detalii de contact 34 ° 12 ′ 06 ″ N, 118 ° 10 ′ 18 ″ V
Organizare
Efectiv ~ 6.000 de oameni
Direcţie Michael M. Watkins (de la2016)
Organizațiile părinți National Aeronautics and Space Administration
California Institute of Technology
Produs Sondă spațială , satelit de observare a Pământului , telescop spațial
Site-ul web (en)  www.jpl.nasa.gov

Jet Propulsion Laboratory , mai bine cunoscut de către ei acronim JPL , este un NASA centru de cercetare spațială gestionat de Institutul de Tehnologie din California , creat în 1936 și situat în Pasadena ( California). ) În Statele Unite ale Americii . Are o expertiză de neegalat în domeniul misiunilor spațiale robotizate. În cadrul agenției spațiale americane, JPL dezvoltă misiuni de explorare pentru sistemul solar , în special pentru Marte (misiuni Mars Exploration Rover , Mars Science Laboratory , InSight , Marte 2020 etc.) și planete externe ( Cassini , Europa Clipper ...) precum și misiuni științifice de observare a Pământului și astronomie spațială. JPL gestionează, de asemenea, rețeaua spațială profundă a stațiilor terestre , care permite agenției spațiale să comunice cu sondele sale spațiale interplanetare. JPL are aproximativ 6.000 de angajați în 2017. Din punct de vedere statutar, este un centru de cercetare finanțat de guvernul federal, dar administrat de un organism privat ( centru de cercetare și dezvoltare cu finanțare federală ).

JPL a fost creat la inițiativa entuziaștilor de rachete și a lui Theodore von Kármán , profesor la renumitul Institut de Tehnologie din California (Caltech), cu scopul de a efectua cercetări privind propulsia cu motor a rachetelor . În ajunul celui de-al doilea război mondial , Forțele Aeriene ale Statelor Unite au apelat la acești specialiști pentru a dezvolta rachete de asistență la decolare JATO pentru a permite bombardierilor să decoleze de pe pistele scurte. La sfârșitul războiului, centrul de cercetare a proiectat rachete și rachete de putere crescândă pentru armată . La începutul erei spațiale , JPL a contribuit la lansarea primului satelit artificial american oferind atât mijloacele de urmărire, etapele superioare ale lansatorului, cât și satelitul însuși ( Explorer 1 ). Acesta este un moment de cotitură în activitatea centrului de cercetare, confirmat de atașamentul său față deOctombrie 1958către noua agenție spațială civilă americană, NASA . Începând cu această dată, centrul își dezvoltă abilitățile în domeniul explorării sistemului solar, scriind unele dintre cele mai frumoase pagini ale programului spațial american, inclusiv misiunile Surveyor , Mariner , Voyager , Viking , Galileo , Cassini Huygens , MER și Mars Science Laboratory .

Istoric

Începuturi (1936-1938)

Crearea Jet Propulsion Laboratory este legată de doi pasionați de rachete , Jack Parsons și Edward S. Forman, care locuiesc în zona Los Angeles . La mijlocul anilor 1930, ei și-au testat meșteșugurile în curtea casei lui Forman și au menținut o corespondență cu anumiți cercetători germani care lucrau în domeniu, în special Willy Ley . Pasionați de o conferință de rachete la care au participat în 1936 la California Institute of Technology (Caltech), una dintre cele mai reputate universități din Statele Unite, situată în Pasadena, în suburbiile Los Angeles , au cerut sfaturi cu privire la modul de progresare a activității lor profesorului Theodore von Karman . Conduce Laboratorul de Aeronautică Guggenheim (GALCIT) din cadrul Caltech, un institut de cercetare care joacă un rol principal în domeniul aerodinamicii . Von Karman îl roagă pe unul dintre studenții săi Frank Malina , care ulterior și-a finalizat teza de doctorat cu privire la propulsia rachetelor, să-i ajute. Cei trei bărbați formează o echipă care este întărită rapid de alți câțiva studenți CalTech, inclusiv Apollo Milton, Olin Smith și Tsien Hsue-shen .

Acest grup efectuează primele teste ale unui motor de rachetă cu combustibil lichid în canionul general uscat al Arroyo Seco , la marginea de nord a Pasadena și la poalele Munților San Gabriel . După testele inițiale nereușite, au reușit să-și pornească motorul pentru o perioadă semnificativă de timp la începutul anului 1937. Impresionat, von Karman a decis să creeze o bancă de testare pentru motoarele cu rachete lângă o clădire din campusul CalTech. Parsons și Forman sunt angajați cu jumătate de normă pe site. După două explozii care i-au adus grupului mic porecla de „echipă a morții”, li s-a cerut să-și mute banca de testare în altă parte. Ei decid să-și continue experimentele pe site-ul inițial Arroyo Seco. Testează mai multe tipuri de propulsori și diferite arhitecturi ale motorului.

Proiectant de rachete și rachete pentru armată (1938-1957)

Proiectant de rachete de asistență la decolare (1938-1944)

În 1938 von Karman și Molina au fost invitați la Washington de către șeful forțelor aeriene americane Henry Arnold pentru a discuta despre proiectele de cercetare militară. Arnold este conștient de activitatea GALCIT privind rachetele și decide să încredințeze acestui institut un proiect de cercetare care să exploateze potențialul rachetelor. Aceasta este pentru a facilita decolarea bombardierelor grele folosind piste scurte care abundă în special în insulele din sudul Oceanului Pacific. Armata a alocat inițial o sumă de 1.000 USD pentru această cercetare, care a fost mărită un an mai târziu la 10.000 USD. Von Karman a reușit să-l convingă pe Caltech să închirieze câteva hectare de teren pe malul de vest al Arroyo Seco pentru a dezvolta rachetele JATO (Jet-Assisted TakeOf). Sunt testate diferite combinații de propulsori solizi și lichizi, precum și diverse arhitecturi și puteri. ÎnAugust 1941un avion mic de tip ERCO Ercoupe efectuează prima decolare asistată de JATO de pe aerodromul Field Field din Riverside , California. Șase luni mai târziu, Karman și colaboratorii săi au creat compania Aerojet Engineering Corporation pentru a fabrica rachete JATO destinate armatei. Compania, care a angajat inițial câțiva oameni, a crescut rapid și s-a mutat curând la Azusa, la câțiva kilometri est de Pasadena. Al doilea război mondial, care transformă Oceanul Pacific într - un câmp de luptă gigantică, accelerează nevoile JATO. Douăzeci de ani mai târziu, devenind cel mai mare producător de motoare pentru rachete din Statele Unite, Aerojet are peste 30.000 de angajați.

  • JPL în anii 1940

  • Site-ul Laboratorului de propulsie cu jet a fost fotografiat în 1942 din vârful dealului care domină acum poarta de est: era ocupat la acea vreme doar de câteva clădiri modeste și de o groapă destinată testării motoarelor rachete.

  • Trei dintre fondatorii JPL sunt fotografiați: Jack Parsons al doilea din stânga, ES Foreman al treilea și Frank Malina al patrulea (12 august 1941).

  • Prima decolare asistată de o rachetă JATO dezvoltată de creatorii JPL (Decembrie 1941).

Dezvoltarea de rachete balistice pentru armată

În 1943, germanii au dezvoltat racheta V2 cu speranța că această armă revoluționară va aduce victoria celui de-al Treilea Reich . În practică, eficiența militară este foarte scăzută, dar cercetările efectuate permit descoperiri majore în domeniul ghidării și propulsiei rachetelor. Proiectul este dezvoltat în secret, dar serviciile secrete britanice au reușit să colecteze informații embrionare cu privire la lucrările în desfășurare: în conformitate cu acestea, germanii ar dezvolta proiectile propulsate de motoare cu rachete cu o autonomie de 160 de kilometri. Aceste informații sunt comunicate de guvernul britanic guvernului Statelor Unite. Începe cererea militară SUAAugust 1943lui von Karman să studieze datele culese și să ofere un raport pe această temă. Profesorul indică în raportul său că realizarea unui dispozitiv similar nu este posibilă în starea de cunoaștere din Statele Unite și propune o abordare incrementală care propune dezvoltarea de rachete cu putere crescândă și inclusiv construirea unui tunel de vânt. modele la viteza hipersonică. Armata, care are resurse bugetare considerabile în vederea conflictului, răspunde cu entuziasm la acest plan, care îi permite să beneficieze de expertiza puternică a Caltech. Consiliul director al universității își dă acordul limitându-l inițial la durata războiului. O nouă entitate numită Jet Propulsion Laboratory , prescurtată JPL (cuvântul rachetă - rachetă - fiind prea conotată din cauza benzilor desenate publicate la acea vreme), este creată oficial pe1 st iulie 1944în cadrul GALCIT să se ocupe de proiect. Karman, ocupat cu munca sa pentru Forțele Aeriene, pleacă din Los Angeles spre Washington, iar Malina se ocupă de laborator. JPL avea aproximativ 150 de persoane când a fost fondată, această cifră a crescut la 500 în 1948 și a depășit 1.000 în 1953.

O primă rachetă cu o lungime de 2 metri și numită soldatul A (soldatul A) este testată pentru prima dată în zborDecembrie 1944și a ajuns la o altitudine de 20 de kilometri. Următoarea rachetă, numită Caporal WAC , a atins o altitudine de 76 de kilometri. Caporal , o versiune mărită semnificativ a WAC caporalul, a făcut primul zbor în 1947. Al doilea test a avut succes și a impus o revenire la placa de desen care a amânat următorul test cu un an. În 1949, Pentagonul decide că caporalul va fi folosit în scopuri militare și va fi echipat cu un focos nuclear. Armata a semnat un contract cu JPL și Firestone pentru construcția a 200 de caporali pe an începând cu 1952. Ulterior, JPL a primit un rol extins, care a câștigat treptat expertiză în domeniul ingineriei sistemelor. Acest lucru va fi utilizat pe scară largă pentru a dezvolta următoarea generație de rachete numite sergent .

Rachete dezvoltate pentru armată
Nume Proiecta Liturghie la lansare Lungime Diametru Propulsie Timp de ardere Spectacole Încărcătură utilă
Privat 1945 240 kg 2,34 m 24 cm 2 etape (propulsor solid)
Caporal WAC 1945 480 kg 7,3 m 30 cm 2 etape (combustibil solid + combustibil lichid) 48 s Altitudine: 80 km
Caporal 1947-1955 5 t 13,8 m 76 cm Motor cu combustibil lichid (89 kN) 63 s Focos nuclear (20 kt)
Autonomie 130 km
Ghidare radio		 680 kg
Sergent 1955 4,6 t 10,52 m 79 cm Thiokol XM100 (propulsor solid) 200 kN 34 s Focos nuclear (200 kt)
Autonomie 139 km
Ghidare inerțială		 820 kg
Destinul creatorilor Jet Propulsion Laboratory

Fondatorii Jet Propulsion Laboratory au părăsit laboratorul în anii 1940. Von Karman a preluat conducerea în 1944 a comitetului științific consultativ al Forțelor Aeriene . El este unul dintre susținătorii cheie ai politicii de izolare care vizează oprirea extinderii zonei de influență sovietice dincolo de limitele sale atinse înMartie 1947și pentru a contracara statele susceptibile să îmbrățișeze comunismul . Frank Malina , căruia nu-i plăcea utilizarea rachetelor în scopuri militare, a părăsit Statele Unite în 1947 și s-a mutat la Paris pentru a lucra la UNESCO . Mai târziu a devenit artist de studio, creator de sculpturi cinetice și a murit la Boulogne sur Seine în 1981. Jack Parsons a dezvoltat mai multe inovații tehnice în domeniul rachetelor. Cel pe care von Karman îl descrie ca un excelent chimist și fermecător nutcase, preia conducerea lojei unei secte ocultiste cunoscută pentru consumul de droguri și orgiile sale. A lucrat pentru Aerojet în 1942, dar a părăsit compania doi ani mai târziu. Ulterior a lucrat în companii care produc explozivi și producători de aeronave. În 1952 a decis să părăsească Los Angeles pentru a se stabili în Mexico City, dar a murit de răni din cauza unei explozii în garajul său la vârsta de 37 de ani. Fostul student chinez al lui von Karman, Tsien Hsue-shen , a jucat un rol central în dezvoltarea primelor rachete create de JPL. El a fost unul dintre cei trei scriitori ai primului document elaborat pentru Armată, care propunea un plan de dezvoltare a rachetelor aplicat ulterior de JPL. Cu rangul de colonel, a fost printre cei care l-au interogat pe Wernher von Braun în 1945 după ce s-a predat autorităților americane. În 1950 , McCarthyismul , vânătoarea de simpatizanți comunisti, a măturat Statele Unite. Tsien Hsue-shen este acuzat că a participat la întâlnirile organizate de comuniști în anii 1930. El neagă, dar drepturile sale de acces la documentele acoperite de secretul militar sunt revocate. Apoi decide să se întoarcă în țara natală, dar autoritățile americane îl împiedică să părăsească Statele Unite, deoarece nu doresc ca cunoștințele sale în domeniul rachetelor să fie folosite de China. În 1955, în timpul negocierilor privind schimbul de prizonieri care au urmat sfârșitului războiului coreean , autoritățile chineze au cerut și au obținut întoarcerea lui Tsien Hsue-shen. Înapoi în patrie, Tsien Hsue-shen a preluat conducerea în dezvoltarea rachetei anti-navă Silkworm . În anii 1970 a fost fondatorul programului spațial chinez și a ajutat la punerea pe orbită a primului satelit artificial al țării sale. Foarte apropiat de liderii chinezi (l-a întâlnit pe Mao Tse Tung de mai multe ori și s-a frânat cu prim-ministrul chinez, a supraviețuit Revoluției Culturale din 1968 și a sprijinit guvernul în timpul masacrului din Piața Tiananmen din 1989.

Intrarea în era spațială

Anul Internațional Geofizic

La începutul anilor 1950, cele trei corpuri ale armatei americane ( Forțele Aeriene , Armata și Marina ) au dezvoltat rachete balistice cu rază lungă de acțiune. În același timp, oamenii de știință folosesc rachete cu sunete din ce în ce mai puternice pentru a explora atmosfera superioară. Printre acestea, James Van Allen, șeful departamentului de fizică de la Universitatea din Iowa, studiază caracteristicile radiației cosmice . În 1950, cu ajutorul altor oameni de știință, Van Allen a lansat ideea unui An Geofizic Internațional folosind noile mijloace tehnice puse la dispoziție precum radar, rachete și computere. Acest eveniment va permite oamenilor de știință din întreaga lume să studieze Pământul coordonându-și eforturile. Această propunere este susținută de Consiliul Internațional al Uniunilor Științifice (ICSU) al cărui rol este de a coordona cercetarea științifică în diferite țări și un comitet este responsabil pentru coordonarea lucrărilor Anului internațional al geofizicii, care este planificat pentru 1957-1958, deoarece această perioadă corespunde unui maxim de activitate solară . În acea perioadă, Războiul Rece a pus în fața Uniunii Sovietice și aliaților săi țările occidentale. Dar moartea lui Iosif Stalin în 1953 a dus la o ușoară relaxare și țările din blocul estic au decis să participe. Oamenii de știință decid că pentru a încununa acest eveniment, sateliții artificiali vor fi plasați pe orbită pentru a colecta date științifice.

Anunțul lansării primilor sateliți artificiali (1954)

În 1954 cele două superputeri ( Uniunea Sovietică și Statele Unite ) au anunțat că vor plasa un satelit artificial în jurul Pământului cu această ocazie . Conceptul de satelit artificial este vechi, dar abia în ultimele două decenii cunoștințele tehnice acumulate mai întâi sub impulsul Germaniei naziste (racheta V-2) apoi a celor două superputeri (dezvoltarea rachetelor balistice).), Permit să ia în considerare implementarea acestuia. Acest obiectiv a fost ratificat la data de4 octombrie 1954de către comitetul organizator al anului geofizic internațional care încurajează toate țările să participe. În Statele Unite, lansarea unui satelit este aprobată de reuniunea Comitetului Național al Anului Geofizic la18 mai 1955. Cu mult înainte de această dată, proiectarea unui astfel de satelit fusese studiată de Rand Corporation și de biroul aeronautic al Marinei Americane, dând naștere unor rapoarte publicate încă din 1946. Dar pentru lansarea acestui satelit a fost mai întâi necesar să ai disponibil un lansator capabil să-l accelereze suficient (mai mult de 7 km pe secundă) pentru ca acesta să rămână pe orbită.

Selecția lansatorului american (1955)

La acea vreme, William H. Pickering , un inginer din Noua Zeelandă care a devenit specialist în telemetrie (ghidare și control al rachetelor) la JPL se afla în fruntea programului de rachete corporale. Lucrând la platforma de lansare White Sands, l-a întâlnit pe Van Allen, care a folosit V-2-urile puse la dispoziție de Wernher von Braun și de inginerii săi pentru a lansa experimente în atmosfera superioară. În 1954, echipa lui von Braun care a condus inginerii Agenției de Rachetă Balistică a Armatei SUA situată în Huntsville ( Alabama a propus să folosească racheta Redstone pe care o dezvolta, acoperită de un pachet de propulsori solizi pentru rachete. Pentru a o transforma într-un lansator și pentru a plasa un satelit în orbită.Septembrie 1956. Von Braun trimite către JPL, cu care dorește să lucreze, detaliile acestei propuneri numite Project Orbiter . În schimb, Pickering sugerează utilizarea rachetelor Recruit pentru etajele superioare și instalarea unui emițător radio în curs de dezvoltare la unitatea sa. Van Allen, la rândul său, încearcă să obțină sprijinul oficialilor americani din Wahshington. Dar Armata nu este singură în cursa pentru lansarea unui satelit artificial . Laboratorul de Cercetare Naval propune utilizarea Vanguard lansator , o nouă rachetă dedicat cercetării științifice a căror etapa a doua este o Aerobee rachete de sondare furnizate de LPJ în timp ce Air Force oferă sale intercontinentale Atlas de rachete balistice . Aceste două rachete se află însă într-un stadiu foarte timpuriu de dezvoltare. Secretariatul Apărării numește în August 1955un comitet care să selecteze unul dintre cele trei proiecte. Acesta este alcătuit din doi reprezentanți din fiecare dintre cele trei brațe și este condus de Homer Stewart, un profesor CalTech responsabil pentru una dintre diviziile JPL. Deși proiectul Orbiter este cel mai de succes, este proiectul Vanguard propus de laboratorul US Navy, care câștigă cu cinci voturi la două pentru proiectul Orbiter. Această alegere reflectă dorința actualului președinte american Eisenhower ca programul spațial să nu fie direct asociat cu o armă. Câteva zile mai târziu, această decizie a fost confirmată și echipei lui von Braun i s-a interzis orice încercare de a lansa un satelit.

Încercări Jupiter-C

În toamnă, armata a cerut JPL să o asiste la dezvoltarea focoaselor pentru rachete balistice intercontinentale. Acestea sunt supuse în timpul reintrării lor atmosferice la viteză foarte mare la temperaturi de câteva mii de grade. Von Braun este responsabil pentru testarea utilizării unui strat de fibră de sticlă care s-ar sublima în timpul acestei faze de zbor, protejând în același timp focosul. Pentru a efectua aceste teste, este utilizată configurarea propusă pentru proiectul Orbiter. JPL oferă etapele superioare (Recruit rachete), precum și rețeaua de stații de urmărire numită Microlock responsabilă pentru monitorizarea emisiunilor radio ale rachetei. Primul test se efectuează înSeptembrie 1956. Pentru a împiedica racheta să plaseze treapta superioară pe orbită, aceasta este umplută cu nisip în loc de combustibil solid . De la primul său test, sarcina utilă a atins o altitudine de 5.391 km, stabilind un nou record de altitudine. Două luni mai târziu, Secretariatul Apărării, care dorea să împiedice un nou test să conducă la o orbită înainte de programul Vanguard, a trimis o notă către Armată, angajatorul lui von Braun, interzicând orice test de rachetă cu o rază de acțiune de peste 320 de kilometri.

În ciuda instrucțiunilor Secretarului Apărării, directorul generalului Medaris al Agenției SUA a Armatei de Rachete Balistice (ABMA) și von Braun depun înAprilie 1957un plan pentru lansarea a jumătate de duzină de sateliți artificiali folosind lansatorul bazat pe racheta Redstone (supranumită Jupiter-C pentru Jupiter Composite Re entry Test Vehicle ), primul dintre care ar putea fi pus pe orbită cinci luni mai târziu. Această propunere este respinsă de Secretariatul Apărării. ABMA și JPL și-au continuat testele pe scuturile termice ale focoaselor nucleare în vara anului 1957, când oficialii sovietici au anunțat că țara lor se pregătea să lanseze un satelit artificial în câteva luni. La vremea respectivă, au fost lansate trei Jupiter-C și erau în stoc aproximativ zece astfel de rachete. Medaris, aflând că programul Vanguard este în dificultate, dă ordinul să pregătească trei dintre aceste rachete în cazul în care Jupiter-C ar trebui să înlocuiască cu scurt timp lansatorul Vangard. La rândul său, Pickering pregătește reconversia JPL. La scurt timp după numirea sa în 1954, fusese de acord cu șeful Caltech, managerul laboratorului, că racheta Sergent va fi ultima rachetă dezvoltată de unitatea sa. Pentru Pickering, realizarea navelor spațiale, în special dezvoltarea electronicii sofisticate pentru un satelit artificial, a fost un obiectiv mult mai promițător. În vara anului 1957 a propus să dezvolte un prim satelit a cărui sarcină utilă ar fi un experiment în detectarea razelor cosmice furnizat de un profesor de la Caltech și un alt instrument furnizat de un astronom de la observatorul Mont Palomar. Dar propunerea sa rămâne fără răspuns.

La mijlocul lunii septembrie au început să circule primele zvonuri despre lansarea iminentă a unui satelit de către sovietici. În cele din urmă4 octombriesovieticii anunță lansarea cu succes a Sputnik 1 . Pentru publicul american, puțin conștient de lucrările în curs, este un șoc. Von Braun și Medaris pledează din nou cauza lansatorului lor către secretarul apărării, inițial fără rezultat. Dar după lansarea Sputnik 2, care are loc pe3 noiembrie, echipele JPL și von Braun sunt autorizate să se pregătească pentru lansarea unui satelit. Cu toate acestea, lansarea va avea loc numai dacă programul Vanguard eșuează.

JPL și armata se angajează să lanseze un satelit în termen de 90 de zile. Distribuția rolurilor între JPL și echipa lui von Braun este rapid înghețată. Acesta din urmă a dorit să dezvolte satelitul, dar este încredințat JPL. Echipa lui Von Braun pregătește lansatorul sub numele de cod al rachetelor 29 pentru a păstra secretul acestor pregătiri în timp ce JPL creează noi stații pentru a permite urmărirea prin satelit și pune ultimele atingeri pe stadiul superior al lansatorului (o rachetă de recrutare) care trebuie să găzduiască și sarcina utilă. Un colaborator al lui James Van Allen se mută la Pasadena pentru a asambla experimentul cu raze cosmice. Satelitul, a cărui masă este de 8,4 kg, transportă pe lângă experimentul pe raze cosmice, un al doilea experiment destinat detectării micro-meteoriților. Este stabilizat prin rotație (12 rotații pe secundă), temperatura sa este controlată prin aplicarea benzilor de vopsea albă (nereflectantă) și neagră (reflectorizantă). Are două emițătoare radio și energia este furnizată de baterii care garantează o durată de viață de câteva luni. Neavând timp pentru a instala un magnetofon, un sistem ingenios a fost dezvoltat pentru a număra numărul de raze cosmice dintre două contacte cu stațiile terestre. 6 decembrie A avut loc prima lansare a rachetei Vanguard, dar a fost distrusă imediat după decolare.

Primul satelit artificial american: Explorer 1

20 decembrieprima etapă a lansatorului Jupiter-C ajunge la baza de lansare Cape Canaveral. În luna următoare, satelitul și apoi etapele superioare sunt asamblate pe platforma de lansare 26A și se efectuează o primă repetiție a lansării pe27 ianuarie 1958. După ce a fost amânată câteva zile din cauza condițiilor meteorologice nefavorabile, decolarea are loc pe31 ianuarie. Lansarea pe orbită a fost un succes, spre ușurarea politicienilor și a echipelor de proiect deopotrivă, pe umerii cărora se sprijinea o presiune enormă. Instrumentul lui Van Allen prezintă variații neprevăzute ale radiației în funcție de altitudine. Aceste rezultate, completate de cele ale unui instrument mai sofisticat lansat câteva luni mai târziu la bordul Explorer 4 , vor duce la descoperirea centurilor de radiații Van Allen.

La câteva luni după lansarea Explorer 1 și, deși reticent în a investi masiv în spațiul civil, președintele american Dwight D. Eisenhower a decis printr-un ordin executiv datat29 iulie 1958( National Aeronautics and Space Act ) crearea unei agenții spațiale civile. Aceasta, numită NASA, trebuie să unească eforturile americane pentru a contracara mai bine succesele sovietice: cursa spațială este pornită. NASA a fost înființată oficial pe1 st Septembrie Octombrie Noiembrie din 1958 care. Acesta reunește tot personalul care lucrează la programul spațiului civil în alte agenții guvernamentale, inclusiv JPL. NASA are inițial 8.000 de angajați răspândiți în trei laboratoare de cercetare. JPL este specializat în misiuni de explorare planetară. Deși a încetat orice activitate de cercetare a propulsiei, JPL își păstrează numele, care se referă direct la aceasta.

Centrul JPL al NASA (1958-)

Definiția competences

La începuturile sale, JPL s-a străduit să-și găsească locul în unitățile NASA. Pe de o parte, expertiza sa principală se referă la rachetele balistice militare și, pe de altă parte, continuă să fie o entitate administrată de o universitate, în timp ce celelalte unități NASA sunt organizații federale. NASA și JPL sunt de acord cu misiunea principală a laboratorului, care ar trebui să fie dezvoltarea de misiuni robotice de explorare a sistemului solar, dar nu sunt de acord cu strategia și rolul precis al laboratorului. Liderii JPL vor să lanseze imediat misiuni pe Marte și Venus, în timp ce personalul NASA dorește să studieze luna mai întâi înainte de a se aventura mai departe. În plus, JPL dorește să păstreze controlul asupra construcției sondelor spațiale, în timp ce NASA ar prefera ca JPL să se limiteze la gestionarea proiectelor, a căror construcție ar fi subcontractată producătorilor. Selecția instrumentelor științifice la bord este, de asemenea, o sursă de conflict, deoarece JPL dorește să rețină această sarcină, în timp ce personalul Agenției Spațiale consideră că este preferabil ca această alegere să fie făcută sub supravegherea sa.

În anii 1950, puterea JPL a crescut de la 600 la 2.500 și au fost construite noi facilități. JPL dezvoltă tehnici pentru calcularea traiectoriilor rachetelor folosind computere analogice, care sunt implementate de tinere recrutate la sfârșitul studiilor secundare

Misiuni lunare

După lansarea Explorer, JPL a dezvoltat alte patru misiuni ale programului Explorer , dintre care două s-au pierdut din cauza eșecului lansatorului . Unitatea a dezvoltat apoi două misiuni pe Lună  : lansarea Pioneer 3 a fost un eșec; Pioneer 4 lansat în 1959 reușește să zboare peste Lună, dar la o distanță mai mare decât se aștepta. Misiunea are un succes pe jumătate. Conform dorințelor conducerii NASA, JPL a dezvoltat apoi seria de sonde spațiale Ranger destinate să se prăbușească pe Lună în timp ce colectează date despre ea, precum și familia de sonde Surveyor care urmau să aterizeze. pentru debarcarea viitoarelor misiuni Apollo . Construcția sondelor Surveyor este încredințată companiei aerospațiale Hughes Aircraft . În plus, JPL începe să proiecteze sonde spațiale pentru programul Mariner , ambarcațiuni mult mai complexe decât cele anterioare cu o masă de peste 400 de kilograme. Pentru a le plasa pe orbită, unitatea începe să dezvolte un stadiu superior al unui lansator , numit Vega. Dar NASA, la câteva luni după ce a dat undă verde acestei lucrări, a decis în 1959 să inverseze decizia, deoarece a decis să folosească cele două etaje superioare pe care le dezvoltă forțele aeriene de partea sa: primul este etapa Agena , care tocmai a a finalizat primul său zbor, al doilea este Centaurul , al cărui prim zbor este programat pentru 1962. Inginerii JPL decid să dezvolte o primă sondă spațială Mariner A care urmează să zboare peste planeta Venus în 1962 și o sondă spațială mai complexă, Mariner B, care urma să efectueze primul flyby al lui Marte în 1964. Aceste sonde utilizează pentru prima dată de la începutul erei spațiale o combinație de propulsori de înaltă performanță, hidrogen lichid și oxigen lichid care ar trebui să permită lansarea sondelor spațiale Mariner. Dar dezvoltarea Centaurului s-a dovedit dificilă și în vara anului 1961 Forțele Aeriene au anunțat că data primului său zbor a fost amânată. Pentru prima misiune Mariner, JPL a fost forțat să folosească etapa Agena, decolare mult mai puțin puternică.

Prima sondă spațială interplanetară: Mariner 2

Într-o săptămână, designul Mariner A a fost complet revizuit pentru a-și putea reduce masa cu două treimi. Inginerii împrumută componente de la sondele Ranger fabricate. Echipa de proiect are mai puțin de un an pentru a dezvolta sonda spațială. Aceasta trebuie să fie „ stabilizată pe 3 axe ” - o primă pentru o sondă spațială - astfel încât să se poată face o corecție a traiectoriei în timpul tranzitului său către Venus și să poată zbura deasupra planetei suficient de aproape pentru a colecta date științifice. Cei responsabili de proiect decid să construiască două sonde spațiale duble (Mariner 1 și Mariner 2), precum și o rezervă. La acea vreme, JPL angaja în jur de 2.200 de persoane. Acești oameni lucrează adesea în paralel la mai multe proiecte. La proiect lucrează aproximativ 250 de angajați JPL, precum și 34 de subcontractanți și aproape 1.000 de furnizori de piese de schimb. Costul de dezvoltare pentru Mariner 1 și Mariner 2 se ridică la 47 de milioane de dolari SUA, o sumă importantă pentru timp, dar care va fi în mare măsură depășită de următoarele proiecte.

Misiunea trebuia să îndeplinească așteptările științifice importante. Primul a vizat planeta Venus. În anii 1950 ipoteza unei Venus mai fierbinți decât Pământul, dar locuibilă, a fost considerată cea mai probabilă. Dar măsurătorile făcute cu instrumente terestre la sfârșitul anilor 1950 par să indice că atmosfera este lipsită de oxigen și vapori de apă și că temperatura este de câteva sute de grade Celsius. A doua întrebare se referea la existența vântului solar (un flux de particule, inclusiv protoni, emiși de Soare) conjecturat de Eugene Parker, astrofizician la Caltech. Inițial, sonda spațială de 202  kg poate transporta doar 11  kg de instrumentație, dar această greutate este în cele din urmă mărită la 21  kg . Sonda spațială poartă un instrument pentru a confirma prezența vântului solar, un radiometru cu infraroșu, un instrument pentru măsurarea particulelor cu energie mare, un detector de praf, un instrument pentru măsurarea centurilor de radiații, un magnetometru și un radiometru la microunde destinat confirmării temperatura citită de pe Pământ. În urma discuțiilor, s-a decis să nu luați nicio cameră, deoarece niciun obiectiv științific nu poate fi asociat cu aceasta. Mai multe dintre aceste instrumente sunt dezvoltate direct de membrii JPL, iar NASA nu se poate opune acestora, având în vedere timpul scurt disponibil pentru dezvoltarea lor. Mariner 1 este lansat pe22 iulie 1962dar lansatorul este distrus intenționat din cauza unei traiectorii aparent neconforme. Sonda twin Mariner 2 este lansată pe27 august din același an.

Principalele misiuni spațiale din anii 1970 până în anii 1990

În anii 1970, 1980 și 1990, JPL a dezvoltat expertiză în domeniul misiunilor interplanetare complexe: misiunile marțiene ale programului Viking în parteneriat cu centrul de cercetare Langley , misiunea Galileo de a studia planeta gigantică Jupiter , misiunea Cassini- Studiul lui Huangen al Saturnului sistem în parteneriat cu Agenția Spațială Europeană și Agenția Spațială Italiană .

Activitate

În cadrul NASA, Jet Propulsion Laboratory este împreună cu centrul de zbor spațial Goddard unul dintre cele două centre dedicate misiunilor științifice și, ca atare, activitatea sa este gestionată de Direcția Misiuni Științifice a Agenției Spațiale Americane ( Science Mission Directorate sau SMD). Activitatea altor centre NASA este orientată fie către programul spațial echipat ( Marshall , Lyndon B. Johnson , Kennedy Space Center ), fie spre domeniul aeronauticii sau cercetării ( Langley , Neil Armstrong , Ames Research Center , Glenn Research Center ).

Jet Propulsion Laboratory gestioneaza in jur de 25 de misiuni spațiale, dintre care o treime este în curs de dezvoltare. Dezvoltarea acestor misiuni, al căror cost variază de la câteva zeci de milioane la 3 miliarde de dolari SUA ( martie 2020 , Europa Clipper ), poate dura zece ani și o dată în spațiu nava spațială poate rămâne în activitate câteva decenii. JPL este cel mai bine cunoscut pentru sondele sale spațiale marțiene, dar activitatea sa este de fapt mult mai diversă. Centrul de cercetare dezvoltă misiuni astronomice, observarea Pământului și instrumente științifice pentru alte misiuni spațiale sau aeropurtate. Este responsabil pentru rețeaua de stații care permite comunicarea cu sondele spațiale în spațiul interplanetar ( Deep Space Network ) și programul de cercetare pentru asteroizii din apropierea Pământului și dezvoltă, de asemenea , telescoape spațiale . JPL se ocupă de gestionarea generală a proiectelor, de definirea specificațiilor, dar deseori subcontractează construcția navei spațiale către o mână de producători aerospațiali care au dobândit o puternică expertiză în domeniu: Lockheed Martin , Laboratorul de Fizică Aplicată , Southwest Research Institute , Ball Aerospace și Airbus în Europa. În general, centrul de cercetare gestionează navele spațiale în timpul fazei lor operaționale.

În cadrul NASA, JPL se ocupă mai ales, fără a avea exclusivitatea, de desfășurarea misiunilor de explorare a sistemului solar efectuate de roboți, în special a celor lansate spre Marte ( Mars Science Laboratory , Mars Exploration Rover . ..), planetele exterioare ( Cassini-Huygens , sonda Galileo ) și asteroizii și cometele ( Deep Impact ...). Principalele sonde spațiale în curs de dezvoltare în 2018 sunt martie 2020 , Psyche și Europa Clipper . JPL dezvoltă, de asemenea , misiuni de observare a Pământului , al căror obiectiv este să înțeleagă și să modeleze mai bine procesele care gestionează ciclul apei, gazelor atmosferice ( dioxid de carbon , ozon etc.) și a energiei ( Topex / Poseidon , Grace-FO , Jason 3 ...). Această activitate, desfășurată adesea în cooperare cu alte agenții spațiale, a reprezentat o treime din bugetul centrului de cercetare în 2018. În 2018, misiunile în curs de dezvoltare sunt SWOT cu CNES și NISAR cu ISRO . JPL gestionează, de asemenea , telescoapele spațiale observând în infraroșu și în lumina vizibilă, în special Spitzer și Kepler , descoperitorul exoplanetelor. Centrul este responsabil în 2018 pentru dezvoltarea WFIRST și participă într-un mod important la proiectul Euclid .

JPL este, de asemenea, responsabil pentru rețeaua spațială profundă sau DSN ( comunicația de rețea cu spațiul profund) care este utilizată pentru comunicațiile cu nave spațiale interplanetare și în cadrul unor misiuni pe orbită în jurul Pământului . Deep Space Network este format dintr - un centru de control situat la Jet Propulsion Laboratory și trei stații de la sol gestionate de JPL și distribuite în jurul planetei , astfel încât să se asigure o acoperire permanentă a întregului sistem solar . Aceste stații, care au fiecare un reflector parabolic cu diametrul de 70 de metri și mai multe antene cu diametrul de 34 de metri și 26 de metri, sunt situate în California ( Goldstone Deep Space Complex ), lângă Madrid în Spania ( Deep Complex Space de Madrid ) și lângă Canberra în Australia ( Complexul spațial profund Canberra ). JPL gestionează, de asemenea, Programul de obiecte Near-Earth, care coordonează detectarea și clasificarea prin telescoape gestionate în principal de NASA a asteroizilor din apropierea - Pământului , adică a obiectelor a căror orbită se intersectează cu cea a Pământului și, prin urmare, sunt susceptibile să se prăbușească în el. Anecdotic, JPL asistă, de asemenea , industria cinematografică din apropiere ( Hollywood ), oferind consultanță cu privire la aspectele științifice ale producțiilor.

În 2018, agenția spațială are un buget de 2,5 miliarde USD repartizat în principal între explorarea planetei Marte (20%), explorarea restului sistemului solar (25%), astronomie (15%), observarea Pământului (25 %) și gestionarea rețelei DSN (8%)

Instalațiile

Situl Laboratorului de Propulsie cu jet acoperă 72 de  hectare și este situat la poalele munților San Gabriel din La Cañada Flintridge , California , la 12 mile nord de Los Angeles . Cele mai vechi clădiri sunt situate pe teritoriul Pasadena , motiv pentru care tocmai acest oraș este asociat cu JPL (pe vremea aceea La Cañada Flintridge nu exista). În 2018, aproximativ 6.000 de angajați cu normă întreagă au lucrat acolo, precum și câteva mii de subcontractori. Peste o sută de clădiri sunt împrăștiate în jurul sitului. Cele mai remarcabile sunt:

  • clădirea care conține cele două camere curate utilizate pentru asamblarea navelor spațiale construite de Jet Propulsion Laboratory. Cele două camere beneficiază de un sistem de reînnoire și filtrare a aerului care limitează numărul de particule prezente. Camera High Bay 1 a fost construită în 1962, în timp ce cea mai mică High Bay 2 a fost inaugurată în 1976. Prima cameră este în general rezervată pentru asamblarea sondelor spațiale mai mari, în timp ce High Bay 2 găzduiește sateliții de observare de pe Pământ. Ambele camere au un pod de ridicare care poate ridica până la 13,6 tone. Pentru a intra în aceste camere, tehnicienii trebuie să îmbrace îmbrăcăminte de protecție care limitează contaminarea mașinilor. Asamblarea sondei spațiale Mars 2020 a fost finalizată în 2020 în camera High Bay 1. Aceasta ar trebui să găzduiască succesiv satelitul. Pământul american NISAR apoi sonda spațială Jupiteriană Europa Clipper . La rândul său, High Bay 2 trebuie utilizat pentru asamblarea satelitului franco-american de observare a Pământului SWOT, apoi a sondei spațiale Psyche .
  • simulatorul spațial de 25 de picioare construit în 1961 este o cameră care permite reproducerea condițiilor întâlnite în spațiu: vid (5 × 10−7 torr) și radiații solare (-195,6 ° C) la 93 ° C). Este un cilindru din oțel cu un diametru de 8,2 metri și o înălțime de 26 de metri. Sondele spațiale Ranger, Surveyor Mariner și Voyager au fost testate în această cameră, care la momentul construcției sale era unică în lume.
  • centrul de control Deep Space Network

În fiecare an, într-o duminică din mai, JPL organizează o zi deschisă, iar publicul este invitat să viziteze site-ul și să participe la demonstrații ale tehnologiei dezvoltate la JPL. Tururi organizate sunt posibile pe tot parcursul anului, dar trebuie aranjate cu mult timp în avans.

Misiuni gestionate de JPL în curs sau planificate

La sfârșitul anului 2018, Jet Propulsion Laboratory avea sub responsabilitatea sa 17 misiuni spațiale în curs de desfășurare, 7 misiuni în curs de dezvoltare (inclusiv 1 ca participant minoritar și două ca participant comun) și aproximativ cincisprezece instrumente în zbor sau în curs de dezvoltare.

Explorarea sistemului solar

Actualizați februarie 2019
Statutul misiunii Lansa Misiune Descriere Obiectiv
In progres 2018 InSight Landian marțian Studiul seismic al lui Marte
2011 MSL (Curiosity) Rover Istoria geologică și climatologică a lui Marte
2011 Juno Orbiter Studiul structurii lui Jupiter
2005 Orbiterul de recunoaștere al Marte Orbiter marțian Cartografierea suprafeței lui Marte
2001 2001 Odiseea din martie Orbiter Compoziția suprafeței lui Marte
1977 Călătorie 1 Prezentare generală Studiul lui Jupiter , Saturn , Uranus și Neptun
1977 Călătorie 2 Prezentare generală Studiul lui Jupiter și Saturn
Dezvoltare 2020 Martie 2020 Rover Eșantionarea solului de pe Marte, geologie
2021 Psihicul Orbiter Studiul asteroizilor
2023 Europa Clipper Orbiter Studiul lunii Jupiter Europa
În studiu în jurul anului 2030 Eșantion marțian de misiune de returnare Întoarcerea unui eșantion de sol de pe Marte pe Pământ

Astronomie

Actualizați decembrie 2018
Statutul misiunii Lansa Misiune Descriere Obiectiv
In progres 2012 NuSTAR Telescop cu raze X Găuri negre, surse de raze X dure
2009 ÎNŢELEPT Telescop cu infraroșu Cartarea surselor de infraroșu
2003 Spitzer Telescop cu infraroșu Formarea stelelor etc.
Dezvoltare 2021 Euclid Telescop vizibil / aproape cu infraroșu Cosmologie (misiunea ESA)
în jurul anului 2025 WFIRST Telescop vizibil / aproape cu infraroșu Energie întunecată, exoplanete

Misiuni științifice pentru studierea Pământului

Actualizați decembrie 2018
Statutul misiunii Lansa Misiune Descriere Obiectiv
In progres 2018 Grace-FO Orbiter Măsurarea câmpului gravitațional al Pământului (în cooperare cu DLR)
2016 Jason 3 Orbiter Oceanografie (misiune în cooperare cu CNES)
2015 SMAP Orbiter Studiul ciclului de apă, carbon și energie
2014 OCO-2 Orbiter Surse și chiuvete de dioxid de carbon
2008 Jason 2 Orbiter Oceanografie (misiune în cooperare cu CNES)
2006 Cloudsat Orbiter Structura internă a norilor
Dezvoltare 2021 NISAR Orbiter Studiul evoluției ecosistemului terestru (cu ISRO )
1977 TOCILAR Orbiter Studiul curenților oceanici (cu CNES )

Instrumente științifice

Operațional
  • ASTER
  • AERII
  • DLRE
  • MIRO
  • MLS
  • MISR
  • SeaWinds
  • ASE
  • DRS
  • OPALI
  • AVIRIS
  • PRISM
  • ECOSTRESS
În dezvoltare

Misiuni anterioare

Misiuni de explorare a sistemului solar Astronomie Misiuni de observare a Pământului Instrumente științifice
  • Vărsător
  • M3
  • NSCAT
  • WFPC2
  • TA
  • SIR-A, SIR-B, SIR-C
  • SRTM
  • ISS-RapidScat

Directorii

Opt directori ai Jet Propulsion Laboratory s-au succedat în opt decenii (1936-2018) în fruntea centrului spațial. Cu o singură excepție ( Lew Allen ), toți au fost recrutați fie din Caltech, fie din JPL. Toți au avut o pregătire inițială în inginerie sau știință încununată de un doctorat.

Note și referințe

  1. JPL 101 - O prezentare detaliată a istoriei JPL , p.  7
  2. JPL 101 - O prezentare detaliată a istoriei JPL , p.  8
  3. JPL 101 - O prezentare detaliată a istoriei JPL , p.  9-10
  4. (în) James W. Bragg, Dezvoltarea caporalului: Programul de rachete pentru embrionii armatei: volumul 1 , Agenția pentru rachete balistice a armatei,1961, 317  p. ( citiți online ) , p.  4-8
  5. Into the Black - JPL and the American Space Program, 1976-2004 , p.  1-2
  6. JPL 101 - O prezentare detaliată a istoriei JPL , p.  11-12
  7. Potrivit lui Michael E. Baker , Redstone Arsenal: Ieri și azi , Biroul de tipărire al guvernului SUA,1993( citește online )
  8. (în) Mark Wade, „  WAC  ” pe astronautix (accesat la 9 ianuarie 2019 )
  9. (în) Mark Wade, „  Caporal  ” , pe astronautix (accesat la 9 ianuarie 2019 )
  10. (în) Mark Wade, „  Sergent  ” pe astronautix (accesat la 9 ianuarie 2019 )
  11. JPL 101 - O prezentare detaliată a istoriei JPL , p.  10-13
  12. Fae L. Korsmo , „  Geneza anului geofizic internațional  ”, Physics Today , vol.  60, n o  7,1 st iulie 2007, p.  38 ( DOI  10.1063 / 1.2761801 , citiți online )
  13. „  Anul internațional geofizic  ” , la Academia Națională de Științe ,2005(accesat la 14 august 2015 )
  14. Matthew Kohut, „  Shaping the Space Age: The International Geophysical Year  ” ASK Magazine , NASA, nr .  32,toamna anului 2008( citiți online [ arhiva de19 februarie 2013] )
  15. [PDF] Anul Geofizic Internațional , Werner Buedeler, UNESCO , 1957
  16. Homer E. Newell (NASA), „  Dincolo de atmosferă: primii ani ai științei spațiale - CAPITOLUL 5 ACADEMIA ȘTIINȚELOR PREZINTĂ O REVENDICARE  ” ,1980(accesat la 11 octombrie 2009 )
  17. Explorator 1 (monografie) , p.  15-17
  18. Explorator 1 (monografie) , p.  21
  19. Explorator 1 (monografie) , p.  22
  20. Explorator 1 (monografie) , p.  22-25
  21. Explorator 1 (monografie) , p.  25-32
  22. Explorator 1 (monografie) , p.  32-44
  23. Misiunea Venus , p.  2
  24. Explorator 1 (monografie) , p.  10
  25. (în) „  Istorie și arhive  ” , Laboratorul de propulsie cu jet (accesat la 25 decembrie 2018 )
  26. (en) "  Raport anual JPL 2017  " , Laboratorul de propulsie cu jet,2018
  27. (ro) „  Misiuni JPL  ” , Jet Propulsion Laboratory (accesat la 30 decembrie 2018 )
  28. (în) „  Programul de căutare NEO  ” pe CNEOS , NASA (accesat la 30 decembrie 2018 )
  29. (în) „  Foaie informativă JPL  ” , Laboratorul de propulsie cu jet (accesat la 30 decembrie 2018 )
  30. (în) Mike Wall, „  Laboratorul de propulsie cu jet al NASA (JPL): Fapte și informații  ” pe Space.com ,25 aprilie 2018
  31. (în) "  Istoria spațiului este făcută în această fabrică de roboți NASA  " , Laboratorul de propulsie cu jet,23 decembrie 2019
  32. „  Istoria timpurie  ” la www.jpl.nasa.gov (accesat la 27 decembrie 2018 )

Vezi și tu

Bibliografie

Istoria centrului spațial
  • (ro) Clayton R. Koppes, JPL și American Space Program: A History of the Jet Propulsion Laboratory , Yale University Press ,1982, 320  p. ( ISBN  978-0-300-23629-3 ) - Începuturile Jet Propulsion Laboratory
  • (ro) Peter J. Westwick, Into the black: JPL and the American space program, 1976-2004 , New Haven, Yale University Press ,2006, 413  p. ( ISBN  978-0-300-11075-3 ) - Istoria laboratorului de propulsie cu jet între 1976 și 2004
  • (ro) Erik M. Conway, Explorare și inginerie: laboratorul de propulsie cu jet și căutarea pentru Marte , Baltimore, Johns Hopkins University Press ,2015, 418  p. ( ISBN  978-1-4214-1605-2 , citit online ) - Istoria programului de explorare marțiană al Jet Propulsion Laboratory
Monografii despre misiuni
  • (ro) Franklin O'Donnell . , Institutul de Tehnologie din California,2002( citește online ) - Istoria laboratorului de propulsie cu jet
  • ( fr ) Franklin O'Donnell, misiunea Venus , Institutul de Tehnologie din California,2012( citește online ) - Istoria dezvoltării primei misiuni interplanetare Mariner 2
  • (în) Franklin O'Donnell, Explorer 1 , Institutul de Tehnologie din California,2007( citește online ) - Istoria dezvoltării primului satelit artificial american Explorer 1

Articole similare

linkuri externe