Лаборатория реактивного движения ( JPL ) — финансируемый из федерального бюджета центр исследований и разработок в Пасадене, Калифорния , США. [1] Основанная в 1936 году исследователями Калифорнийского технологического института, лаборатория в настоящее время принадлежит и спонсируется Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), а администрируется и управляется Калифорнийским технологическим институтом . [2] [3]
Основная функция лаборатории — строительство и эксплуатация планетарных роботизированных космических кораблей , хотя она также выполняет околоземные орбитальные и астрономические миссии. Он также отвечает за работу сети дальнего космоса НАСА .
Среди основных активных проектов лаборатории — миссия «Марс 2020» , в которую входит марсоход «Персеверанс» ; миссия Марсианской научной лаборатории , включая марсоход Curiosity ; Марсианский разведывательный орбитальный аппарат ; космический корабль «Юнона» , вращающийся вокруг Юпитера ; спутник SMAP для мониторинга поверхностной влажности почвы; рентгеновский телескоп NuSTAR ; и орбитальный аппарат астероида Психея . Он также отвечает за управление базой данных малых тел JPL и предоставляет физические данные и списки публикаций для всех известных малых тел Солнечной системы .
Центр управления космическими полетами Лаборатории реактивного движения и космический симулятор высотой двадцать пять футов признаны национальными историческими достопримечательностями .
JPL ведет свое начало с 1936 года в Авиационной лаборатории Гуггенхайма Калифорнийского технологического института (GALCIT), когда в Арройо- Секо была проведена первая серия ракетных экспериментов . [5] В этом первоначальном предприятии участвовали аспиранты Калифорнийского технологического института Фрэнк Малина , Цянь Сюэсэн , Уэлд Арнольд [6] и Аполло М.О. Смит , а также Джек Парсонс и Эдвард С. Форман , которых часто называют «Отрядом самоубийц» из-за опасного характера. своих экспериментов. [7] Вместе они протестировали небольшой двигатель, работающий на спиртовом топливе, чтобы собрать данные для дипломной работы Малины. [8] Руководителем диссертации Малины был инженер/аэродинамик Теодор фон Карман , который в конечном итоге заручился финансовой поддержкой армии США для этого «ракетного проекта GALCIT» в 1939 году.
В первые годы проекта работы в первую очередь были сосредоточены на развитии ракетной техники. В 1941 году Малина, Парсонс, Форман, Мартин Саммерфилд и пилот Гомер Буши продемонстрировали армии первые ракеты с реактивным взлетом ( JATO ). В 1943 году фон Карман, Малина, Парсонс и Форман основали корпорацию Aerojet для производства ракет JATO. В ноябре 1943 года проект получил название «Лаборатория реактивного движения», формально став армейским объектом, эксплуатируемым по контракту с университетом. [9] [10] [11] [12]
На конференции НАСА по истории ранней ракетной техники Малина написала, что работа Лаборатории реактивного движения «считается включающей» исследования, проводимые Ракетной исследовательской группой GALCIT с 1936 года. [13] В 1944 году Парсонс был исключен из-за его «неортодоксальных и небезопасных методов работы» после одного из нескольких расследований ФБР его причастности к оккультизму, наркотикам и сексуальной распущенности. [14] [15]
За годы службы в армии Лаборатории реактивного движения лаборатория разработала две важные системы развернутого вооружения: баллистические ракеты средней дальности MGM-5 Corporal и MGM-29 Sergeant , что стало первыми американскими баллистическими ракетами, разработанными в JPL. [16] Компания также разработала несколько других прототипов систем вооружения, таких как зенитно-ракетный комплекс «Локи» и предшественник зондирующей ракеты «Аэроби» . В разное время она проводила испытания ракет на полигоне Уайт-Сэндс , авиабазе Эдвардс и Голдстоуне, штат Калифорния . [12]
В 1954 году Лаборатория реактивного движения объединилась с инженерами Вернера фон Брауна из Редстоунского арсенала Армейского агентства по баллистическим ракетам в Хантсвилле , штат Алабама , чтобы предложить вывести спутник на орбиту во время Международного геофизического года . Команда проиграла это предложение проекту «Авангард» и вместо этого приступила к секретному проекту по демонстрации технологии абляционного входа в атмосферу с использованием ракеты «Юпитер-С» . Они осуществили три успешных суборбитальных полета в 1956 и 1957 годах. Используя запасной « Юнону-1» (модифицированный «Юпитер-С» с четвертой ступенью), обе организации затем 31 января запустили первый спутник США « Эксплорер-1» . 1958. [10] [11] Это значительное достижение ознаменовало новую эру для Лаборатории реактивного движения и США в космической гонке.
Менее чем через год, в декабре 1958 года, Лаборатория реактивного движения была передана недавно созданному Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). [17] В результате этого перехода Лаборатория реактивного движения стала основным центром планетарных космических кораблей агентства, руководящим проектированием и эксплуатацией различных лунных и межпланетных миссий. Передача НАСА ознаменовала начало «золотого века» исследования планет Лаборатории реактивного движения в 1960-х и 1970-х годах. [18] Инженеры Лаборатории реактивного движения спроектировали и осуществили миссии рейнджеров и геодезистов на Луну , которые проложили путь для программы «Аполлон» . Лаборатория реактивного движения зарекомендовала себя лидером в межпланетных исследованиях , осуществив миссии Mariner на Венеру , Марс и Меркурий , вернув ценные данные о соседних с нами планетах. [10]
Кроме того, Лаборатория реактивного движения рано начала нанимать женщин-математиков. В 1940-х и 1950-х годах, используя механические калькуляторы, женщины в женской вычислительной группе выполняли расчеты траектории. [19] [20] В 1961 году Лаборатория реактивного движения наняла Дану Улери как первую женщину-инженера, которая работала вместе с инженерами-мужчинами в составе групп отслеживания миссий рейнджеров и моряков . [21]
Опираясь на успехи 1960-х и начала 1970-х годов, Лаборатория реактивного движения положила начало эре исследования дальнего космоса в конце 1970-х и 1980-х годах. Ярким событием этого периода стал запуск космического корабля-близнеца «Вояджер» в 1977 году. [22]
Первоначально заданный для исследования Юпитера и его спутника Ио, параметры миссии «Вояджера-1 » были скорректированы так, чтобы обеспечить возможность пролета вблизи спутника Сатурна Титана . [23] Космический корабль отправил подробные изображения и данные обоих газовых гигантов, что произвело революцию в нашем понимании этих далеких миров. [24] Космический корабль « Вояджер -2» следовал по более обширной траектории, пролетая мимо не только Юпитера и Сатурна, но также Урана и Нептуна. [25] Эти встречи предоставили данные из первых рук обо всех четырех газовых гигантах, что позволило лучше понять природу и динамику внешних планет. Оба космических корабля «Вояджер», после выполнения своих основных задач миссии, были направлены в межзвездное пространство , неся с собой «Золотые пластинки» — граммофонные диски, содержащие звуки и изображения, отобранные для изображения разнообразия жизни на Земле. [26]
В 1980-е годы также была запущена миссия Галилео , стартовавшая в конце 1980-х годов. [27] Космический корабль «Галилео» был разработан для детального изучения Юпитера и его основных спутников. [28] Хотя зонд вышел на орбиту газового гиганта только в 1990-х годах, его создание и планирование в 1980-х годах означали постоянную приверженность Лаборатории реактивного движения исследованию дальнего космоса.
В 1990-е и 2000-е годы произошло возрождение исследований Марса , чему способствовали миссии JPL Mars Pathfinder и Mars Exploration Rover . [29] В 1997 году миссия Mars Pathfinder запустила первый успешный марсоход Sojourner , продемонстрировав возможность мобильного исследования поверхности Марса. В 2004 году на Марс приземлились марсоходы Spirit и Opportunity . «Оппортьюнити» пережил ожидаемый срок службы на 14 лет, предоставив массу научных данных и подготовив почву для будущих миссий на Марс. [30]
В 2000-х и 2010-х годах Лаборатория реактивного движения расширила сферу своих исследований, включая запуск миссий по изучению внешних планет, таких как миссия Юнона к Юпитеру и миссия Кассини-Гюйгенс к Сатурну. [31] [32] Одновременно JPL также начала концентрироваться на миссиях по науке о Земле, разрабатывая спутниковые технологии для изучения изменения климата, погодных условий и природных явлений на Земле. В 1998 году Лаборатория реактивного движения также открыла для НАСА Управление программы по объектам, сближающимся с Землей, которое к 2013 году обнаружило 95% астероидов диаметром в километр и более, пересекающих орбиту Земли. [33] [34]
Вступая в 2010-е и 2020-е годы, Лаборатория реактивного движения продолжила исследование Марса с помощью марсохода Curiosity и миссии Mars 2020, в которую входили марсоход Perseverance и списанный вертолет Ingenuity . [35] Основной целью Perseverance был сбор образцов для будущей миссии по возврату образцов с Марса (MSR). Кроме того, Лаборатория реактивного движения отважилась на исследование астероидов с помощью миссии OSIRIS-REx с целью вернуть образец с астероида Бенну . [36]
По мере того, как JPL продвигается вперед, ее внимание по-прежнему сосредоточено на разнообразных межпланетных и даже межзвездных миссиях. Будущие миссии на Марс будут направлены на возвращение на Землю образцов, собранных марсоходом Perseverance. [37] Кроме того, в 2020-х годах планируется запустить запланированную Лабораторией реактивного движения миссию Europa Clipper для изучения спутника Юпитера Европы , который, как полагают, содержит подземный океан. [38] Опираясь на успех программы «Вояджер», Лаборатория реактивного движения продолжает расширять границы исследования дальнего космоса. Концепция Межзвездного зонда , хотя и еще не формализованная, предполагает отправить космический корабль на расстояние, в десять раз большее от Солнца, чем Плутон, для исследования межзвездной среды и самых отдаленных уголков нашей Солнечной системы. [39]
Лаборатория реактивного движения была четырежды отмечена Космическим фондом : в 1998 году была вручена Премия Дугласа С. Морроу за работу с общественностью, которая ежегодно вручается отдельному лицу или организации, внесшей значительный вклад в повышение осведомленности общественности о космических программах; и трижды получал премию Джона Л. «Джека» Свигерта-младшего за освоение космоса – в 2009 году (в составе команды НАСА «Феникс» по посадочному аппарату на Марс [40] ), 2006 и 2005 годах.
На момент основания база JPL находилась непосредственно к западу от каменистой поймы – русла реки Арройо Секо – над плотиной «Ворота Дьявола» в северо-западной части города Пасадена в Южной Калифорнии , недалеко от Лос-Анджелеса . В то время как первые несколько зданий были построены на земле, купленной у города Пасадена, [1] последующие здания были построены на соседней некорпоративной земле, которая позже стала частью Ла-Каньяда-Флинтридж . В настоящее время большая часть 168 акров (68 га) собственности НАСА, принадлежащей федеральному правительству США , которая составляет кампус Лаборатории реактивного движения, расположена в Ла-Каньяда-Флинтридж. [41] [42] Несмотря на это, JPL по-прежнему использует адрес Пасадены (4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109) в качестве своего официального почтового адреса. [43] Время от времени между двумя городами возникало соперничество по вопросу о том, какой из них следует упомянуть в средствах массовой информации как дом лаборатории. [42] [44] [45] [46]
В Калифорнийском технологическом институте работает около 6000 штатных сотрудников и, как правило, каждый день работает несколько тысяч дополнительных подрядчиков. У НАСА также есть постоянный офис на объекте, в котором работают федеральные менеджеры, которые контролируют деятельность Лаборатории реактивного движения и работают на НАСА. Есть также несколько аспирантов Калифорнийского технологического института , студентов-стажеров колледжей и студентов кооперативов.
Управление образования JPL обслуживает преподавателей и студентов, предоставляя им мероприятия, ресурсы, материалы и возможности, связанные с миссиями НАСА и наукой. Миссия его программ состоит в том, чтобы познакомить и повысить интерес студентов к карьере в области STEM (наука, технология, инженерия и математика). [47]
JPL предлагает возможности исследований, стажировок и стипендий летом и в течение года студентам старших классов, аспирантам и преподавателям. (В большинстве случаев студенты должны быть гражданами США или законными постоянными жителями, чтобы подать заявку, хотя иностранные граждане, обучающиеся в университетах США, имеют право на участие в ограниченных программах.) Стажеры спонсируются через программы НАСА, университетские партнерства и наставников JPL для исследовательских возможностей в лаборатории в области, включая технологии, робототехнику, планетологию, аэрокосмическую технику и астрофизику. [48]
В августе 2013 года JPL была названа одной из «10 самых замечательных лабораторий колледжей 2013 года» по версии журнала Popular Science, который отметил, что около 100 студентов, прошедших стажировку в лаборатории, рассматриваются на постоянную работу в JPL после окончания учебы. [49]
В отделе образования JPL также проводится Летняя школа планетарных наук (PSSS), ежегодный недельный семинар для аспирантов и докторантов. Программа включает в себя недельное групповое проектирование, разрабатывающее раннее концептуальное исследование миссии, работающее с группой разработки перспективных проектов JPL («Команда X») и другими параллельными инженерными группами. [50]
Лаборатория реактивного движения создала Альянс музеев НАСА в 2003 году из-за желания обеспечить музеи, планетарии, центры для посетителей и другие виды неформальных преподавателей выставочными материалами, профессиональным развитием и информацией, связанной с предстоящими на тот момент посадками марсоходов Spirit и Opportunity . [51] В настоящее время Альянс насчитывает более 500 членов, которые через программу получают доступ к дисплеям, моделям НАСА, образовательным семинарам и сетевым возможностям. Сотрудники образовательных организаций, соответствующие требованиям Музейного Альянса, могут зарегистрироваться для участия онлайн. [52]
Музейный альянс является подразделением группы неформального образования Управления образования JPL, которая также обслуживает внеклассные и летние программы, родителей и других неформальных педагогов. [53]
Ресурсный центр для преподавателей НАСА/Лаборатории реактивного движения, который переезжает со своего места в торговом центре Indian Hill в Помоне, штат Калифорния, в конце 2013 года, [54] предлагает ресурсы, материалы и бесплатные семинары для формальных и неформальных преподавателей, посвященных науке, технологиям, инженерные и научные темы, связанные с миссиями НАСА и наукой.
В лаборатории один раз в год в субботу и воскресенье в мае или июне проводился день открытых дверей, когда публику приглашали осмотреть объекты и увидеть живые демонстрации науки и технологий Лаборатории реактивного движения. Более ограниченные частные туры также доступны в течение года, если они запланированы заранее. Ежегодно лабораторию посещают тысячи школьников из Южной Калифорнии и других стран. [55] Из-за сокращения федеральных расходов, вызванного секвестром бюджета , день открытых дверей ранее был отменен. [56] День открытых дверей JPL в 2014 году проходил 11 и 12 октября, а в 2015 году - 10 и 11 октября. Начиная с 2016 года, JPL заменила ежегодный день открытых дверей на «Билет на посещение JPL», в котором представлены те же экспонаты, но требуются билеты и предварительное бронирование. . [57] Робототехник и водитель марсохода Ванди Верма часто выступает в качестве научного пропагандиста на мероприятиях типа дня открытых дверей, чтобы побудить детей (и особенно девочек) заняться STEM- карьерой. [58] [59] [60]
Помимо своей государственной работы, JPL также оказывает помощь близлежащим кино- и телеиндустриям, консультируя их по вопросам научной точности в их производстве. Научно-фантастические шоу, рекомендованные Лабораторией реактивного движения, включают «Вавилон 5» и его продолжение «Крестовый поход» .
JPL также работает с Управлением науки и технологий Министерства внутренней безопасности (DHS-S&T). JPL и DHS-S&T разработали поисково-спасательный инструмент для служб быстрого реагирования под названием FINDER. Службы экстренного реагирования могут использовать FINDER, чтобы найти еще живых людей, похороненных под завалами после стихийного бедствия или террористической атаки. FINDER использует микроволновый радар для обнаружения дыхания и пульса. [61]
Кроме того, в JPL находится JPL-RPIF (Лаборатория реактивного движения – Региональный центр планетарных изображений), которая является хранилищем всех печатных данных автоматических космических аппаратов и, таким образом, предоставляет ценный ресурс для научных исследователей, финансируемых НАСА, а также важный канал для распространения материалов, созданных НАСА, среди местных преподавателей в районе Лос-Анджелеса/южной Калифорнии. [62] [63]
Преобладающим источником финансовой поддержки JPL является НАСА. [64] Основная деятельность и проекты Лаборатории реактивного движения как полевого центра НАСА обычно соответствуют целям миссии НАСА в области исследования космоса, наук о Земле и астрофизики. Финансирование, выделяемое Лаборатории реактивного движения, является частью годового бюджета НАСА, который сам по себе является частью федерального бюджета США, одобренного Конгрессом. [65] Масштаб бюджета зависит от проектов, реализуемых Лабораторией реактивного движения, поскольку миссии могут варьироваться от флагманских межпланетных миссий стоимостью в миллиарды долларов США до небольших систем наблюдения Земли с бюджетом в сотни миллионов долларов.
Помимо НАСА, JPL обеспечивает финансирование специализированных проектов от других федеральных агентств, включая, помимо прочего, Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) , Геологическую службу США (USGS) и Министерство обороны США (DoD). [66] [67] Иногда JPL участвует в совместных миссиях или исследовательских проектах с международными космическими агентствами или исследовательскими институтами. Хотя эти партнерства составляют относительно небольшую часть общего бюджета JPL, они служат расширению масштабов и воздействия ее научных исследований и технологических разработок.
Общий бюджет JPL подвержен ежегодным колебаниям в зависимости как от федеральных ассигнований НАСА, так и от жизненного цикла текущих проектов. Высокопоставленные миссии могут получать значительные долгосрочные обязательства по финансированию, тогда как более мелкие или краткосрочные проекты могут иметь более скромную финансовую поддержку. Эти агентства часто заказывают проекты, в которых используется уникальный опыт JPL в таких областях, как дистанционное зондирование , робототехника и системное проектирование. Хотя эти проекты составляют меньшую часть общего бюджета JPL, они являются неотъемлемой частью выполнения разнообразного набора задач, за которыми наблюдают эти федеральные агентства.
В 2022 финансовом году бюджет лаборатории составил примерно 2,4 миллиарда долларов, большая часть из которых пошла на развитие планетарных наук. [68]
В Лаборатории реактивного движения существует традиция есть « арахис на удачу » перед важными событиями миссии, такими как выведение на орбиту или посадка. Как гласит история, после того, как в 1960-е годы программа «Рейнджер» терпела неудачу за неудачей, первая успешная миссия «Рейнджеров» по столкновению с Луной произошла после того, как сотрудник Лаборатории реактивного движения решил раздать арахис, чтобы снять напряжение. Сотрудники в шутку решили, что арахис, должно быть, был талисманом на удачу, и традиция сохранилась. [69] [70]
Вот некоторые из миссий, частично спонсируемых JPL: [71]
Группа разработчиков перспективных проектов JPL, также известная как Команда X, представляет собой междисциплинарную команду инженеров, которая использует «параллельные инженерные методологии для быстрого проектирования, анализа и оценки концептуальных проектов миссий». [76]
25 февраля 2005 года Президентская директива № 12 о внутренней безопасности была одобрена министром торговли . [77] За этим последовали Федеральные стандарты обработки информации 201 ( FIPS 201 ), которые определяли, как федеральное правительство должно осуществлять проверку личности. Эти спецификации привели к необходимости смены бренда для соответствия обновленным требованиям.
30 августа 2007 года группа сотрудников JPL подала иск в федеральный суд против НАСА, Калифорнийского технологического института и Министерства торговли, утверждая, что их конституционные права нарушаются новыми, чрезмерно агрессивными расследованиями. [78] 97% сотрудников JPL были отнесены к уровню низкого риска и будут подвергнуты тем же процедурам допуска, что и те, кто получил допуск среднего/высокого риска. В соответствии с HSPD 12 и FIPS 201 следователи имеют право получать любую информацию о сотрудниках, включая опрос знакомых о состоянии психической, эмоциональной и финансовой устойчивости сотрудника. Кроме того, если сотрудники покидают JPL до истечения двухлетнего срока действия проверки биографических данных, никакие возможности расследования не прекращаются; бывших сотрудников по-прежнему можно законно контролировать.
Сотрудникам сказали, что если они не подпишут неограниченный отказ от конфиденциальности, [79] они будут считаться «добровольно уволившимися». [80] Апелляционный суд девятого округа США установил, что этот процесс нарушает права сотрудников на неприкосновенность частной жизни, и вынес предварительный судебный запрет. [81] НАСА подала апелляцию, и 8 марта 2010 г. Верховный суд США вынес решение certiorari . 19 января 2011 г. Верховный суд отменил решение Девятого округа, постановив, что проверка биографических данных не нарушала никаких конституционных прав на неприкосновенность частной жизни, которыми могли обладать сотрудники. имел. [82]
12 марта 2012 года Верховный суд Лос-Анджелеса принял вступительные заявления по делу, по которому бывший сотрудник JPL Дэвид Коппедж подал иск против лаборатории из-за дискриминации на рабочем месте и незаконного увольнения. В иске Коппедж утверждает, что сначала он потерял статус «руководителя группы» в миссии «Кассини-Гюйгенс» Лаборатории реактивного движения в 2009 году, а затем был уволен в 2011 году из-за своих евангельских христианских убеждений и, в частности, из-за своей веры в разумный замысел . Напротив, JPL через юристов Калифорнийского технологического института , представляющих лабораторию, утверждает, что увольнение Коппедджа произошло просто из-за сокращения бюджета, а его понижение в должности с поста руководителя группы произошло из-за жалоб на преследование и продолжающихся конфликтов с его коллегами. [83] Судья Верховного суда Эрнест Хиросигэ вынес окончательное решение в пользу JPL 16 января 2013 г. [84]