Phòng không tiếng vọng điện từ Goddard

Phòng không tiếng vọng điện từ Goddard giúp NASA kiểm tra chất lượng ăng-ten trên vệ tinh và tàu vũ trụ, nhờ đó các nhiệm vụ có thể truyền dữ liệu về Trái Đất.

Bất kỳ ngày nào, mạng lưới của NASA cũng phải thiết lập liên lạc với hơn 100 nhiệm vụ trong vũ trụ. Các nhiệm vụ này có thể liên quan đến việc duy trì liên lạc với phi hành gia trên quỹ đạo hoặc quan sát không gian sâu. Đối với tất cả những nhiệm vụ này, điều quan trọng nhất là cần phải có ăng-ten. Nếu thiếu ăng-ten để kết nối với Trái Đất, các nhiệm vụ của NASA sẽ không thể thực hiện được, theo thông tin từ Phys.org. Để đảm bảo rằng các ăng-ten đáp ứng được thách thức của bay vũ trụ, họ đã phải thực hiện các thử nghiệm nghiêm ngặt trên mặt đất trong môi trường mô phỏng không gian. Phòng không tiếng vọng điện từ Goddard (GEMAC) tại Trung tâm bay vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, đã đảm nhận vai trò thử nghiệm ăngten trong hơn 50 năm qua.

Trong phòng ăng-ten của Goddard, từng hàng cấu trúc hình nón màu xanh cobalt nối tiếp nhau, gợi liên tưởng đến phòng cách âm trong studio ghi âm. Mặc dù có sự tương đồng nhất định nhưng thay vì làm yên tĩnh sóng âm, căn phòng này được sử dụng để cản trở tín hiệu vô tuyến và loại bỏ phản xạ sóng vô tuyến bên trong phòng.

Giống như chuẩn bị các bài hát cho một album âm nhạc, tiếng ồn xung quanh mà microphone thu được có thể gây nhiễu và phá hỏng bản thu âm hoàn hảo. Điều này cũng tương tự trong lĩnh vực sóng vô tuyến, khi kỹ sư muốn kiểm tra hiệu suất của các ăng-ten trên tàu vũ trụ. Môi trường vô tuyến trên Trái Đất thường rất “ồn”. Tần số sóng vô tuyến (RF) được tạo ra từ các nguồn khác nhau như phát sóng AM và FM, tín hiệu truyền hình, điện thoại di động, thậm chí lò vi sóng. Để mô phỏng môi trường RF tĩnh lặng tương tự trong không gian, các kỹ sư cần phải tách ăng-ten khỏi mọi sóng vô tuyến khác trên Trái Đất khi họ tiến hành các thử nghiệm.

Và chính vì vậy, trong nhiệm vụ này, các dãy cột hình nón xếp dày đặc trên sàn và tường của căn phòng có một vai trò quan trọng. Những cột được chế tạo từ bọt polyurethane đặc biệt này chính là những thiết bị hấp thụ vi sóng. Chúng không chỉ làm tăng hiệu suất của các thử nghiệm mà còn làm giảm tiếng ồn và tín hiệu nhiễu từ bên ngoài. Bên trong “vùng yên tĩnh” của căn phòng, chúng cung cấp môi trường không phản xạ mà ăng-ten sẽ trải qua trong không gian.

Trong môi trường mô phỏng khử sóng vô tuyến, các kỹ sư tại Goddard có thể đánh giá mức độ hiệu quả của ăng-ten truyền và tín hiệu. Việc này rất quan trọng bởi nếu tín hiệu từ ăng-ten truyền không đúng theo hướng dự kiến khi tàu vũ trụ bay thì dữ liệu của nhiệm vụ có thể sẽ bị thất lạc. Ngoài ra, trong một số trường hợp, toàn bộ tàu vũ trụ sẽ bị hủy nếu một chỉ thị quan trọng bị bỏ sót.

Nếu không có Phòng không tiếng vọng điện từ Goddard (GEMAC), quá trình thiết kế và kiểm tra ăng-ten sẽ như kế toán viên không có máy tính, kỹ sư Ken Hersey tại Goddard mô tả. Khi số lượng nhiệm vụ của NASA cùng ăng-ten đi kèm tăng theo thời gian, kỹ sư ở Goddard phải nâng cấp phòng GEMAC để đáp ứng yêu cầu. Ken Hersey, người đứng đầu trong quá trình đại tu quan trọng nhất vào năm 1997 đã giúp mở rộng dải tần số mà ăng-ten có thể đáp ứng trong các thử nghiệm. Ngoài ra, phòng còn đóng một vai trò quan trọng trong việc hiệu chỉnh các thiết bị khoa học như radar và cảm biến bức xạ vi sóng.

Gần đây, phòng GEMAC đã cấp chứng chỉ cho ăng-ten của kính viễn vọng không gian Roman và nhiệm vụ PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem). Sau khi những nhiệm vụ này cất cánh, quan sát đột phá của chúng hứa hẹn đem lại nhiều phát hiện quan trọng về vật chất tối và năng lượng tối (ROMAN) cũng như về chất lượng không khí, sức khỏe đại dương và biến đổi khí hậu trên Trái Đất (PACE).