Wake Shield-Einrichtung - Wake Shield Facility

Einsatz des WSF mit dem Space-Shuttle-Roboterarm

Wake Shield Facility ( WSF ) war eine experimentelle Wissenschaftsplattform, die vom Space Shuttle in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht wurde . Es war eine frei fliegende Edelstahlscheibe mit einem Durchmesser von 3,7 Metern .

Das WSF wurde mit dem Roboterarm des Space Shuttles eingesetzt . Das WSF benutzte dann Stickstoffgas-Triebwerke, um sich etwa 55 Kilometer (34 Meilen) hinter dem Space Shuttle zu positionieren, das sich in einer Orbitalhöhe von über 300 Kilometern (190 Meilen) innerhalb der Thermosphäre befand , wo die Atmosphäre äußerst schwach ist. Die Umlaufgeschwindigkeit des WSF war mindestens drei- bis viermal höher als die Geschwindigkeit thermosphärischer Gasmoleküle in der Umgebung, was zu einem Kegel hinter dem WSF führte, der vollständig frei von Gasmolekülen war. So erzeugte das WSF in seinem Gefolge ein Ultrahochvakuum. Das resultierende Vakuum wurde verwendet, um das epitaxiale Filmwachstum zu untersuchen . Das WSF in einem Abstand von dem Space Shuttle zur Vermeidung der Kontamination von den Raketentriebwerken des Shuttle betrieben plus Wasser geworfen über Bord aus dem Shuttles Abfallsammelsystem . Nach zwei Tagen würde sich das Space Shuttle mit dem WSF treffen und erneut seinen Roboterarm verwenden, um das WSF einzusammeln und in der Nutzlastbucht des Shuttles für die Rückkehr zur Erde zu verstauen.

Das WSF wurde dreimal ins All geflogen, an Bord der Shuttle-Flüge STS-60 , STS-69 und STS-80 . Während STS-60 traten einige Hardwareprobleme auf, weshalb das WSF nur am Ende des Roboterarms des Shuttles eingesetzt wurde . Während der späteren Missionen wurde das WSF als frei fliegende Plattform im Gefolge des Shuttles eingesetzt.

Diese Flüge bewiesen das Vakuum-Wake-Konzept und realisierten das Weltraum- Epitaxie- Konzept, indem die ersten kristallinen Halbleiter- Dünnschichten im Weltraumvakuum gezüchtet wurden . Diese umfassten Abscheidungen von Galliumarsenid ( GaAs ) und Aluminiumgalliumarsenid ( AlGaAs ). Diese Experimente wurden verwendet, um bessere Fotozellen und dünne Filme zu entwickeln. Zu den möglichen daraus resultierenden Anwendungen zählen künstliche Netzhäute aus winzigen keramischen Detektoren.

Berechnungen vor dem Flug legten nahe, dass der Druck auf der Nachlaufseite gegenüber dem Umgebungsdruck in einer niedrigen Erdumlaufbahn (von 10 – 8 auf 10 – 14 Torr ) um etwa 6 Größenordnungen verringert werden könnte . Die Analyse der Druck- und Temperaturdaten der beiden Flüge ergab, dass der Rückgang etwa 2 Größenordnungen (4 Größenordnungen weniger als erwartet) betrug.

Das WSF wurde von der Space Processing Division im Office of Life and Microgravity Sciences and Applications der NASA gesponsert . Es wurde vom Space Vacuum Epitaxy Center (seitdem in Center for Advanced Materials umbenannt) an der University of Houston – einem kommerziellen Raumfahrtzentrum der NASA – in Zusammenarbeit mit seinem Industriepartner Space Industries, Inc. , ebenfalls in Houston, entworfen, gebaut und betrieben .

Ab 2012 wird die Raumsonde Wake Shield Facility im Center for Advanced Materials aufbewahrt.

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