Entwurf für den Artikel Wake Shield Facility.
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Die Wake Shield Facility (WSF) war eine experimentelle Wissenschaftsplattform, die mit dem Space Shuttle in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht wurde. Es handelte sich dabei um eine frei fliegende Edelstahlscheibe mit einem Durchmesser von 3,7 Metern (12 Fuß).
Das WSF wurde mit dem Roboterarm des Space Shuttles ausgesetzt[1] und positionierte sich dann mit Hilfe von Stickstofftriebwerken etwa 55 Kilometer hinter dem Space Shuttle, das sich in einer Orbitalhöhe von über 300 Kilometern in der Thermosphäre befand, wo die Atmosphäre äußerst dünn ist. Die Bahngeschwindigkeit des WSF war mindestens drei- bis viermal schneller als die Geschwindigkeit der Gasmoleküle in der Thermosphäre, was zu einem Kegel hinter dem WSF führte, der völlig frei von Gasmolekülen war.[2] Das WSF erzeugte somit ein Ultrahochvakuum in seinem Schlepptau.[2] Das resultierende Vakuum wurde genutzt, um das Wachstum epitaktischer Schichten zu untersuchen. Das WSF operierte in einem gewissen Abstand zum Space Shuttle, um Verunreinigungen durch die Raketentriebwerke des Shuttles sowie durch Wasser, das vom Waste Collection System des Shuttles über Bord geworfen wurde, zu vermeiden.[1] Nach zwei Tagen hatte das Space Shuttle ein Rendezvous mit dem WSF und nutzte erneut seinen Roboterarm, um das WSF einzusammeln und es für die Rückkehr zur Erde in der Nutzlastbucht des Shuttles zu lagern.[1]
Das WSF wurde dreimal ins All geflogen, an Bord der Shuttle-Flüge STS-60, STS-69 und STS-80. Während STS-60 traten einige Hardware-Probleme auf, so dass der WSF nur am Ende des Roboterarms des Shuttles ausgefahren wurde. Bei den späteren Missionen wurde das WSF als frei fliegende Plattform im Kielwasser des Shuttles eingesetzt.
Bei diesen Flügen wurde das Konzept der Vakuumnachlaufbahn erprobt und das Konzept der Weltraumepitaxie verwirklicht, indem die ersten kristallinen Halbleiter-Dünnschichten im Vakuum des Weltraums gezüchtet wurden,[3] darunter Galliumarsenid (GaAs) und Aluminium-Galliumarsenid (AlGaAs) Abscheidungen. Diese Experimente wurden genutzt, um bessere Fotozellen und Dünnschichten zu entwickeln.[4] Zu den möglichen daraus resultierenden Anwendungen gehören künstliche Netzhäute, die aus winzigen Keramikdetektoren bestehen.
Berechnungen im Vorfeld des Fluges legten nahe, dass der Druck auf der Nachlaufseite um etwa 6 Größenordnungen gegenüber dem Umgebungsdruck im niedrigen Erdorbit (von 10-8 bis 10-14 Torr) gesenkt werden könnte. Die Analyse der Druck- und Temperaturdaten, die bei den beiden Flügen gesammelt wurden, ergab, dass die Abnahme etwa 2 Größenordnungen betrug (4 Größenordnungen weniger als erwartet).[5]
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 (inzwischen umbenannt in Center for Advanced Materials) an der University of Houston - einem kommerziellen Raumfahrtzentrum der NASA - in Zusammenarbeit mit seinem Industriepartner Space Industries, Inc. ebenfalls in Houston entwickelt, gebaut und betrieben.
Seit 2012 wird die Wake Shield Facility-Raumsonde im Center for Advanced Materials aufbewahrt.[2]