Succes med kritiske kommunikationstests for James Webb Space Telescope

Når NASAs James Webb-rumteleskop opsendes i 2021, det vil skrive et nyt kapitel i den kosmiske historie. Dette førende rumvidenskabelige observatorium vil lede efter de første stjerner og galakser, udforske fjerne planeter omkring andre stjerner, og løse mysterier i eget solsystem. Webb vil blive styret fra Mission Operations Center (MOC) på Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland.

For at forberede lanceringen, flyveoperationsholdet gennemførte for nylig to vellykkede kommunikationstests. Den første simulerede den komplekse kommunikation mellem adskillige enheder i den kritiske periode med opsendelsen gennem de første seks timers flyvning. Den anden demonstrerede, at MOC kunne kommunikere med teleskopet.

En kompliceret dans

Fra det øjeblik Webb lancerer, og gennem de første seks timers flyvning, fem forskellige telekommunikationstjenesteudbydere placeret rundt om i verden vil skiftevis formidle kommando- og telemetridata til missionsoperationsteamet i MOC. Den første øvelse viste den komplekse udveksling mellem disse faciliteter.

Disse forskellige udbydere er nødvendige på grund af Jordens geometri i forhold til Webbs kredsløb og højde. "Mens de fleste lavjordsmissioner kan bruge TDRSS (tracking and Data Relay Satellite System) eller en anden form for kommunikationssatellit i kredsløb om Jorden til at videresende data, vi er så langt væk, at vi er nødt til at bruge andre faciliteter, " forklarede NASAs Carl Starr, Mission Operations Manager, eller "MOR, " for Webb på NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.

Seks timer efter afgang, Webb vil være omkring halvvejs til Månen og seks gange højere i højden end den geosynkrone jordbane (GEO), hvor TDRSS og mange kommunikationssatellitter opholder sig. Når teleskopet når sin destination, det vil være næsten en million miles fra Jorden - omkring 45 gange længere væk end GEO.

"Det er meget at gå frem og tilbage, " sagde Starr. "Du skal ændre konfigurationer, du har brug for en stabil forbindelse med Webb ved hver ændring, du skal etablere netværksforbindelser, du skal behandle dataene - og du skal gøre det flere gange med forskellige stationer og gøre det problemfrit."

"Og for at gøre tingene endnu mere komplicerede, "Starr fortsatte, "Alle, vi taler om, er forskellige steder. Du har Space Network ude i New Mexico, Deep Space Network i Californien, og European Space Agencys Malindi-station i Kenya og European Space Operations Center i Tyskland. Det bliver en meget kompliceret test at lave, fordi ingen er i samme tidszone – og alle de data kommer ind og ud af denne bygning."

Denne test var et vigtigt skridt i at demonstrere flyveoperationskapaciteter og -processer for at understøtte lanceringsdagens kommunikation. Efter den første dag, holdet flytter til et normalt setup med kun de tre Deep Space Network-terminaler rundt om i verden.

"Holdene var i stand til at tale med de eksterne enheder, og bevise konceptet om, at vi kan manipulere kommunikationen på lanceringsdagen her i bygningen til missionen, " sagde Starr. "Vi vil have andre færdighedsøvelser senere, men det var første gang, vi gjorde det, og det var meget vellykket."

Taler med teleskopet

Ingen mission ville være mulig uden at kommunikere med teleskopet. Flyoperationsteamet i Baltimore gjorde det for nylig for første gang, taler med det faktiske Webb-rumfartøj på jorden, mens det bliver integreret og testet over hele landet på Northrop Grumman-anlægget i Los Angeles, Californien.

"Vi behandlede Webb, som om den var en million miles væk, " sagde Starr. For at gøre dette, flyveoperationsholdet forbandt rumfartøjet til Deep Space Network. Imidlertid, da Webb ikke rigtig er i rummet endnu, specielt udstyr blev brugt til at efterligne den rigtige radioforbindelse, der vil eksistere mellem Webb og Deep Space Network, når Webb flyver.

"Vi kan kommandere og kontrollere køretøjet nu, og kør test med det herfra, uden at skulle rejse til Northrop Grumman, " Starr forklarede. "Det er virkelig at gøre brug af teknologi til at holde tidsplanen."

Det var lige meget, hvor Webb var under testen. "For så vidt angår os, det kunne være i kælderen i denne bygning, og vi ville ikke vide anderledes, " tilføjede Starr. "Du er bare ved din konsol, du har en datalinje, din skærm... det hele er meget fjernt. Jeg kunne forestille mig, at det må være sådan dronepiloter har det. De er ikke i nærheden af, hvor deres køretøj er."

Under øvelsen, holdet udførte ikke-operative kommandoer og igangsatte en optagerafspilning. Denne vigtige test demonstrerede flyveoperationsholdets evne til at kommandere Webb fra MOC i Baltimore.

Gennem det meste af idriftsættelsen, MOC vil være i konstant kommunikation med Webb. Efter idriftsættelse, cirka 180 dage efter lanceringen, holdet vil kommunikere i 8 timer om dagen med teleskopet. I det tidsrum, operatører vil sende pakker med kommandoer op, så teleskopet kan køre autonomt og downlinke de videnskabelige data.

Mere på vej

Flere test følger men disse var de første til at vise MOC's succesfulde kommunikation med Webb og med de mange kommando- og telemetritjenesteudbydere. Det faktum, at disse øvelser blev udført fejlfrit, er et vidnesbyrd om det hårde arbejde, som flyveoperationsteamet udfører, samt hold over hele landet og rundt om i verden.

James Webb-rumteleskopet bliver verdens førende rumvidenskabelige observatorium. Webb vil løse mysterier i vores solsystem, se ud over til fjerne verdener omkring andre stjerner, og undersøge de mystiske strukturer og oprindelsen af ​​vores univers og vores plads i det. Webb er et internationalt projekt ledet af NASA med dets partnere, European Space Agency (ESA) og Canadian Space Agency (CSA).