James Webb Teleskop Telefonu Ev Nasıl?

James Webb Uzay Teleskobu gibi bir mühendislik harikası söz konusu olduğunda, ilgili teknoloji o kadar uzmanlaşmıştır ki, ortalama bir insanın gerçekten ilişki kurabileceği çok az şey vardır. 50 K (−223 °C; −370 °F), Dünya’dan 1,5 milyon kilometre (930.000 mi) sıcaklıkta inşa edilmesi ve işletilmesi 10 milyar dolara mal olan bir kızılötesi gözlemevinden bahsediyoruz – tam olarak beklemezsiniz. herhangi bir parçayı fabrika çıkışlı dizüstü bilgisayarınızla paylaşmak için.

Ama öyle olsaydı, halkın anlaması çok daha kolay olurdu. Bu nedenle, bu hafta James Webb Uzay Teleskobu içindeki “küçük katı hal sürücüsü” hakkında manşetlerde yer alan birkaç teknoloji sitesi görmemiz gerçekten şaşırtıcı değil. Gözlemevinin yalnızca 68 gigabayt yerleşik depolama alanıyla bu kadar inanılmaz görüntüler sunma becerisine hayran kaldılar; bu, bugünlerde orta seviye bir akıllı telefonda görmeyi beklediğinizin altında bir rakam. Katı hal sürücüsüne (SSD) ve görece yetersiz kapasitesine odaklanmak, bu makalelere ana akım izleyici tarafından kolayca kavranabilecek bir mihenk taşı sağladı. Kusurlu bir karşılaştırma olsa bile, okuyucular su soğutucusu için eğlenceli bir gerçekle karşı karşıya kaldılar – “Bilgisayarımın James Webb’den daha büyük bir sürücüsü var”

Elbette, NASA’nın eBay’i eski bir Samsung EVO SSD’nin yeni nesil uzay gözlemevine girmesi için vurmadığını biliyoruz. Gerçek şu ki, katı hal sürücüsü, Resmi olarak Katı Hal Kaydedici (SSR) olarak bilinir, JWST’nin misyonunun tam gereksinimlerini karşılamak için özel olarak inşa edildi; tıpkı uzay aracındaki diğer tüm bileşenler gibi. Aynı şekilde, alışılmadık 68 GB kapasitesi sadece rastgele bir sayı değil, gemideki bilimsel araçların ihtiyaçları göz önüne alındığında kesin olarak hesaplandı.

Haberlerde James Webb Uzay Teleskobu’nun depolama kapasitesi veya eksikliği hakkında çok fazla vızıltı varken, gözlemevinin bu özel alt sistemine biraz daha derine dalmak için mükemmel bir zaman gibi görünüyordu. SSR nasıl kullanılıyor, mühendisler bu belirli kapasiteye nasıl indiler ve tasarımı Hubble gibi önceki uzay teleskoplarıyla nasıl kıyaslanıyor?

Derin Uzayda Yüksek Hız

James Webb Uzay Teleskobu’nun iletişim ihtiyaçları, mühendislere özellikle göz korkutucu bir meydan okuma sağladı. Bilimsel hedeflerine ulaşmak için uzay aracı Dünya’dan uzak bir yere yerleştirilmelidir, ancak aynı zamanda toplanan tüm verileri zamanında geri döndürmek için önemli miktarda bant genişliği gerekir.

Bu veri aktarımını kolaylaştırmak için, JWST, gözlemevinin uzaydaki mevcut yöneliminden bağımsız olarak Dünya’ya geri döndürülmesine izin veren eklemli bir montaj üzerinde 0,6 metre (2 fit) çapında bir Ka-bandı yüksek kazançlı antene (HGA) sahiptir. Bu Ka-bant bağlantısı, NASA’nın Derin Uzay Ağı (DSN) aracılığıyla teorik olarak maksimum 3.5 MBps bant genişliği sağlar, ancak gerçek ulaşılabilir veri hızı birçok faktöre bağlıdır.

Ne yazık ki, DSN’nin çok uzaklardaki birçok uzay aracıyla iletişimi dengelemesi gerektiğinden, Dünya’ya bu yüksek hızlı bağlantı her zaman mevcut değildir. Ağın mevcut kullanımıyla, JWST’ye veri iletimi için her gün iki adet dört saatlik pencere tahsis edilmiştir. Kağıt üzerinde bu, uzay aracı anlamına gelir. meli 24 saatlik bir süre içinde 100 GB’ın biraz üzerinde veriyi Dünya’ya geri iletebilir, ancak pratikte dikkate alınması gereken başka konular da vardır.

Birincisi, yüksek kazançlı anten, hareketi hassas gözlemleri mahvedebilecek hafif titreşimler ürettiği için Dünya’yı sürekli izleyemez. Bunun yerine, her 2,7 saatte bir taşındı gezegeni antenin ışın genişliği içinde tutmak için. Gözlemler, mümkün olduğunda bunun etrafında planlanmalıdır, ancak kaçınılmaz olarak, sonunda bir çatışma ortaya çıkacaktır. Ya yüksek hızlı veri iletiminin kısa kesilmesi gerekecek ya da anten yeniden hizalanırken uzun süreli gözlemlerin duraklatılması gerekecek. Görev planlamacıları, söz konusu gözlemin bilimsel önemi olması muhtemel karar faktörü ile seçeneklerini dikkatli bir şekilde tartmak zorunda kalacaklar.

Ayrıca bağlantının her iki ucunda da dikkate alınması gereken kesinti süresi vardır. DSN, geçici olarak yayınları alamayabilir veya uzay aracında, düzenli olarak programlanmış yayınını yapmasını engelleyen bir sorun olabilir. Gözlemevinin standart uydu bağlantısı ile ilgili lojistik zorluklar ve öngörülemeyen iletişim gecikmeleri olasılığı arasında, James Webb’in günün her saati gözlemler yapmayı ummasının tek yolu, oldukça büyük bir yerleşik veri önbelleği kullanmaktır.

Uçuş Testi Teknolojisi

Kişisel bilgi işlem bağlamında, katı hal sürücüleri nispeten yeni bir gelişmedir. Ancak NASA, onlarca yıldır daha hafif ağırlık ve hareketli parça eksikliği gibi avantajların çok iyi farkında. Uzay ajansı, amiral gemisi görevlerinde denenmemiş konseptler geliştirmesiyle tanınmıyor ve bu da farklı değil. 1999’dan beri Hubble Uzay Teleskobu’nda da benzer bir yaklaşım kullanıyorlar. astronotlar üçüncü servis görevindeyken uzay aracının orijinal teyp tabanlı depolamasını 1,5 GB SSR ile değiştirdi.

Doğal olarak, Hubble’ın SSR’sinin düşük kapasitesi, en azından kısmen çağdan kaynaklanmaktadır. Ancak yine de, SSR’nin değiştirdiği teyp kaydediciler yalnızca 150 MB tutabildiğinden, bu önemli bir yükseltmeydi. Hubble tarafından yakalanan görüntülerin çözünürlüğünün JWST’ninkinden oldukça düşük olduğunu, ancak Dünya yörüngesindeki uzay aracıyla iletişimin doğal olarak derin uzaydakilerden çok daha güvenilir olduğunu unutmayın.

Mağaza ve ileri

Tümüyle NASA, James Webb’in günde iki kez açılan pencerelerinin her birinde DSN aracılığıyla 28 GB’ın biraz üzerinde aktarım yapabilmesi gerektiğini tahmin ediyor. 24 saatlik tam bir arabellek sağlamak için, uzay aracı bu nedenle yaklaşık 60 GB yerleşik depolama alanına ihtiyaç duyar. Peki neden SSR 68 GB? Kısmen, alanın bir kısmının gözlemevinin kendi kullanımı için ayrılmış olması nedeniyle. Ama aynı zamanda, çünkü uçuş sistemleri mühendisi Alex Hunter tarafından açıklandı IEEE Spektrumuekstra kapasite, aşınma ve radyasyonun önümüzdeki on yıl içinde SSR’nin flash belleğinde azalması nedeniyle sisteme biraz nefes alma odası sağlar.

24 saat bir güvenlik ağı gibi görünmeyebilir, ancak bu sayıya bağlı birkaç koşul var. James Webb’de gerçekte hangi bilimsel araçların kullanıldığına bağlı olarak, her gün üretilen gerçek veri miktarı önemli ölçüde daha düşük olabilir. Yüksek hızlı iletişim engellenirse, yer kontrolörleri, sorun çözülene kadar daha fazla veri yoğun gözlemleri beklemeye alacaktır. Gerekirse NASA, biriktirme listesi üzerinden çalışmak için fazladan DSN zamanı da tahsis edebilir. Kısacası, SSR’nin kapasitesinin asla bir sorun haline gelmemesi için yeterince olasılık var.

Bu nedenle, orta sınıf bir Chromebook’ta, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nda on yıllık bir görev için yakın zamanda gönderdiğinden kesinlikle daha büyük bir katı hal sürücüsü bulabilirken – dikkatli planlama ve paranın satın alabileceği en iyi mühendisliğin sağlıklı bir dozu boyutun her şey olmadığı anlamına gelir.

[Editor’s note: Yeah, we know that the graphic shows the JWST radiating from the telescope focus. I’ll take the blame for an insufficiently specific art request on this one. But you do have to admit that they look kinda superficially similar if you’re an artist and not a radio guy.]