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詹姆斯 韦伯太空望远镜「哈勃太空望远镜继任者」

时间:2022-12-15 14:42:03来源:搜狐

今天带来詹姆斯 韦伯太空望远镜「哈勃太空望远镜继任者」,关于詹姆斯 韦伯太空望远镜「哈勃太空望远镜继任者」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

昨晚许多天文爱好者,都在熬夜等待 NASA 分享詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的首批全彩照片。美国宇航局(NASA)局长 Bill Nelson 表示 —— JWST 的每张照片,都代表着一项全新的发现,让我们可以看到此前从未见过的宇宙样貌。但让一些人感到疑惑的是,为何作为有史以来最强大的太空观测站,其数据却只存储在容量仅 68GB 的固态硬盘上?

詹姆斯-韦伯拍摄的船底座星云

事实上,JWST 板载的是“固态存储器”,而不是普通的 Solid State Disk —— 该项目涉及的任何电子部件,都必须经历严格的认证过程。

原因是太空环境中存在着相当高能的宇宙辐射,因而在速度、冗余和可靠性要求之外,JWST 板载的存储器还必须符合相当高的抗辐射标准。

(图自:NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez)

目前市面上在售的高端 SSD,其性能可轻松达到 JWST 的数千倍 —— 而 JWST 的固态记录器,立项可追溯到 2003 年。

若将运行环境从地面换到当前 JWST 所在的拉格朗日点(天体引力均衡的 L2),普通 SSD 根本无法抵御那里的宇宙辐射。

(图 via IEEE Spectrum)

言归正传,由 18 块金面拼接而成的 25 ㎡ 主力光学器件,使得 JWST 能够看清 40 公里外的一分钱、或大约 550 公里外的一个足球。

此外 JWST 携带的高灵敏度仪器,能够捕捉延伸至 28 μm 的红外波长 —— 不仅每张图像包含的数据更加庞大,每天还可产生高达 58.8 GB 的图像(历史悠久的哈勃望远镜为 2 GB)。

JWST 的电力、飞控、数据与通讯系统

写入工作由 JWST 上的 ISIM 命令与数据处理子系统(ICDH)负责,其能够维持约 48 Mbps 的最大数据速率 —— 允许 JWST 每 10.7 秒保存大约 6 幅 2048×2048 分辨率的图像。

此外由于 68GB 的抗辐射固态记录器一天就能够被装满(特定情况下只需 120 分钟),JWST 必须不停地清空旧数据,然后跨越 150 万公里(约 93.2 万英里)、安全地存储在 NASA 的地球服务器上。

至于 JWST 的通讯系统,主要依赖于 Ka 波段。在每天划分出来的两个 4 小时空窗期内,JWST 会打开下行链路。

通过 25.9 GHz 信道、以高达 28 Mbps 的速率将数据回传至地球,每次通讯都可传递至少 28.6 GB 的科学数据。

此外 JWST 有一对较慢的 2.09 GHz 上行链路,其一负责以 16 kbps 的速率传输其它必要的指令,比如未来的传输和科学观测计划(通常提前 12-20 周安排)。

另一个 2.27 GHz 的无线电频道,则是通过 40 kbps 的下行链路传输望远镜的工程与要测数据,包括 JWST 的运行状态和系统健康状况。

工程师们预计,到 10 年后的预估寿命终止期,JWST 板载固态记录器会因写入老化和发射性损伤,而只剩下 60 GB 的可用存储空间。

再考虑到为上述遥测和工程数据预留的空间,届时 JWST 每天将只能够收集最多 57GB 的数据(初始 68 GB 中还有 3% 的 OP 冗余)。

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