چالش‌های پیچیده مدیریت و ارسال داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب – حافظه SSD تنها 68 گیگی جیمز وب

0

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) اولین تصاویر خود را در 12 جولای رونمایی کرد. اما تمام این تلاش‌ها در جمع‌آوری داده‌ از ژرفای کیهان، بدون زیرسیستم ارتباطی فضاپیما غیرممکن بود.

شیوه ارسال داده‌ها و سیستم‌های ارتباطی در جیمز وب طوری طراحی شده‌اند که قابل اعتماد باشند. این اولین مأموریتی است که برای مثال از فرکانس‌های باند K برای چنین نرخ‌های داده بالایی استفاده می‌کند.

تلسکوپ جیمز وب در نقطه لاگرانژ L2 مستقر شده که نقطه تعادل گرانشی است که در حدود 1.5 میلیون کیلومتری از زمین در یک خط مستقیم بین زمین و خورشید قرار دارد. این یک مکان ایده‌آل برای جیمز وب، با نیاز حداقلی برای تنظیمات مداری است.

با این حال، دور بودن از زمین به این معنی است که داده‌ها باید مسیر‌ بیشتری را طی کنند تا به صورت یکپارچه به زمین برسند. همچنین به این معنی است که زیرسیستم ارتباطات باید قابل اعتماد باشد، زیرا بعید است که بتوان چنین سیستمی را بتوان تعمیر کرد.

مایکل منزل، مهندس سیستم‌های ماموریت جیمز وب، می‌گوید که توجه به هزینه‌ها و زمان لازم، جیمز وب باید طوری طراحی می‌شد که بدون خطا کار کند و نیاز به تعمیری نداشته باشد.

به گفته منزل، که بیش از 20 سال روی جیمز وب کار کرده ، سیستم ارتباطی باید از باند فرکانسی K برای ارسال حجیم داده‌های علمی استفاده می کرد. یعنی داده‌ها در یک کانال 25.9 گیگاهرتز تا 28 مگابیت بر ثانیه به زمین ارسال می‌شود. باند K بخشی از باند K گسترده‌تر است (بخش دیگری، باند Ku نامیده می‌شود.)

در مقایسه با هابل که هنوز فعال است و روزانه 1 تا 2 گیگابایت داده تولید می‌کند، JWST می‌تواند تا 57 گیگابایت در روز تولید کند (اگرچه این مقدار بستگی به برنامه رصدی روزانه‌اش هم دارد.)

منزل می‌گوید که اولین بار پیشنهاد‌های انتخاب فرکانس برای جیمز وب را در حدود سال 2000، زمانی که در شرکت Northrop Grumman کار می‌کرد، دید. او در سال 2004 مهندس سیستم‌های ماموریت شد.

«می‌دانستم خطرات در این ماموریت کجاست. و من می‌خواستم مطمئن شوم که خطر جدیدی متوجه ما نمی‌شود. »

علاوه بر این، فرکانس‌های باند K می‌توانند داده‌های بیشتری را نسبت به باند X (7 تا 11.2 گیگاهرتز) یا باند S (2 تا 4 گیگاهرتز) که گزینه‌های رایج برای فضاپیما در فضای ژرف هستند، منتقل کنند. سرعت داده بالا یک ضرورت برای کار علمی است که جیمز وب انجام خواهد داد.

علاوه بر این، به گفته کارل هانسن، مهندس سیستم‌های پرواز در مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی (مرکز عملیات علمی JWST)، دلیل دیگر استفاده از باند K‌ می‌تواند این باشد که یک آنتن باند X به اندازه‌ای بزرگ است که فضاپیما در ثابت ماندن برای تصویربرداری با مشکل مواجه می‌شد.

اگرچه فرکانس باند K 25.9 گیگاهرتز کانال ارتباطی تلسکوپ است، اما از دو کانال در باند S نیز استفاده می‌کند. یکی از آن‌ها 2.09 گیگاهرتز است که برنامه‌های رصد علمی  را با سرعت 16 کیلوبیت در ثانیه به تلسکوپ می‌رساند. مورد دیگر، 2.27 گیگاهرتز، 40 کیلوبایت بر ثانیه است که تلسکوپ داده‌های مهندسی از جمله وضعیت عملیاتی، سلامت سیستم و سایر اطلاعات مربوط به فعالیت‌های روزانه تلسکوپ را از طریق آن ارسال می‌کند.

در ضمن جالب است بدانید که اینگونه نیست که جیمز وب به صورت پیوسته و زنده همه داده‌های رصدی را ارسال کند.

همه داده‌های علمی که جیمز وب جمع‌آوری می‌کند باید در داخل حافظه‌اش ذخیره شود، زیرا فضاپیما تماس شبانه روزی با زمین ندارد. داده‌های جمع‌آوری شده از ابزار‌های علمی آن، پس از جمع‌آوری، در حافظه SSD ویژه 68 گیگابایتی فضاپیما ذخیره می‌شود.

3 درصد از این فضا برای داده‌های مهندسی و تله متری حفظ می‌شود و بقیه برای داده‌های رصدی استفاده می‌شود.

الکس هانتر، یک مهندس سیستم‌های پرواز در مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، می‌گوید که تا پایان عمر ماموریت 10 ساله JWST، به دلیل تشعشعات و فرسودگی در اعماق فضا، انتظار می‌رود میزان حافظه در دسترس به 60 گیگابایت کاهش یابد.

این فضای ذخیره‌سازی آنبورد برای جمع‌آوری داده‌ها برای حدود 24 ساعت قبل از تمام شدن فضا است و جیمز وب معمولا فرصت کافی برای ارسال و باز کردن جا برای داده‌های جدید روی این SSD دارد.

JWST از طریق شبکه فضایی عمیق (DSN) آنلاین می‌شود. این شبکه ارتباطی فضایی در ضمن کاربرهای مشهوری دیگری هم دارد!

کدام کاربرها؟

کاوشگر خورشیدی پارکر، ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذری، کاوشگر‌های وویجر، و کل مجموعه مریخ نورد‌ها و مدارگرد‌ها.

ابزارهای زمین شبکه فضایی عمیق کدام‌ها هستند؟

سه مجتمع آنتن 1- در کانبرا در استرالیا 2- مادرید، اسپانیا و 3-  شهر بارستو، کالیفرنیا.

سندی کوان، مهندس سیستم‌های DSN، می‌گوید که پنجره‌های تماس با فضاپیما 12 تا 20 هفته قبل برنامه‌ریزی می‌شود. جیمز وب در ابتدای امر و در مرحله راه‌اندازی تعداد بیشتری پنجره تماس برنامه‌ریزی شده داشت، زیرا ابزار‌های آن بایستی بررسی و کالیبره می‌شدند و بیشتر این فرآیند نیاز به ارتباط بی‌درنگ با زمین داشت.

همه کانال‌های ارتباطی از پروتکل تصحیح خطا Reed-Solomon استفاده می‌کنند – همان استاندارد تصحیح خطا که در DVD‌ها و دیسک‌های Blu-ray و همچنین کد‌های QR استفاده می‌شود. کانال‌های باند S با نرخ داده پایین‌تر از مدولاسیون کلید شیفت فاز باینری استفاده می‌کنند که شامل تغییر فاز موج حامل سیگنال است. اما کانال باند K، از مدولاسیون کلید تغییر فاز چهارگانه استفاده می‌کند. کلید‌های تغییر فاز چهارگانه می‌تواند سرعت داده کانال را دو برابر کند و این به یاری فرستنده‌ها و گیرنده‌های پیچیده‌تر به دست آمده است.

ارتباط جیمز با زمین شامل یک پروتکل تصدیق می‌شود. یعنی اینکه پس از اینکه جیمز وب تأیید کرد که فایلی با موفقیت دریافت شده، ادامه می‌یابد و کپی داده‌های خود را برای پاک کردن فضا حذف می‌کند.

زیرسیستم ارتباطی توسط شرکت نورثروپ گرامن مونتاژ شده و در آن از قطعات اختصاصی استفاده شده که به چند شرکت سفارش داده شده بودند.

مراحل توسعه جیمز وب طولانی و اغلب با تأخیر بوده، اما طراحی و ساخت سیستم ارتباطی آن همیشه همراه بقیه پروژه پیش رفته است. قابل اعتماد نگه داشتن این سیستم ارتباطی برای رفع نگرانی لازم بوده است.

منزل می‌تواند حتی در بازه‌های پیشنهادهایی برای سیستم‌های ارتبباطی نوری مبتنی بر لیزر وجود داشته که رد شده‌اند.

منبع


اگر خواننده جدید سایت «یک پزشک»  هستید!
شما در حال خواندن سایت یک پزشک (یک پزشک دات کام) به نشانی اینترنتی www.1pezeshk.com هستید. سایتی با 18 سال سابقه که برخلاف اسمش سرشار از مطالب متنوع است!
ما را رها نکنید. بسیار ممنون می‌شویم اگر:
- سایت یک پزشک رو در مرورگر خود بوک‌مارک کنید.
-مشترک فید یا RSS یک پزشک شوید.
- شبکه‌های اجتماعی ما را دنبال کنید: صفحه تلگرام - صفحه اینستاگرام ما
- برای سفارش تبلیغات ایمیل alirezamajidi در جی میل یا تلگرام تماس بگیرید.
و دیگر مطالب ما را بخوانید. مثلا:

نمونه‌های جالبی از اختراعاتی که فراموش شدند، یا تکامل یافتند یا به کلی به صورت دیگری تغییر پیدا…

در طی دهه‌ها و قرن‌های انسان‌های اختراعات گوناگونی کرده‌اند. از برخی از آنها در ابتدای امر تصور می‌شد که استقبال خوبی شود، اما در نهایت فراموش شدند، برخی با تغییرات نه چندان بنیادین همچنان به همان صورت تولید می‌شوند، برخی با تغییرات جدی و…

عکس‌های نوستالژیک: آدم‌های و تلویزیون‌هایشان در دوره اوج تلویزیون

دوره اوج شکوه تلویزیون کی بود؟ دست‌کم دوره اوج مونواوگ چه زمانی بود؟یک زمانی تلویزیون پیشرفته‌ترین وسیله ارتباطی ما با دنیای خارج بود. الان تلویزیون‌های هوشمند، گوشی و تبلت‌ها و لپ‌تاپ‌ها جای آن به اصطلاخ متکلم وحده را گرفته‌اند.…

عکس‌هایی که جادوی پرسپکتیو را نشان می‌دهند

عکاسی به نام هوگو سوئیساس، یک عکاس خلاق مستقر در لیسبون پرتغال است. او از دوربین و مغزش برای فریب چشم بینندگان عکس‌هایش استفاده می‌کند. او کاملاً خودآموخته، اشیاء روزمره را در صحنه‌هایی که به نظر نمی‌رسد متعلق به آن‌ها هستند، قرار می‌دهد، و…

فهرست فیلم های برتر سال ۲۰۲۲ با استفاده از امتیازبندی جوایز اصلی اهدا شده در جشنواره های مطرح

فهرست فیلم های برتر سال ۲۰۲۲ با استفاده از اطلاعات زیر تدوین شده است:۱-جوایز اصلی اهدا شده در جشنواره های مطرحی چون کن، ونیز، برلین، ساندنس و...۲- جوایز انجمن های منتقدانی چون نیویورک، لس آنجلس، واشنگتن دی.سی و...۳-فهرست فیلم…

خانه‌هایی با طراحی عجیب که باید در مورد فلسفه وجودی‌شان فکر کرد!

سلیقه است دیگر. وقتی که کسی پول کافی داشته باشد و تنها حرف و سلیقه خودش برایش مهم باشد و اعتمایی به مد روز و حرف مردم نکند، ممکن است خانه‌اش را عجیب و غریب طراحی کند.البته گاهی این کاربری‌های متفاوت هستند که باعث ایجاد این خانه‌های عجیب…

آیا ماری آنتوانت واقعاً گفته بود مردمی که در قطحی نان هستند، کیک بخورند؟! حقیقت درباره یکی از…

این یکی از بدنام‌کننده‌ترین داستان‌های تاریخ است: روایت این است که ملکه ماری آنتوانت وقتی شنید که دهقانان فرانسوی آنقدر فقیر شده‌اند که توانایی خرید نان ندارند، پاسخ داد: "بگذارید کیک بخورند." این افسانه برای قرن‌ها نقل شده است و به این…
آگهی متنی در همه صفحات
دکتر فارمو /جراح تیروئید / پزشکا /تعمیر فن کویل / سریال ایرانی کول دانلود / مجتمع فنی تهران / دانلود فیلم دوبله فارسی /خرید دوچرخه برقی /خرید دستگاه تصفیه آب /موتور فن کویل / شیشه اتومبیل / نرم افزار حسابداری / خرید سیلوسایبین / هوش مصنوعی / مقاله بازار / شیشه اتومبیل / قیمت ایمپلنت دندان با بیمه /سپتیک تانک /بهترین دکتر لیپوماتیک در تهران /بهترین جراح بینی در تهران / آموزش تزریق ژل و بوتاکس / دوره های زیبایی برای مامایی / آموزش مزوتراپی، PRP و PRF /کاشت مو /قیمت روکش دندان /خدمات پرداخت ارزی نوین پرداخت / درمان طب / تجهیزات پزشکی / دانلود آهنگ /داروخانه اینترنتی آرتان /اشتراك دايت /فروشگاه لوازم بهداشتی /داروخانه تینا /لیفت صورت در تهران /فروش‌ دوربین مداربسته هایک ویژن /سرور مجازی ایران /مرکز خدمات پزشکی و پرستاری در منزل درمان نو / ثبت برند /حمل بار دریایی از چین /سایت نوید /پزشک زنان سعادت آباد /کلاه کاسکت / لمینت متحرک دندان /فروشگاه اینترنتی زنبیل /ساعت تبلیغاتی /تجهیزات پزشکی /چاپ لیوان /خرید از آمازون /بهترین سریال های ایرانی /کاشت مو /قیمت ساک پارچه ای /دانلود نرم افزار /

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.