Wanneer NASA's James Webb Space Telescope in 2021 wordt gelanceerd, het zal een nieuw hoofdstuk in de kosmische geschiedenis schrijven. Dit eersteklas ruimtewetenschappelijk observatorium zal de eerste sterren en sterrenstelsels zoeken, verken verre planeten rond andere sterren, en los mysteries van het eigen zonnestelsel op. Webb wordt bestuurd vanuit het Mission Operations Center (MOC) van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

Ter voorbereiding op de lancering, het Flight Operations-team heeft onlangs twee succesvolle communicatietests uitgevoerd. De eerste simuleerde de complexe communicatie tussen talrijke entiteiten in de kritieke periode van lancering tot en met de eerste zes uur van de vlucht. De tweede toonde aan dat de MOC met succes kon communiceren met de telescoop.

Een ingewikkelde dans

Vanaf het moment dat Webb wordt gelanceerd, en gedurende de eerste zes uur van de vlucht, vijf verschillende telecommunicatieserviceproviders over de hele wereld zullen afwisselend commando- en telemetriegegevens doorgeven aan het missieteam in het MOC. De eerste oefening toonde de complexe uitwisseling tussen deze faciliteiten aan.

Deze verschillende aanbieders zijn nodig vanwege de geometrie van de aarde in relatie tot de baan en hoogte van Webb. "Terwijl de meeste lage-aardemissies TDRSS (het Tracking and Data Relay Satellite System) of een ander soort communicatiesatelliet in een baan rond de aarde kunnen gebruiken om gegevens door te geven, we zijn zo ver weg dat we andere voorzieningen moeten gebruiken, " legde NASA's Carl Starr uit, de Mission Operations Manager, of "MAM, " voor Webb in het Goddard Space Flight Center van NASA, Groene riem, Maryland.

Zes uur na de lancering, Webb zal ongeveer halverwege de maan zijn en zes keer hoger in hoogte dan de geosynchrone baan om de aarde (GEO) waar TDRSS en veel communicatiesatellieten zich bevinden. Wanneer de telescoop zijn bestemming bereikt, het zal bijna een miljoen mijl van de aarde zijn - ongeveer 45 keer verder weg dan GEO.

"Het is veel heen en weer gaan, " zei Starr. "Je moet configuraties veranderen, je hebt bij elke wijziging een stabiele verbinding met Webb nodig, u moet de netwerkverbindingen tot stand brengen, je moet de gegevens verwerken - en je moet het meerdere keren doen met verschillende stations en het naadloos maken."

"En om het nog ingewikkelder te maken, ’ vervolgde Starr, "Iedereen waar we het over hebben, bevindt zich op verschillende plaatsen. Je hebt het ruimtenetwerk in New Mexico, het Deep Space Network in Californië, en het Malindi-station van de European Space Agency in Kenia en het European Space Operations Center in Duitsland. Het wordt een zeer ingewikkelde test om te doen, omdat niemand zich in dezelfde tijdzone bevindt - en al die gegevens komen dit gebouw in en uit."

Deze test was een belangrijke stap in het demonstreren van de capaciteiten en processen van vluchtoperaties ter ondersteuning van de communicatie op de dag van de lancering. Na de eerste dag, het team verhuist naar een normale opstelling met alleen de drie Deep Space Network-terminals over de hele wereld.

"De teams konden praten met de externe entiteiten, en het concept bewijzen dat we de communicatie op de dag van lancering hier in het gebouw voor de missie kunnen manipuleren, ' zei Starr. 'Later hebben we andere vaardigheidsoefeningen, maar dit was de eerste keer dat we het deden, en het was zeer succesvol."

Praten met de telescoop

Geen enkele missie zou mogelijk zijn zonder te communiceren met de telescoop. Het vluchtoperatieteam in Baltimore deed dat onlangs voor het eerst, praten met het werkelijke Webb-ruimtevaartuig op de grond terwijl het wordt geïntegreerd en getest door het hele land in de Northrop Grumman-faciliteit in Los Angeles, Californië.

"We behandelden Webb alsof het een miljoen mijl ver weg was, "zei Starr. Om dit te doen, het vluchtoperatieteam verbond het ruimtevaartuig met het Deep Space Network. Echter, aangezien Webb nog niet echt in de ruimte is, speciale apparatuur werd gebruikt om de echte radioverbinding na te bootsen die zal bestaan ​​tussen Webb en het Deep Space Network wanneer Webb vliegt.

"We kunnen het voertuig nu besturen en besturen, en voer er tests mee uit vanaf hier, zonder naar Northrop Grumman te hoeven reizen, " legde Starr uit. "Het is echt gebruik maken van technologie om op schema te blijven."

Het maakte niet echt uit waar Webb was tijdens de test. "Wat ons betreft, het kan in de kelder van dit gebouw zijn, en we zouden niet anders weten, ' voegde Starr eraan toe. 'Je zit net achter je console, je hebt een datalijn, je scherm... het is allemaal erg afgelegen. Ik kan me voorstellen dat het zo moet zijn hoe dronepiloten zich voelen. Ze zijn niet in de buurt van hun voertuig."

Tijdens de oefening, het team voerde niet-operationele opdrachten uit en startte het afspelen van een recorder. Deze belangrijke test demonstreerde het vermogen van het vluchtoperatieteam om Webb te leiden vanuit het MOC in Baltimore.

Gedurende het grootste deel van de inbedrijfstelling, het MOC zal voortdurend in contact staan ​​met Webb. Na inbedrijfstelling, ongeveer 180 dagen na de lancering, het team zal 8 uur per dag communiceren met de telescoop. Gedurende die tijd, operators zullen pakketten met opdrachten verzenden zodat de telescoop autonoom kan werken en de wetenschappelijke gegevens downlinken.

Meer volgt

Er zullen meer testen volgen, maar dit waren de eersten die de succesvolle communicatie van het MOC met Webb en met de vele opdracht- en telemetrieserviceproviders lieten zien. Het feit dat deze oefeningen vlekkeloos werden uitgevoerd, getuigt van het harde werk van het vluchtuitvoeringsteam, evenals teams in het hele land en over de hele wereld.

De James Webb Space Telescope wordt 's werelds belangrijkste ruimtewetenschappelijke observatorium. Webb zal mysteries van ons zonnestelsel oplossen, verder kijken naar verre werelden rond andere sterren, en onderzoek de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin. Webb is een internationaal project onder leiding van NASA met zijn partners, de European Space Agency (ESA) en de Canadian Space Agency (CSA).