Kính Thiên Văn James Webb (JWST) là kính thiên văn không gian mạnh mẽ và phức tạp nhất từng được xây dựng. Nó sẽ khám phá những bí ẩn của vũ trụ, từ nguồn gốc của các thiên hà và ngôi sao đến hình thành của các hành tinh và khả năng có sự sống.
Xem thêm:
Bí Mật Đằng Sau Việc Xác Định Tuổi Của Ngôi Sao – Khám Phá Sự Tiến Hóa Của Vũ Trụ
Để làm được điều đó, nó sẽ hoạt động ở khoảng cách gần 1 triệu dặm (1,5 triệu kilômét) từ Trái Đất, tại một điểm đặc biệt trong không gian gọi là điểm Lagrange 2 (L2).
Nhưng NASA liên lạc với một tàu vũ trụ xa xôi như thế nào? NASA gửi lệnh và nhận dữ liệu từ JWST như thế nào? Câu trả lời là thông qua Mạng Truyền Thông Vũ Trụ Sâu (DSN), một hệ thống toàn cầu của các ăng-ten radio khổng lồ hỗ trợ các nhiệm vụ liên hành tinh và các hoạt động khoa học khác.
DSN bao gồm ba cơ sở nằm ở Goldstone, Hoa Kỳ; Canberra, Úc; và Madrid, Tây Ban Nha. Mỗi cơ sở có nhiều ăng-ten, có đường kính từ 26 đến 70 mét, có thể gửi và nhận tín hiệu ở các dải tần số khác nhau. DSN sử dụng tần số radio S-band và Ka-band để liên lạc với JWST, tùy thuộc vào mục đích và lượng dữ liệu liên quan.
Dải S-band được sử dụng để gửi lệnh cho JWST và nhận thông tin cơ bản, như sức khỏe và trạng thái của nó. Dải Ka-band được sử dụng để tải xuống dữ liệu khoa học thu thập được bởi bốn thiết bị của JWST: Camera Hồng Ngoại Gần (NIRCam), Kính Phổ Hồng Ngoại Gần (NIRSpec), Thiết Bị Hồng Ngoại Trung (MIRI) và Cảm Biến Hướng Dẫn Tinh / Máy Ảnh Hồng Ngoại Gần và Kính Phổ Không Khe (FGS/NIRISS).
Quá trình truyền thông giữa JWST và DSN bao gồm nhiều bước và thực thể. Đầu tiên, các nhà khoa học và kỹ sư tại Viện Khoa Học Kính Thiên Văn Không Gian (STScI) ở Baltimore, Maryland, lập kế hoạch quan sát và tạo ra các lệnh cho JWST.
Sau đó, họ gửi chúng đến Trung Tâm Hoạt Động Nhiệm Vụ (MOC) tại Trung Tâm Bay Vũ Trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, nơi chúng được xác minh và lên lịch truyền. Tiếp theo, MOC gửi các lệnh đến một trong các cơ sở DSN, tùy thuộc vào cơ sở nào có tầm nhìn rõ ràng của JWST vào thời điểm đó. Cuối cùng, ăng-ten DSN truyền các lệnh đến JWST qua ăng-ten thu phát cao trên tấm chắn nắng của nó.
Quá trình ngược lại xảy ra khi JWST gửi dữ liệu trở lại Trái Đất. Kính thiên văn lưu trữ dữ liệu trên bộ ghi nhớ trạng thái rắn của nó cho đến khi nó có một liên lạc được lên lịch với DSN. Sau đó, nó truyền dữ liệu đến ăng-ten DSN qua ăng-ten thu phát cao của nó. Ẳng-ten DSN nhận dữ liệu và gửi nó đến MOC, nơi nó được xử lý và phân phối cho STScI và các trung tâm khoa học khác trên thế giới.
Sự giao tiếp giữa JWST và DSN không liên tục, mà chỉ xảy ra trong các khoảng thời gian cụ thể gọi là liên lạc. Mỗi liên lạc thường kéo dài từ hai đến sáu giờ, tùy thuộc vào khả năng của các tài nguyên DSN và lượng dữ liệu cần chuyển.
Các liên lạc được lập kế hoạch trước bởi các nhà hoạch định nhiệm vụ tại STScI, MOC và DSN, những người phối hợp với nhau để tối ưu hóa hiệu quả truyền thông và đáp ứng các mục tiêu khoa học. Quá trình lập lịch là phức tạp và động, vì nó phải đáp ứng nhu cầu truyền thông của nhiều nhiệm vụ và đối mặt với các ràng buộc và bất định khác nhau.
Sự giao tiếp giữa JWST và DSN là thiết yếu cho sự thành công của nhiệm vụ, vì nó cho phép NASA giám sát và điều khiển hoạt động của JWST, cũng như nhận và phân tích dữ liệu khoa học của nó. Dữ liệu thu thập được bởi JWST sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó, nhờ vào khả năng phi thường của cả JWST và DSN.