科学探索|詹姆斯·韦伯太空望远镜仅板载了68GB的固态记录器詹姆斯·韦伯太空望远镜仅板载

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？

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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。

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（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。

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（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）。

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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。

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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。

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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。