Quando il telescopio spaziale James Webb della NASA verrà lanciato nel 2021, scriverà un nuovo capitolo nella storia cosmica. Questo importante osservatorio di scienze spaziali cercherà le prime stelle e galassie, esplorare pianeti lontani intorno ad altre stelle, e risolvere i misteri del proprio sistema solare. Webb sarà controllato dal Mission Operations Center (MOC) presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland.

Per prepararsi al lancio, il team delle operazioni di volo ha recentemente condotto con successo due test di comunicazione. Il primo ha simulato le complesse comunicazioni tra numerose entità nel periodo critico del lancio fino alle prime sei ore di volo. Il secondo ha dimostrato che il MOC poteva comunicare con successo con il telescopio.

Una danza complicata

Dal momento in cui Webb viene lanciato, e durante le prime sei ore di volo, cinque diversi fornitori di servizi di telecomunicazione situati in tutto il mondo trasmetteranno alternativamente i dati di comando e telemetria al team operativo della missione nel MOC. Il primo esercizio ha dimostrato il complesso scambio tra queste strutture.

Questi diversi fornitori sono necessari a causa della geometria della Terra in relazione all'orbita e all'altitudine di Webb. "Mentre la maggior parte delle missioni a bassa quota può utilizzare TDRSS (il sistema satellitare di rilevamento e trasmissione dati) o qualche altro tipo di satellite di comunicazione in orbita attorno alla Terra per trasmettere i dati, siamo così lontani che dobbiamo usare altre strutture, " ha spiegato Carl Starr della NASA, il responsabile delle operazioni di missione, o "Mamma, " per Webb al Goddard Space Flight Center della NASA, Cintura verde, Maryland.

Entro sei ore dal decollo, Webb sarà circa a metà strada dalla Luna e sei volte più alto in altitudine rispetto all'orbita terrestre geosincrona (GEO) dove abitano TDRSS e molti satelliti per le comunicazioni. Quando il telescopio raggiunge la sua destinazione, sarà a quasi un milione di miglia dalla Terra, circa 45 volte più lontano di GEO.

"È un sacco di andare avanti e indietro, " ha detto Starr. "Devi cambiare le configurazioni, hai bisogno di una connessione stabile con Webb ad ogni cambio, devi stabilire le connessioni di rete, devi elaborare i dati e devi farlo più volte con stazioni diverse e renderlo senza soluzione di continuità."

"E per rendere le cose ancora più complicate, "Starr continuò, "tutti quelli di cui stiamo parlando sono in posti diversi. Hai lo Space Network nel New Mexico, il Deep Space Network in California, e la stazione di Malindi dell'Agenzia spaziale europea in Kenya e l'European Space Operations Center in Germania. Diventa un test molto complicato da fare, perché nessuno si trova nello stesso fuso orario e tutti quei dati entrano ed escono da questo edificio".

Questo test è stato un passo importante nella dimostrazione delle capacità e dei processi delle operazioni di volo per supportare le comunicazioni il giorno del lancio. Dopo il primo giorno, il team passa a una configurazione normale con solo i tre terminali Deep Space Network in tutto il mondo.

"Le squadre hanno potuto dialogare con le entità esterne, e dimostrare il concetto che possiamo manipolare le comunicazioni il giorno del lancio qui nell'edificio per la missione, " Starr ha detto. "Avremo altri esercizi di competenza più tardi, ma questa era la prima volta che lo facevamo, e ha avuto molto successo".

Parlando con il telescopio

Nessuna missione sarebbe possibile senza comunicare con il telescopio. Il team delle operazioni di volo a Baltimora lo ha fatto di recente per la prima volta, parlando con il vero veicolo spaziale Webb a terra mentre viene integrato e testato in tutto il paese presso la struttura Northrop Grumman di Los Angeles, California.

"Abbiamo trattato Webb come se fosse lontano un milione di miglia, " disse Starr. Per fare questo, il team delle operazioni di volo ha collegato il veicolo spaziale al Deep Space Network. Però, dal momento che Webb non è ancora nello spazio, un'attrezzatura speciale è stata utilizzata per emulare il vero collegamento radio che esisterà tra Webb e il Deep Space Network quando Webb volerà.

"Possiamo comandare e controllare il veicolo ora, ed esegui dei test con esso da qui, senza dover recarsi a Northrop Grumman, " Starr ha spiegato. "Si sta davvero facendo uso della tecnologia per rispettare i tempi".

Non importava dove fosse Webb durante il test. "Per quanto ci riguarda, potrebbe essere nel seminterrato di questo edificio, e non sapremmo niente di diverso, " ha aggiunto Starr. "Sei solo alla tua console, hai una linea dati, il tuo schermo... è tutto molto remoto. Potrei immaginare che debba essere come si sentono i piloti di droni. Non sono da nessuna parte vicino a dove si trova il loro veicolo."

Durante l'esercizio, il team ha eseguito comandi non operativi e ha avviato una riproduzione del registratore. Questo importante test ha dimostrato la capacità del team delle operazioni di volo di comandare Webb dal MOC di Baltimora.

Durante la maggior parte della messa in servizio, il MOC sarà in costante comunicazione con Webb. Dopo la messa in servizio, circa 180 giorni dopo il lancio, il team comunicherà per 8 ore al giorno con il telescopio. Durante quel periodo, gli operatori invieranno pacchetti di comandi per far funzionare il telescopio in modo autonomo e scaricare i dati scientifici.

E c'è dell'altro

Seguiranno altri test, ma questi sono stati i primi a mostrare la comunicazione di successo del MOC con Webb e con i numerosi fornitori di servizi di comando e telemetria. Il fatto che questi esercizi siano stati eseguiti in modo impeccabile è una testimonianza del duro lavoro del team delle operazioni di volo, così come squadre in tutto il paese e in tutto il mondo.

Il James Webb Space Telescope sarà il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo. Webb risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre a mondi lontani intorno ad altre stelle, e sondare le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un progetto internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese (CSA).