¿Cómo se prueban las comunicaciones del segmento terrestre y los datos de "enlace descendente" de una nave espacial que todavía está en tierra?

Respuesta parcial..?

En términos sencillos, creo que hay confusión entre un ' flujo completo de extremo a extremo desde la planificación de la ciencia que realizará Webb hasta la publicación de los datos científicos en el archivo de la comunidad ' prueba y una prueba de ' entorno ', que es donde todo se ensambla se prueba en lugares específicos como una cámara anecoica .

En este caso, solo están hablando de hacer que todo se comunique entre sí como una nave espacial completamente ensamblada y también hablar con la red de soporte terrestre a través de DSN simulado y luego enviar los datos a las redes apropiadas en la Tierra. Incluyendo hacer que el GSN se comunique con la nave espacial ensamblada a través de la misma red.

El punto clave era que la nave espacial aún no se había comunicado como una nave espacial completamente ensamblada. Antes de esto, la prueba (incluidas las pruebas ambientales) solo se había realizado con sistemas individuales independientes entre sí y, por lo tanto, no como una sola nave espacial completa (por ejemplo, pruebas de diseño de subsistemas o sistemas individuales, realizadas tan pronto como sea posible en el programa de desarrollo de la nave espacial ).

Esta es la primera vez que todos se juntan en un solo lugar, se conectan y luego se espera que hablen bien entre ellos y con la Tierra.

Algo así como que los equipos individuales han estado jugando en sus propios sótanos durante meses hasta ahora.

Ahora es cuando todos se reúnen en una habitación, conectan todo entre sí y accionan un interruptor, esperando que todo funcione ...

https://www.universetoday.com/147597/james-webb-is-working-perfectly-on-the-ground-next-trick-doing-it-from-space/#more-147597

Recientemente, los equipos de prueba realizaron la crítica "Prueba del segmento terrestre", donde se encendió el observatorio completamente ensamblado y para ver cómo respondería a los comandos en el espacio.

En resumen, la prueba del segmento terrestre implica que las tripulaciones realicen el proceso completo de principio a fin que comienza con la planificación de la misión y finaliza con la publicación de los datos científicos obtenidos en el archivo de la comunidad.

Como dijo Amanda Arvai, Jefa Adjunta de la División de Operaciones de la Misión en STScI, en un reciente comunicado de prensa de la NASA:

“Esta fue la primera vez que hicimos esto tanto con el hardware de vuelo real de Webb como con el sistema de tierra . Hemos realizado partes de esta prueba mientras se ensamblaba el observatorio, pero esta es la primera operación de extremo a extremo del observatorio y el segmento terrestre, y completamente exitosa. Este es un gran hito para el proyecto y muy gratificante ver a Webb trabajando como se esperaba".

Para simular las distancias involucradas una vez que el JWST está en el espacio (374 000 km (232 000 mi) en el perigeo y 1,5 millones de km (930 000 mi) en el apogeo), el equipo de operaciones de vuelo se basó en un emulador especial que simulaba un enlace de radio entre el observatorio y el DSN .

Luego, los comandos se transmitieron a través del emulador DSN al JWST, que actualmente se encuentra en la sala limpia de las instalaciones de Northrop Grumman en Redondo Beach, California. (respondiendo la consulta de OP en el lugar en el momento en que se hizo la pregunta)

https://www.digitaltrends.com/news/nasa-james-webb-ground-segment-test/

https://www.sciencetimes.com/articles/29953/20210302/james-webb-space-telescope-reaches-completion-final-funcional-rendimiento-test.htm

Los equipos de prueba lograron completar dos hitos importantes que verificaron que la electrónica interna del observatorio funcionaba y que la nave espacial, incluidos sus cuatro instrumentos científicos, puede entregar y recibir datos de manera adecuada a través de la misma red que utilizará en el espacio.

Dichas pruebas se conocen como la prueba de sistemas con todo incluido, que ocurrió en Northrop Grumman, y la prueba del segmento terrestre.

Tras las pruebas individuales y su montaje en conjunto, comienza la Prueba Final del Segmento Terreno :

• creando un plan simulado que seguiría cada uno de sus equipos científicos

• Luego se transmitieron los comandos para encender, mover y operar cronológicamente cada instrumento científico.

• El equipo de Operaciones de Vuelo vinculó la nave espacial a la Red del Espacio Profundo (utilizando el hardware de prueba relacionado aquí), a través de un equipo especial utilizado para imitar la conexión de radio real entre la Red del Espacio Profundo y Webb.

• Para Webb, una prueba de ejemplo fue durante un entorno de vuelo simulado cuando el equipo practicó con éxito el cambio de control sin problemas desde su Centro de Operaciones de la Misión principal en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial al Centro de Operaciones de la Misión de respaldo en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA con sede en Greenbelt Maryland. .

• enviar parches de software al Observatorio con éxito (Ver otras publicaciones de SE sobre reprogramación OTA)

• establecer un plan de respaldo que no se espera que sea necesario, aunque es necesario practicar y perfeccionar

• enviar con éxito numerosos parches de software al observatorio mientras realizaba sus operaciones ordenadas.

• Analice los datos que envía el observatorio mientras lleva a cabo su misión (aunque sea simulada).

Software:

El simulador DSN es una versión actualizada del software descrito en " Simulador de matriz de red de espacio profundo "

Este software se utiliza para el modelado computacional de las instalaciones DSN propuestas que comprenden conjuntos de antenas y equipos de transmisión y recepción para la comunicación por microondas con naves espaciales en misiones interplanetarias. Dicho modelado se realiza para estimar el rendimiento de las instalaciones, evaluar los requisitos que rigen el diseño de las instalaciones y evaluar las mejoras propuestas en el hardware y/o el software.

La presente versión actualizada es capaz de modelar todo el DSN y proporciona métricas configurables, lo que hace posible realizar análisis de carga para futuras arquitecturas de DSN alternativas y escenarios establecidos para la misión. La versión actual también presenta una interfaz de usuario mejorada e interfaces para el intercambio de datos con otro software DSN y con una base de datos modelo de misión DSN.

Otro Software:

El simulador de red

• Network Simulator (ns-2) es un popular paquete de simulación de red de código abierto.

Emulador de Internet basado en el espacio

• La Universidad de Kansas desarrolló un emulador para aplicaciones de redes espaciales, denominado emulador de Internet basado en el espacio (SBI). El software SBI utiliza un documento XML para describir el escenario, que SBI crea en el kit de herramientas de satélite (STK) a través de STK/Connect al comienzo de la emulación.

• Los enlaces de comunicación modelados en el emulador SBI utilizan los mecanismos de calidad de servicio proporcionados por el kernel de Linux.

Esta publicación de Twitter parece confirmar que sucedió lo anterior:

https://twitter.com/NASAWebb/status/1382376679667073029?ref_src=twsrc%5Etfw

Usando un emulador de Deep Space Network , Webb completó una importante prueba simulando el proceso de envío y recepción de datos de sus instrumentos científicos a principios de 2021.

"Durante su prueba final de sistemas completos, los técnicos encendieron todos los diversos componentes eléctricos del telescopio espacial James Webb instalados en el observatorio y realizaron un ciclo a través de sus operaciones planificadas para asegurarse de que cada uno funcionaba y se comunicaba entre sí".

https://www.viralstuff.ca/nasas-james-webb-space-telescope-completes-final-funcional-tests-to-prepare-for-launch/

Las cajas eléctricas dentro del telescopio tienen un lado "A" y "B", lo que permite redundancia en vuelo y mayor flexibilidad. Durante la prueba, todos los comandos se ingresaron correctamente, toda la telemetría recibida fue correcta y todas las cajas eléctricas y los lados de respaldo funcionaron según lo planeado.

“Es un momento feliz porque pudimos demostrar la preparación eléctrica de Webb. Ahora estamos listos para avanzar hacia el lanzamiento y las operaciones en órbita ahora que esta evaluación se ha completado con éxito".

Hardware:

https://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/305/305B.pdf

• El soporte de prueba puede incluir elementos del equipo de microondas, enlace ascendente y enlace descendente, el ensamblaje de simulación de telemetría (TSA - RF, generar datos de prueba para el cliente), el ensamblaje de prueba de rendimiento del sistema (SPT - análisis de datos) y la gestión del servicio (programación y no -interfaces en tiempo real entre el DSN y los clientes).

• Los enlaces hacia y desde la nave espacial se logran mediante cableado directo , aunque las señales de banda Ka normalmente se reducen cerca de la nave espacial y se transfieren al equipo de enlace descendente en la frecuencia intermedia DSN (100 – 600 MHz).

Generación de señal de RF

La salida de RF del excitador se traduce a la frecuencia de enlace descendente y se puede atenuar a cualquier nivel que sea apropiado para simular la relación señal/ruido esperada para la señal de la nave espacial durante sus diversas fases de misión.

Instalaciones de prueba de compatibilidad de DSN

Hay tres recursos de DSN que se proporcionan principalmente para respaldar las pruebas de compatibilidad:

DTF-21, ubicado cerca de JPL en Monrovia, CA., está equipado con terminales frontales simulados para las estaciones DSN de 70 m y 34 m, equipo de enlace ascendente y descendente, y al menos un conjunto de todos los equipos de procesamiento de datos que se encuentran en Signal. Centros de Procesamiento (CPS).

• Se proporcionan simuladores para las antenas, transmisores y equipos de control de microondas para imitar sus respuestas.

• Las comunicaciones son proporcionadas por interfaces de comunicaciones terrestres estándar JPL/NASA Integrated Service Network (NISN) y un estándar de frecuencia de haz de cesio proporciona la sincronización de la estación.

• DTF-21 puede configurarse para simular cualquier estación en un DSCC.

• Esta capacidad proporciona un entorno conveniente para la prueba de la interfaz Project/DSN.

• DTF-21 incluye una sala blindada de RF para aislar los dispositivos bajo prueba.

• Tiene microondas de banda S y microondas de banda X, pero no tiene recepción de banda Ka.

CTT-22 es un remolque remolcable de 48 pies diseñado e implementado específicamente para realizar pruebas de compatibilidad y flujo de datos de telemetría en las instalaciones de fabricación de naves espaciales y para brindar soporte de lanzamiento de naves espaciales desde ubicaciones distintas de Cabo Cañaveral.

• Proporciona capacidades representativas de las que se encuentran en un DSCC. Se puede reubicar en cualquier ubicación conveniente en todo el mundo.

• Tiene microondas de banda S y microondas de banda X, pero no tiene recepción de banda Ka.

MIL-71 está ubicado en el Edificio de Apoyo a las Operaciones de la Misión (MOSB) en el Centro Espacial Kennedy en Florida, EE. UU.

• La instalación normalmente se mantiene en un estado de cuidador entre lanzamientos y se implementa según sea necesario, generalmente para simular una estación de guía de ondas de haz (BWG) de 34 m, para el proyecto de prelanzamiento y la compatibilidad con DSN.

• Tiene microondas de banda S y microondas de banda X y recepción de banda Ka.

En resumen:

deben haber usado Internet y una maqueta del DSN que se convierte a banda S o X localmente, o omitieron el enlace de radio por completo.

Creo que es un sí a todos esos...