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A missão Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (SPHEREx), parte do programa NASA Astrophysics Medium Explorer (MIDEX), produzirá a primeira pesquisa espectral no infravermelho próximo de todo o céu do universo, coletando imagens a cada 6" em bandas espectrais entre 0,75 e 5,0 μm. O Observatório SPHEREx é composto por um bus espacial fornecido pela Ball Aerospace e um instrumento infravermelho resfriado passivamente construído pelo JPL e Caltech. Ao longo de sua missão de 27 meses, o Observatório SPHEREx irá fotografar todo o céu quatro vezes a partir de uma órbita polar sol-sincrônica a 650 km, produzindo até 175 gigabits de dados científicos por dia. Como uma missão de pesquisa, a SPHEREx depende de alta disponibilidade do sistema e retorno de dados confiável para alcançar seus objetivos científicos. No entanto, o instrumento infravermelho da SPHEREx requer um ambiente térmico estável que pode ser interrompido se estiver apontado muito perto da Terra ou do Sol, o que impõe restrições geométricas de apontamento que limitam as operações de downlink. Este aspecto do design da SPHEREx apresenta um excelente estudo de caso em engenharia de sistemas. Para alcançar um design economicamente viável que atenda às restrições da missão e às necessidades da missão, a SPHEREx precisou equilibrar os designs entre o instrumento, subsistema de telecomunicações, operações de controle de atitude e ferramentas de solo. O bus espacial fornece um downlink de 600 megabits por segundo na banda Ka que será recebido pelo serviço NASA Near Space Network Direct-To-Earth (NSN-DTE). As restrições térmicas do instrumento limitam a capacidade do veículo de apontar a antena da banda Ka para uma estação, e os designs típicos de antenas de alta ganho fixas no corpo não forneciam acesso suficiente. Para resolver esse problema, a SPHEREx negociou entre várias partes do design do sistema e equilibrar múltiplos orçamentos-chave do projeto, o que resultou em decisões arquitetônicas na arquitetura de telecomunicações de voo e levou ao desenvolvimento de uma ferramenta de planejamento inovadora que inclui um otimizador capaz de maximizar o tempo de downlink dentro das restrições. Neste artigo, discutiremos a arquitetura do caminho de downlink de dados científicos da SPHEREx de ponta a ponta e resumiremos os desafios únicos e as trocas de design que o projeto executou para desenvolvê-lo. A discussão incluirá as restrições da missão e do veículo que direcionam o design do downlink, a arquitetura resultante da banda Ka do espaçonave, uma discussão detalhada sobre o otimizador que permite à missão alcançar tempo de downlink suficiente e a integração do otimizador com ferramentas de análise de apontamento que integram downlinks com o plano científico.
Rice et al. (Sat,) estudaram essa questão.