ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の画像は68GBのSSDに安全に保存されています

NASAは本日、ゴダード宇宙飛行センターで開催されたイベントで、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が撮影した最初のフルカラー画像を公開しました。人類史上最大かつ最強の宇宙観測衛星であるJWSTは、人類の創意工夫の先端を担っています。しかし、その創意工夫にもかかわらず、PC愛好家たちは、この望遠鏡が私たちの画面を飾った最も記憶に残る画像の一部を保存するために搭載されているストレージ容量、つまり68GBのSSDに驚嘆するでしょう。

NASAのビル・ネルソン長官は「すべての画像は新たな発見であり、人類にこれまで見たことのない宇宙の姿を与えてくれるだろう」と語った。

公平を期すために言っておくと、これはただのSSDではありません。実際には、ソリッドステートレコーダー（Solid State Recorder）と呼ばれています。JWSTのようなプロジェクトに組み込まれる電子部品は、厳格な認証プロセスを通過する必要があります。信頼性、速度、冗長性、耐放射線性といった基準があり、部品全体でこれらの基準を満たす必要があります。世界最高クラスのSSDは、他のSSDの何倍ものデータを保持し、数千倍の速度で動作しますが、もし十分に高く投げられたら、どれも壊れてしまうでしょう。

JWSTからの画像 — JWSTが撮影した南環状星雲。（画像提供：NASA/JWST）

はっきり言っておきましょう。画像自体が畏敬の念を抱かせるほどです。宇宙の奥深く（そしてあの色彩！）を覗き込む私たちの能力を、英語で形容する言葉はいくらあっても足りません。しかし、JWSTがこれらの驚異的な、まるでスペースオペラのような画像を撮影する瞬間から、実際に画面に映し出すまでの間には、数え切れないほどのチェックポイントがあります。

JWST のミラーの画像。 — ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の18分割金鏡は、40キロメートル離れた1セント硬貨、あるいは約550キロメートル離れたフットボールを見ることができます。（画像提供：NASA/JWST）

JWSTの巨大な25平方メートルの主光学系は、波長28μmまでの赤外線を捉えられるように設計されています。センサーが捉えられる波長が広いほど、1枚の画像から得られるデータ量が増えます。これはJWSTだけでなく、携帯電話で撮影した画像にも当てはまります。色（あの色！）も含め、すべてがデータなのです。

JWST は非常に感度が高いため、1 日に最大 58.8 GB の画像データを生成することができます。そのため、1 日の最大出力 2 GB の歴史的なハッブル宇宙望遠鏡は、かつてのチャンピオンのために確保された片隅に押し込められています。

データの書き込み自体は、JWSTのISIMコマンドおよびデータ処理サブシステム（ICDH）によって処理され、最大約48Mbpsのデータレートを維持できます。これは、JWSTが10.7秒ごとに約6枚の2048x2048の画像ファイルを保存するのに十分な速度です。

これは問題になりかねません。JWSTの68GBの耐放射線性SSDは、一般的なSSDよりもはるかにオーバープロビジョニングが可能なため、1日で完全に書き込まれてしまう可能性があります。実際、スケジュールによっては、JWSTのSSDはわずか120分で満杯になることもあります。つまり、JWSTと地球を隔てる150万キロメートル（約93万2千マイル）の宇宙空間を横断しながら、SSDのバンクからデータを絶えず空にする必要があるということです。データはNASAのサーバー、そして皆さん自身のデジタルデバイスに安全に保存されます。

この距離も偶然ではありません。JWSTはラグランジュポイント2に着陸します。ラグランジュポイント2は、異なる天体間の重力相互作用が互いに打ち消し合う地点の一つであり、宇宙のタペストリーの中で最も安定した画像が得られる場所です。そのため、JWSTは画像を撮影するだけでなく、地球に向けて頻繁に無線送信する必要もあります。

JWSTの主要通信システムはKaバンド周波数をベースとし、25.9GHzチャネルを用いて最大28Mbpsで地球にデータを送信します。データバンクを空にするため、JWSTは1日に2回、4時間の通信ウィンドウで科学データをダウンリンクします。各通信では、少なくとも28.6GBの記録された科学データを地上に送信できます。

Sバンドの低速無線チャネル2つは、その他の必要な処理を行います。2.09GHzのアップリンクは、12～20週間前にスケジュールされた将来の伝送および科学観測スケジュールを16kbpsで望遠鏡に送信します。2つ目の2.27GHz、40kbpsのダウンリンクは、運用状況やシステムの健全性など、望遠鏡のエンジニアリングデータとテレメトリデータを伝送します。

100億ドルを超える科学研究費の中で、JWSTのストレージが68GBの使用可能なデータで満たされている理由は不明です。さらに、その68GBのうち3%は、前述のエンジニアリングおよびテレメトリデータのストレージ用に確保されているため、利用できません。しかし、JWSTの契約が締結された時期、つまり2003年という遠い過去に遡ることが、この状況に何らかの影響を与えている可能性は高いでしょう。

エンジニアたちはさらに、JWSTの推定寿命である10年が経過した時点で、書き込みや放射能など様々な原因によるセルの損傷により、利用可能なストレージ容量は60GBにまで減少すると予測しています。これは、1日あたり最大57GBのデータ収集を賄うにはギリギリの容量です。

それでもまだ足りないので、今日共有された残りの画像もぜひご覧ください。

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