150万公里之外的韦伯太空望远镜照片如何回传地球？如果某个片段错了，整张照片就废了吗？照片是如何压缩的？
韦伯太空望远镜花费100亿美元，历经千辛万苦到达第二拉格朗日点，拍摄宇宙尽头的照片。照片如何回传地球？万一某个片段传输出错了怎么办？会不会整张照片就废了？照片文件多大？RAW格式？JPEG格式？
先说答案：某个片段出错不会导致整个照片丢失，因为出错会重新传输。照片文件最大约128M字节，采用无损压缩技术（可以认为是RAW，不丢失任何细节信息）。
先上我综合各文献给出的解释，想了解更多细节请至文末文献部分。(对传输链路好奇的参见詹姆斯韦伯太空望远镜如何只用1W发射功率每天向150万公里之外的地球传输57GB的照片？ - 纸飞机的文章 - 知乎 https:// zhuanlan.zhihu.com/p/54 2088618 。对星载计算机软硬件好奇的参见100亿美元韦伯太空望远镜竟然用的是20多年前118MHz的PowerPC （苹果G3同款），跑JavaScript软件 - 纸飞机的文章 - 知乎 https:// zhuanlan.zhihu.com/p/54 2472457 ）
韦伯太空望远镜的文件传输协议是CFDP（CCSDS FILE DELIVERY PROTOCOL，CCSDS文件传输协议），你可以认为是天上的FTP（文件传输协议）。CFDP协议定了了两个级别的模式：Class 1 非可靠传输模式；Class 2 可靠传输模式。韦伯太空望远镜采用Class 2，即可靠传输模式。两者的主要区别是，当某个文件片段出错时，接收方会不会告知（Acknowledge）发送方，以便发送方重新发送这个片段。Class 2会要求发送方重传，以确保每个片段都被正确接收。CFDP标准中Class 2文件发送流程图如下：
上图的例子中，当N+1号片段出错后，后续片段（N+2等）会继续发送。过段时间后，如果发送方收到接收方反馈的N+1号片段出错的报告，发送方会立刻再次发送N+1号片段。
好在韦伯望远镜所在的第二拉格朗日点距离地球150万公里不算太远（比起火星等），信号以30万公里每秒传播时，单程5秒钟还好。一次发送和确认，这一来一回就是10秒钟。如果出错重传一次，又是10秒钟过去了。不过考虑这个项目100亿美金的花销和20多年的鸽程，每个bit都是无比金贵，都可能在拓展人类对宇宙的认知方面起到关键作用，多花10秒钟就多花10秒钟吧，毕竟20年都等了，不差这10秒钟。拿到高清大照最重要！
那一个片段最多可以重发几次呢？根据文献猜测是最多2~3次（详见文末文献分析）。
再来谈谈照片压缩问题。根据文献5韦伯望远镜任务需求文档，期望的是2:1无损压缩算法。但文献4认为“臣妾做不到啊”，实际算法只能做到1.1:1（好家伙，几乎相当于不压缩了），需要继续公关压缩算法。更过分的是文献4给出的建议解决方法是：把下载时间加倍！从每天下载4小时增加到每天下载8小时。（可不嘛，比如本来只需要下载1G数据，你这几乎不压缩，就需要下载2G数据，时间当然加倍！）。真是甩的一手好锅。这其实是一种不太负责任的建议，因为你的下载时间变长，实际上是挤压的其他深空探测器向地球回传数据的时间，因为美国的深空探测器数据回传都是共享美国的DSN（深空网）在地球上的三个大天线的工作时间。
下面是文献时间：
文献1/2/3（相互印证）：
采用CFDP Class 2，可靠传输。目标是不丢失任何科学数据（照片）。
文献2/3（主要是文献2）：
望远镜星上存储需求：容量考虑每天下载一次，以及允许某天因故无法下载时容量不满（不想丢数据）
望远镜将科学数据（照片）直接存入SSR（固态硬盘记录器），然后当地球下载时，直接将数据从SSR送入Ka频段高速通信链路，从SSR送入通信链路之前，由一块FPGA来负责插入CFDP协议头等必要开销。数据并不经由星上Power PC 750单板计算机的内存，是因为计算机性能不足以处理这么快速的大量数据（谁让星上计算机总是这么弱。。。）。
地面站将CFDP协议的文件数据恢复为正常文件，然后通过FTP让科学用户（甲方）下载。
星上文件最大大小1Gb，即128M字节。在传输完成之前需要缓存的文件数量为2*往返延迟*传输速率/文件大小。这个公式的含义是，在文件确认彻底发送成功之前必须保证存储在星上。不然，把文件发出去之后就删掉的话，万一过了一会儿地面说，哪个片段你再给我发一下？
上面的往返延迟考虑的是12秒（文献3里考虑的也是12秒）。但信号在150万公里距离上传播只需要5秒。个人估计加上两头的一些处理延迟可能端到端考虑的是6秒，这样往返是12秒。2*12秒也就是过往24秒时间内发出去的数据都需要先存下来，不要丢弃。24秒即两个来回，个人猜测这意味某片段可以发送2次：即初次发送，反馈失败，12秒过去了，再次发送，再次反馈失败，24秒过去了。然后我认为有两个选择：1，就此放弃；2，死马当活马医再发一次，但无论成功失败都是最后一次了。
文献4：系统概述（2:1压缩臣妾做不到）
文献5：韦伯望远镜任务需求文档
文献6：CCSDS CFDP协议文档
2 https:// ntrs.nasa.gov/api/citat ions/20080030196/downloads/20080030196.pdf
3 https:// zenodo.org/record/12635 06/files/article.pdf?download=1
4 https:// jwst.nasa.gov/ottawa/01 2899.PPT
6 https:// public.ccsds.org/Pubs/7 27x0b5.pdf
