Будет ли телескоп LSST (Вера С. Рубин) менять положение каждые 20 или 35 секунд?

То, как телескоп Веры С. Рубин будет физически проводить фактический обзор неба (Наследие обзора пространства и времени; LSST), все еще подлежит эволюции и совершенствованию. Стратегия широкого опроса изложена в Документе о требованиях к системным наукам LSST , который (намеренно) смягчен в отношении того, как он фактически выполняется. Основные требования:

• Основное обследование площадью не менее 18 000 квадратных градусов должно быть покрыто равномерно, чтобы каждое поле поля зрения камеры площадью 9,6 квадратных градуса получило в среднем 825 30-секундных посещений за 10 лет исследования. (825 посещений суммируются по всем 6 фильтрам)
• Быстрые повторные посещения (от 40 секунд до 30 минут) должны быть получены по крайней мере на 2000 квадратных градусов, чтобы обнаружить быстрые переходные процессы. (В основном это можно сделать, слегка перекрывая поля зрения соседних полей.

Другие научные требования, такие как необходимость обнаружения движущихся объектов (одна из четырех основных целей науки) и возможность достижения заявленных целей параллакса и собственного движения, также накладывают некоторые ограничения на то, как часто и когда вам нужно повторно посещать поле.

Эти ограничения относятся к основной съемке «широко-быстро-глубоко» (WFD), которая охватит 18 000$\deg^2$область выше. Базовый план в пределах основного участка съемки ВРД состоит в том, чтобы сделать 2 посещения на поле камеры (9,6$\deg^2$) в одних и тех же или разных фильтрах каждую ночь (это позволяет обнаруживать движущиеся объекты и быстрые переходные процессы и отправлять предупреждения). Эта пара посещений повторяется каждые 3-4 ночи в течение всего времени видимости поля. Каждое посещение состоит из 2 последовательных 15-секундных экспозиций в одном и том же фильтре, разделенных временем считывания в 2 секунды. Эти две 15-секундные экспозиции затем объединяются в конвейере, чтобы сделать окончательное 30-секундное изображение.

То, как именно связаны полевые визиты WFD, как далеко перемещается телескоп между полями и в каких фильтрах он наблюдает и когда, и на что обсерватория тратит остальные ~10% времени, является очень сложной проблемой и зависит от огромного количества от того, к каким объектам вы хотите быть чувствительными и какой наукой вы хотите заниматься. Эти различные компромиссы все еще продолжаются в рамках Комитета по каденции и оптимизации опроса. Недавно был опубликован отчет о большом количестве симуляций частоты опроса, но окончательная стратегия опроса не будет принята до апреля 2023 г.) после дополнительных встреч, отчетов и симуляций. Кроме того, несмотря на то, что экспозиция 1 x 30 с при каждом посещении (а не 2 x 15 с, которая имеет более высокие накладные расходы) и более короткое время, затрачиваемое на каждое поле (это увеличивает пропускную способность обследования, позволяя вам охватить больше полей/площадей за ночь), это будет зависеть от финальная производительность камеры LSST. Это связано с тем, что восприимчивость ПЗС-матриц камер к космическим лучам и необходимость экспозиций 2x15 с для их удаления до сих пор частично неизвестны, пока они не поступят в телескоп и не проработают некоторое время.

Симуляции основаны на модели телескопа, код которой доступен на github . Время, затрачиваемое на переход от поля к полю, зависит от довольно многих факторов, таких как расстояние, которое телескоп должен переместить (поскольку существуют пределы ускорения и замедления, а также время стабилизации оптики в зависимости от того, как далеко он переместился), насколько купол должен двигаться и меняете ли вы фильтры (операция 120 с). В общем случае общее время, проведенное на поле, составит:

$$t_{slew}+t_{settle}+t_{exp}\times num. exp. + t_{shutter}\times num. exp. + t_{readout }\times (num. exp.-1)$$ где$t_{slew}$время поворота (зависит от того, как далеко вы двигаетесь),$t_{settle}$время установления (также зависит от того, как далеко вы двигаетесь, но минимум 3 с),$t_{exp}$время экспозиции,$t_{shutter}$время открытия/закрытия затвора (1 с; оно действительно большое...) и$t_{readout}$время считывания (2 с;$(num. exp.-1)$происходит потому, что вы можете перейти к следующему полю во время считывания последней экспозиции).

Таким образом, для экспозиций 2x15 с у нас есть минимум$3s+(15s\times2)+(1s\times2)+(2s\times1)=37s$между полями. Для 1x30 у нас есть минимум$3s+(30s\times1)+(1s\times1)+(2s\times0)=34s$между полями. Точно то, как часто телескоп будет перемещаться в новое поле, будет зависеть от частоты съемки, выбранной, как указано выше, но будет сильное предпочтение, чтобы время поворота было коротким, а количество смен фильтра небольшим, чтобы максимизировать количество поля и небо за ночь.