Почему в этом случае данные CHEOPS, полученные во время прохождения через Южно-Атлантическую аномалию, не были переданы на Землю, что привело к пробелам в фотометрии?

Раздел 4.1.2. CHEOPS in Шесть транзитных планет и цепочка резонансов Лапласа в TOI-178 говорит

Из-за низкой околоземной орбиты CHEOPS линия прямой видимости космического корабля-цели была прервана покрытиями Земли и проходами через Южно-Атлантическую аномалию (SAA), по которым не было передано никаких данных. Это привело к пробелам в фотометрии на шкале времени орбиты CHEOPS (около 100 минут). Для наших наблюдений TOI-178 это привело к эффективности кривых блеска 51%, 54%, 65% и 86%. Для всех четырех посещений мы использовали время экспозиции 60 с.

CHEOPS находится на солнечно-синхронной орбите ~700 км с наклонением 92,8°, совмещенной с закатом/восходом солнца (06:00, 18:00), и изображение южноатлантической аномалии на высоте 560 км в 1990-х годах показано ниже. Это также обсуждается в Space SE.

Мы, вероятно, можем предположить, что повышенный поток энергичных заряженных частиц из-за более низкого магнитного поля Земли в этой области космоса как-то связан с этим, но что именно?

Вопросы:

  1. Почему в этом случае данные CHEOPS, полученные во время прохождения через Южно-Атлантическую аномалию, не были переданы на Землю, что привело к пробелам в фотометрии? Является ли это из-за чрезмерной осторожности на усмотрение каждого исследователя, или это стандартно, или, по крайней мере, рекомендуется делать это?
  2. Является ли проблема повышенным шумом в фокальной плоскости из-за дорожек заряженных частиц в самой ПЗС-матрице или из-за возможных цифровых сбоев, таких как перевернутые биты в регистрах или твердотельных запоминающих устройствах? Другими словами, проблема в основном аналоговая или цифровая ?

примечание: наблюдения CHEOPS уже ограничены необходимостью защищать его криогенную фокальную плоскость от радиационного нагрева Солнца и Земли на низкой околоземной орбите:

Требуемая фотометрическая точность будет достигнута с помощью одного ПЗС-детектора с задней подсветкой и передачей кадров от Teledyne e2v с разрешением 1024 × 1024 пикселей и шагом пикселя 13 мкм. ПЗС-матрица установлена ​​в фокальной плоскости телескопа и будет пассивно охлаждаться до 233 К (-40 ° С) с температурной стабильностью 10 мК.

Южноатлантическая аномалия на высоте 560 км, 1990-е гг.

Южно-Атлантическая аномалия на расстоянии 560 км в 1990-х годах от источника.

Ответы (1)

Высокая плотность энергичных заряженных частиц создает проблемы для любой системы приборов, проходящей через Южно-Атлантическую аномалию. Вот, например, описание из научного отчета космического телескопа Хаббла WFC3 Instrument Science Report 2009-40 (Баркер и др. 2010, «WFC3 IR SAA Passage Behavior») его влияния на HST :

Южно-Атлантическая аномалия (ЮАА) представляет собой район, в котором пояса Ван Аллена наиболее близки к Земле и отличается повышенным уровнем излучения высокоэнергетических частиц (протонов и электронов), что неблагоприятно влияет на научные приборы низкоорбитальных спутников, таких как как ХСТ. Краткосрочные и долгосрочные эффекты могут включать: высокую частоту попаданий космических лучей (CR), высокие уровни темноты и фона, остаточное свечение и скорость счета, повреждение решетки детектора, снижение эффективности переноса заряда, перевернутые биты памяти и сбои одиночных событий, которые могут приостановить работу инструментов HST.

Ниже приведен рисунок из этого отчета, показывающий три 159-секундных экспозиции, сделанных инфракрасным каналом WFC3 при закрытом затворе . Левая и правая экспозиции были сделаны до и после прохождения SAA (более яркий фон левого изображения — это земной свет, просачивающийся в камеру). Среднее изображение было сделано глубоко внутри SAA. Они отмечают, что количество космических лучей на среднем изображении примерно в 50 раз выше.

введите описание изображения здесь

Обычно не проводят наблюдения при прохождении через Южно-Атлантическую аномалию. Из раздела «Орбитальные ограничения» HST Cycle 29 Primer :

Проведение астрономических или калибровочных наблюдений (за исключением некоторых специализированных и редко проводимых наблюдений WFC3) при прохождении КА через САА невозможно из-за высокого фона, наводимого в научных приборах и ФГС.

(Хотя некоторые виды наблюдений с помощью инструмента WFC3 могут быть разрешены, в документе также отмечается, что некоторые инструменты нельзя использовать на орбите, проходящей даже через край SAA, поэтому очевидно, что разные инструменты могут быть затронуты более или менее сильно. .)

Я предполагаю (очень мало зная о деталях того, как CHEOPS наблюдает), что «данные не были переданы по нисходящей линии» означает:

  1. Телескоп продолжал собирать данные во время прохождения через SAA, но данные не передавались по нисходящей линии связи, поскольку было известно, что они будут слишком шумными для использования;
  2. «Никаких данных не было передано» — это компактный (и, возможно, немного неуклюжий) способ сказать: «Никаких данных не было передано, потому что в это время телескоп не собирал данные».

Отредактировано для добавления: Беглый просмотр самого последнего Руководства наблюдателей CHEOPS показывает это обсуждение SAA.

... цель обычно можно наблюдать во время полета через SAA, однако полученные данные покажут повышенное количество сбоев и шумовых всплесков из-за воздействия частиц высокой энергии. Данные, полученные во время IOC, показали, что изображения, полученные во время прохождения SAA, не поддаются фотометрической обработке из-за огромного количества попаданий космических лучей. Поэтому изображения, сделанные во время прохождения SAA, не передаются на землю в целях экономии полосы пропускания.

(Так что это № 1 из двух предложенных мной возможностей.)

Кажется, нам повезло иметь уютную оболочку НОО достаточно высоко над атмосферой, чтобы не требовать постоянных реактивных двигателей, и в то же время достаточно ниже пояса Ван Аллена, так что для ПЗС не требуется мощное экранирование, а SAA должна напоминать нам об этом :-) Спасибо за отличный ответ!
Почему в этом случае данные CHEOPS, полученные во время прохождения через Южно-Атлантическую аномалию, не были переданы на Землю, что привело к пробелам в фотометрии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v