Warum wurden die CHEOPS-Daten, die während der Passage durch die Südatlantik-Anomalie aufgenommen wurden, in diesem Fall nicht heruntergelinkt, was zu Lücken in der Photometrie führte?

Abschnitt 4.1.2. CHEOPS in Sechs Transitplaneten und eine Kette von Laplace-Resonanzen in TOI-178 sagt

Aufgrund der erdnahen Umlaufbahn von CHEOPS wurde die Sichtlinie zwischen Raumfahrzeug und Ziel durch Erdbedeckungen und Passagen durch die Südatlantik-Anomalie (SAA) unterbrochen, bei denen keine Daten abwärts übertragen wurden. Dies führte zu Lücken in der Photometrie auf CHEOPS-Umlaufzeitskalen (ca. 100 min). Für unsere Beobachtungen von TOI-178 führte dies zu Lichtkurveneffizienzen von 51 %, 54 %, 65 % und 86 %. Für alle vier Besuche verwendeten wir eine Belichtungszeit von 60 s.

CHEOPS befindet sich auf einer rund 700 km langen sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Neigung von 92,8°, die auf den lokalen Sonnenuntergang/Sonnenaufgang (06:00, 18:00) ausgerichtet ist, und ein Bild der südatlantischen Anomalie bei 560 km in den 1990er Jahren ist unten gezeigt. Es wird auch in Space SE's diskutiert

Wir können wahrscheinlich davon ausgehen, dass der verstärkte Fluss geladener Teilchen aufgrund des niedrigeren Magnetfelds der Erde in dieser Region des Weltraums etwas damit zu tun hat, aber was genau?

Fragen:

  1. Warum wurden die CHEOPS-Daten, die während der Passage durch die Südatlantik-Anomalie aufgenommen wurden, in diesem Fall nicht heruntergelinkt, was zu Lücken in der Photometrie führte? Ist dies aus Vorsicht im Ermessen jedes Ermittlers oder ist es Standard oder wird es zumindest empfohlen?
  2. Ist das Problem verstärktes Rauschen in der Brennebene aufgrund von Spuren geladener Teilchen im CCD selbst oder das Potenzial für digitale Störungen wie umgedrehte Bits in Registern oder Festkörperspeichern? Mit anderen Worten, ist das Problem hauptsächlich analog oder digital ?

Hinweis: CHEOPS-Beobachtungen sind bereits dadurch eingeschränkt, dass die kryogene Brennebene vor Strahlungswärme sowohl von der Sonne als auch von der Erde in der niedrigen Erdumlaufbahn abgeschirmt werden muss:

Die geforderte photometrische Genauigkeit wird mit einem Single-Frame-Transfer-CCD-Detektor mit Hintergrundbeleuchtung von Teledyne e2v mit 1024 × 1024 Pixeln und einem Pixelabstand von 13 µm erreicht. Das CCD ist in der Brennebene des Teleskops montiert und wird passiv auf 233 K (–40 °C) gekühlt, mit einer thermischen Stabilität von 10 mK.

Südatlantische Anomalie bei 560 km in den 1990er Jahren

Südatlantische Anomalie bei 560 km in den 1990er Jahren von der Quelle

Antworten (1)

Die hohe Dichte energetisch geladener Teilchen verursacht Probleme für jedes Instrumentensystem, das die südatlantische Anomalie durchquert. Hier ist zum Beispiel eine Beschreibung aus dem Hubble Space Telescope WFC3 Instrument Science Report 2009-40 (Barker et al. 2010, "WFC3 IR SAA Passage Behavior") seiner Auswirkungen auf HST :

Die Südatlantik-Anomalie (SAA) ist die Region, in der die Van-Allen-Gürtel der Erde am nächsten sind, und zeichnet sich durch erhöhte Werte hochenergetischer Teilchenstrahlung (Protonen und Elektronen) aus, die die wissenschaftlichen Instrumente von Satelliten im erdnahen Orbit wie z als HST. Zu den kurz- und langfristigen Auswirkungen können gehören: hohe Trefferraten der kosmischen Strahlung (CR), hohe Dunkel- und Hintergrundpegel, Restglüh- und Zählraten, Beschädigung des Detektorgitters, verringerte Ladungsübertragungseffizienz, umgedrehte Speicherbits und Einzelereignisstörungen, die auftreten können den Betrieb von HST-Instrumenten aussetzen.

Unten ist eine Abbildung aus diesem Bericht, die drei 159-Sekunden-Aufnahmen zeigt, die mit dem Infrarotkanal von WFC3 bei geschlossenem Verschluss aufgenommen wurden . Die linke und rechte Aufnahme wurden vor und nach dem Durchgang durch die SAA gemacht (der hellere Hintergrund des linken Bildes ist Erdlicht, das in die Kamera eindringt). Das mittlere Bild wurde tief im Innern der SAA aufgenommen. Sie stellen fest, dass die kosmische Strahlung im mittleren Bild etwa 50-mal höher ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es ist üblich, beim Durchqueren der Südatlantik-Anomalie keine Beobachtungen durchzuführen. Aus dem Abschnitt "Orbital Constraints" des HST- Zyklus 29 Primer :

Während des Durchgangs des Raumfahrzeugs durch die SAA sind keine astronomischen oder Kalibrierungsbeobachtungen möglich (mit Ausnahme einiger spezialisierter und selten durchgeführter WFC3-Beobachtungen), da in den wissenschaftlichen Instrumenten und FGSs ein hoher Hintergrund erzeugt wird.

(Während bestimmte Arten von Beobachtungen mit dem WFC3-Instrument erlaubt sein können, weist das Dokument auch darauf hin, dass einige Instrumente nicht auf einer Umlaufbahn verwendet werden können, die sogar durch den Rand der SAA verläuft, sodass verschiedene Instrumente offensichtlich mehr oder weniger stark beeinträchtigt werden können .)

Meine Vermutung (ich weiß nur sehr wenig über die Details, wie CHEOPS beobachtet) ist, dass "keine Daten heruntergelinkt wurden" entweder bedeutet:

  1. Das Teleskop nahm während der Zeit, in der es die SAA passierte, weiterhin Daten auf, aber die Daten wurden nicht heruntergelinkt, da bekannt war, dass sie zu laut sein würden, um sie zu verwenden.
  2. „Es wurden keine Daten abwärts gelinkt“ ist eine kompakte (und vielleicht etwas umständliche) Art zu sagen: „Es wurden keine Daten abwärts gelinkt, weil das Teleskop während dieser Zeit keine Daten aufgenommen hat“.

Bearbeitet, um hinzuzufügen: Ein kurzer Blick in das neueste CHEOPS-Beobachterhandbuch enthüllt diese Diskussion über die SAA

... ein Ziel ist normalerweise beobachtbar, während es durch die SAA fliegt, die aufgenommenen Daten zeigen jedoch eine erhöhte Anzahl von Störungen und Rauschspitzen aufgrund des Aufpralls hochenergetischer Teilchen. Daten, die während des IOC aufgenommen wurden, zeigten, dass Bilder, die während der SAA-Passage aufgenommen wurden, aufgrund der großen Anzahl von Treffern der kosmischen Strahlung nicht photometrisch reduziert werden können. Daher werden die Bilder, die während der SAA-Passage aufgenommen werden, nicht mit dem Boden verbunden, um Bandbreite zu sparen.

(Also ist es die Nummer 1 der beiden Möglichkeiten, die ich vorgeschlagen habe.)

Es scheint, dass wir das Glück haben, eine gemütliche LEO-Hülle ausreichend über der Atmosphäre zu haben, um keine ständigen Antriebsstöße zu benötigen, und gleichzeitig ausreichend unterhalb des Van-Allen-Gürtels, dass eine schwere Abschirmung für CCDs nicht erforderlich ist, und die SAA ist da, um daran zu erinnern uns davon :-) Danke für die tolle Antwort!
Warum wurden die CHEOPS-Daten, die während der Passage durch die Südatlantik-Anomalie aufgenommen wurden, in diesem Fall nicht heruntergelinkt, was zu Lücken in der Photometrie führte?
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