CONTROL
Kurzbeschreibung
Ausgangssituation / Motivation
Die Entwicklung planetarer Atmosphären wird in erster Linie durch Atmosphärenflucht beeinflusst. Messergebnisse von Transits extrasolarer Planeten im UV Spektralbereich zeigten zahlreiche unterschiedliche Phänomene. Die derzeit existierende Anzahl an Theorien zur Erklärung dieser Phänomene übersteigt bei Weitem die Anzahl relevanter Transit Beobachtungen.
Die meisten Phänomene unterliegen zudem auch zeitlichen Variationen. Die benötigte Beobachtungszeit um diese Phänomene in all ihren Varianten zu untersuchen, kann von Hubble nicht abgedeckt werden. Dank der großen Anzahl von Planeten mit kurzer Umlaufzeit, kann Atmosphärenflucht bereits mit relativ einfachen satellitengestützten Teleskopen untersucht werden.
Der Massenverlust der Atmosphäre kann mit einem kleinen Teleskop im UV-nahen Spektralbereich (250–330 nm) gut beobachtet werden. Im Frühjahr 2017 wurde im Rahmen des APRA Programms der NASA der eingereichte Missionsvorschlag für das „Colorado Ultraviolet Transit Experiment“ (CUTE) akzeptiert.
Inhalte und Zielsetzungen
Die Finanzierung (3.3 Millionen US-Dollar) beinhaltet den Bau des Nanosatelliten, den Start und den Betrieb im Orbit für zumindest sechs Monate. CUTE basiert auf einem 6U großen CubeSat, und soll genau jene spektroskopischen Beobachtungen im UV-nahen Frequenzbereich durchführen welche zum genaueren Verständnis der Prozesse des Massenverlusts in planetaren Atmosphären notwendig sind.
Der österreichische Beitrag ist die Datenverarbeitungs-Pipeline zur Korrektur und Reduktion der Messdaten an Bord von CUTE. Der Start der Mission CUTE ist für das Frühjahr 2020 geplant. Nach der Entwicklung des Datensimulators im Rahmen des ASAP #13 „ACUTEDIRNDL“ Kontrakts wird in diesem Proposal die Entwicklung eines Programmpakets eine flexibel konfigurierbare Datenreduktion an Bord von CUTE vorgeschlagen.
Methodische Vorgehensweise
Im Rahmen des ASAP #13 Kontrakts wird das gesamte optische System des Instruments simuliert und hinsichtlich Toleranz und Stabilität untersucht.
Im zweiten Schritt wird auf Basis dieser Ergebnisse ein Datensimulator zur Generierung von Referenzdaten für unterschiedliche Betriebsmoden und Beobachtungssituationen entwickelt. Der Vorschlag für ASAP #14 konzentriert sich auf die Entwicklung und den Test des Programmpakets für die Datenverarbeitungs-Pipeline an Board von CUTE.
Die Datenkorrektur inkludiert die Subtraktion des Dunkelstroms und der Digitalisierungsfehler, die Eliminierung von Störungen infolge der Hintergrundstrahlung, sowie die Korrektur der Abbildungsfehler und der Fehler bei der Bildung der Spektren.
Der letzte Schritt in der Datenverarbeitung, die Kalibrierung hinsichtlich Lichtstrom und Wellenlänge, erfolgt erst am Boden.
Erwartete Ergebnisse
Dank des Datensimulators kann bereits vor dem eigentlichen Einsatz an Bord von CUTE die gesamte Verarbeitungskette für individuelle Beobachtungssituationen konfiguriert und getestet werden.
Der vorgeschlagene Projektzeitraum inkludiert die ersten Wochen der operationellen Phase. Das Projektteam wird sich aktiv an der Testphase (commissioning) beteiligen und während der ersten wissenschaftlichen Beobachtungen die Feinabstimmung der gesamten Datenverarbeitungskette durchführen.
Projektbeteiligte
Projektleitung
Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Weltraumforschung
Kontaktadresse
Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Weltraumforschung
Dr. Luca Fossati
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz