solar-b 観測性能と制約
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Solar-B 観測性能と制約. Toshifumi Shimizu ISAS/JAXA [email protected]. 今日話すこと. Solar-B 搭載望遠鏡の機器としての機能詳細は話しません 第 5 回サイエンス会議 ( 六本木 ) 収録を見て 観測プランを考えるとき、データ量の考慮が必要。この点を中心に議論する。. Solar-B. Flight model Solar-B under system-level test. (2004 Sep 15). (2005 Oct 4). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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今日話すこと Solar-B 搭載望遠鏡の機器としての機能詳細
は話しません 第 5 回サイエンス会議 ( 六本木 ) 収録を
見て 観測プランを考えるとき、データ量の考慮
が必要。この点を中心に議論する。
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Solar-BSolar-BFlight model Solar-B under system-level test
(2004 Sep 15)
(2005 Oct 4)
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3 high-performance telescopes
EUV Imaging Spectrometer (EIS)– Diagnostics of the coronal
thermal properties and dynamics
Solar Optical Telescope (SOT)– High resolutional observations of
magnetic and velocity fields at the photosphere
X-Ray Telescope (XRT)– High resolution imaging of the
corona
Coordinated observations among three telescopes
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Solar-B FOV
320arcsec
160arcsec
SOT
XRT
360arcsec
512arcsec
EIS
800arcsec
2000arcsec
Maximum size of FOV is shown here.
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Solar-B data recorder and downlinks Data Recorder
– 全体容量 8Gbits (1Gbytes)– うち、7 Gbits が科学データの蓄積に使用予定– SOT/XRT/EIS の 3 機器がシェアして使用
通常 - SOT:XRT:EIS=70%(4.9Gb):15%(1.05Gb):15%(1.05Gb)
運用会議において観測内容に応じて配分を調整 すなわち、 SOT:XRT:EIS=100%:0%:0% =40%:45%:15% といったことは可能
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Solar-B data recorder and downlinks 1 日に取得できるデータ量は ?
– ダウンリンク局の頻度による– Solar-B 軌道:太陽同期極軌道、約 95 分周期– 計画されているダウンリンク局
• USC ( 内之浦 ) 朝夕最大各 2 パス• Svalvard (ESA) 毎週回、一日 15 パス
– データ量見積り• Svalvard
– 1 パス時間 3~11min (El. 6 ~ 90 deg)– 1 日合計 138min ( ある日の可視時間予測計算より )
• USC– 1 パス時間 5~11min– 1 日合計 32min ( ある日の可視時間予測計算より )
• データダウンリンクレート ~4Mbps• 1 日合計 40.8Gbits 、うち科学データ 35.7Gbits (4.4Gbytes)
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1 日合計科学データ 35.7Gbits (4.4Gbytes)– 標準的機器分配 SOT:XRT:EIS = 70%:15%:15%
= 25.0Gbits: 5.4Gbits: 5.4Gbits
データ発生レート– 一日平均的にデータを取得した時
SOT= ~300Kbps, XRT= ~60Kbps, EIS= ~60Kbps– 与えられたレコーダ容量の範囲内でバース的観測は可能
ある時間はバース的観測、残りはちょろちょろ的観測例 . SOT の場合
Possible maximum rate ~1.3 Mbps (in nominal)~1.8 Mbps (in SOT dominant)
~50 min to occupy 4.9Gbits in data recorder The rest of the time is in idle.注:圧縮後のデータで
観測立案のため - 取得可能データ量
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生成データ量の予測が観測計画上重要となる 観測装置としては高い分解能は可能だが… .
テレメトリ上制限のため Science data can be compressed in MDP
– MDP has an ASIC chip for 12bit JPEG/DPCM• Pixel data is bit-compressed from 16 bit-pixel to 12 bit; 8 look-up tables
• 12bit JPEG (DCT): lossy– ~3 bits/pixel for SOT/FG data– ~1.5 bits/pixel for SOT/SP data, when compression noise is comparable to photon noise level
• 12bit DPCM: lossless, 6-8 bits/pixel• Compression ratio depends on images and required quality
観測立案のため - データ量予測
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観測立案のため - データ量予測
FPP FG Camera simulated image, made from La Palma data
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SOT Observational Capabilities- Focal Plane Instruments Package (FPP)-
Spectral (SP) Observation
Broadband Filter Imager (BFI)
Narrowband Filter Imager (NFI)
A 4Kx2K CCD camera shared Typical Observables
Spectro-Polarimeter (SP)
Filter (FG) Observation
Filtergram
Dopplergram
Long. Magnetogram
Stokes IQUV
Stokes IQUV
Shutterd exposure
Shutterless exposure
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Multi-wavelength filter observations with SOT
Magnetic fields
Obtained with SVST @ La Palma
CaII H
H alpha
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地上観測例: 2005/7 スペイン観測から
下記 5 台 CCD 同時に走らせた CaII H G-band Blue continuum H alpha Red continuum
G-bandDOT
Speckle 処理後のデータ 1.3K x 1K 90”x70” 30sec 毎
220Kpixel/sec Solar-B に置き換えて、 3bit/pixel 圧縮 650Kbps 視野を限るか時間を落とすかバースト的観測
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Observation Example To study magnetic/dynamical nature of microflare-associat
ed small emerging fields in AR. Need telemetry ~300 Kbps continuously for a long period SP observation
– Fast mapping, 80” wide scanning, NS size=80”, 0.32” resolution– One map completed every 15 min– Data size: 229Kpixel every 3.6 sec. – Telemetry: 96 Kbps with 1.5bits/pixel compression.
FG observation– G-band, 3 wavelengths in Halpha, Longitudinal magnetogram, Dopplergr
am, repeated every ~45 sec.– 80”x80” FOV, 0.08” resolution for G-band and magnetogram, 0.16” for
Halpha and Dopplergram – Data size: 3.25M pixel every 45sec– Telemetry: 222 Kbps with 3 bits/pixel compression
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Observation Example (2) To study short-term magnetic evolutions of entire AR. SP observation
– Normal mapping, 180” wide scanning, NS size=180”, 0.16” resolution
– One map completed every 90 min
– Data size: 191Kpixel/sec.
– Telemetry: 290 Kbps with 1.5bits/pixel compression.
FG observation– G-band, 3 wavelengths in Halpha, Longitudinal magnetogram, Dopplergr
am, repeated every ~ 1 min.
– 160”x160” FOV, 0.16” resolution (2x2 summing)
– Data size: 8.4M pixel every 60 sec
– Telemetry: 420 Kbps with 3 bits/pixel compression
合計 710Kbps 300Kbps の倍 1/2 観測し、 1/2 休み
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Observation controlled by observation tables:
Typical Time Cadences typical data rate for XRT(1) ~ 600 k pixel / min
– example 1: Continuous Observation (576 k pixel / min)• 384”×384”, 1”-resolution, 30sec-interval of a filter pair.
– example 2: High-Speed Observation (576 k pixel / min)• 384”×384”, 1”-resolution, 5sec-interval of a filter pair,
10min-continuous observation and 50min intermission.– example 3: Combination of FFI and PFI (586 k pixel / min)
• 384”×384”, 1”-resolution, 40sec-interval of a filter pair.• 2048”×2048”, 4”-resolution, 200sec-interval of a filter pair.
(1) The total rate of 400kbps (about 15 downlink/day) is assumed. SOT, XRT and EIS usually share this data rate in the ratio of 70%, 15% and 15 %. XRT image data is 12bit/pixel and may be compressed to about 6bit/pixel by DPCM.
XRT の場合
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2Mbps max1.3 Mbps
EIS Data Flow
CCD Readout Electronics EIS ICU
Large hardware CCD window
S/C MDP
Small spectral window (25 max)
Data compressionDPCM(loss less) or 12bit-JPEG
250 kbps max for short duration, 40 kbps average
Telemetrydata format
Average rate depends on number of downlink station.
1 slit obs. 40 slot obs. 250 slot obs.Spec.width 16 40 250Spatial width 256 512 256No. of lines 8 4 4Compression 20% 20 % 20%Cadence 2 sec 5 sec 15 secRate 38.4 kbps 38.4 kbps 40 kbps
10 min cadence for 44 rastering
Observation tablecontrol
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最後に、 Joint 観測案の一例 MO&DA Action Item:
Weber, DePontieu, & Landi will create two examples of Solar-B JOPs.
Location: MODA website (SAO)--- http://hea-www.harvard.edu/solarb/documents/MODA/
中身は良く見ていませんが、観測立案でどのようなことを考えるかを知る参考になるかな。。