Космический эксперимент “УФ атмосфера” (mini

Космический эксперимент
“УФ атмосфера” (mini-EUSO) на борту
Российского сегмента МКС
UV atmosphere (mini-EUSO) experiment
onboard Russian segment of the ISS
П.А. Климов / P.A. Klimov
For the JEM-EUSO collaboration
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Цели и задачи эксперимента
Goals and objectives of the experiment
Технологические / Technological
Научные / Scientific
2
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
2
Цели и задачи эксперимента
Goals and objectives of the experiment
УФ свечение ночной
атмосферы
Транзиентные атмосферные
явления и молнии
Метеоры
Биолюминесценция
UV emission of night Earth
atmosphere
Atmospheric phenomena (TLE,
lightnings)
Meteors
Bioluminescence
3
Цели и задачи эксперимента
Goals and objectives of the experiment
 Использование линз Френеля в космическом эксперименте.
 Разработка и оптимизация систем детектора космических лучей предельно
высоких энергий (EUSO).
 Разработка и тестирование новых решений для будущих космических
экспериментов, в частности использование кремниевых фотоумножителей.
 First use of Fresnel Lenses in Space
 Optimization and Validation of EUSO observational concept of UHECR
 Test of advanced solutions for future space missions, such as SiPM
4
Состав научной аппаратуры
Scientific instruments
В состав научной аппаратуры “УФ
атмосфера” входят следующие составные
части:
механическая конструкция;
оптическая система;
блок измерений и обработки данных;
система дополнительных сенсоров.
The scientific instrument structure:
Mechanical structure;
Optical system;
Photo detector module;
Additional sensors subsystem.
5
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Параметры детектора
Main parameters of the detector
Габаритные размеры/ Dimensions
Диапазон длин волн наблюдения /
Wavelength range
Поле зрения / FOV
Входной зрачок/ Entrance pupil
Диаметр / Diameter
Площадь/ Area
Фокусное расстояние / Focal distance
Размер ячейки / Pixel size
Число ячеек / Number of pixels
число 64-канальных МАФЭУ / Number of MAPMTs
Разрешение изображения объекта в атмосфере /
Spatial resolution
Площадь обзора атмосферы / Area of FOV
Максимальное временное разрешение / Maximum
temporal resolution
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Не более 370×370×620 мм
УФ: 300 – 450 нм
36˚× 36˚ = 0.42 ср
25 см
490 см2
25 – 27 см
3 мм
2304
36
4.5 – 5 км
260 км × 260 км = 6.8·104 км2
2.5 мкс
6
Оптическая система
Optical system
Точечная диаграмма для полевых углов: 0˚,
5˚, 10˚, 15˚, 18˚ и 20˚
Spot diagram for field angles: 0˚, 5˚, 10˚, 15˚,
18˚ и 20˚
7
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Оптическая система
Optical system
Каждая из линз является двухсторонней
френелевской. Диаметр первой (передней)
линзы составляет 250 мм. Толщина обеих
линз: 5 мм, материал: УФ-прозрачный
пластик РММА-000.
Each of the Fresnel lens is double-sided.
The diameter of the first (front) lens is 250
mm.
The thickness of both lenses: 5 mm
Material: UV-transparent plastic PMMA000.
8
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Фотоприемник и электроника
Photo detector and electronics
Фокальная плоскость представляет собой матрицу из 36
МАФЭУ (R11265-M64 фирмы Hamamatsu), каждый из
которых содержит 64 канала. Общее количество
пикселей - 2304.
A focal surface is an array of 36 MAPMT (MAPMT R11265-M64
manufactured by Hamamatsu), each of which
contains 64 channels. The total number of pixels - 2304.
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Размещение на РС МКС
Placing on the RS of the ISS
Служебный модуль «Звезда»
Service Module “Zvezda”
КЭ «Релаксация» на УФ
иллюминаторе СМ
Experiment “Relaxation” on the ISS
10
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Статус эксперимента
Experiment status
Космический эксперимент входит в программу двух
космических агентств:
Итальянского космического агентства (ASI)
Федерального космического агентства России
(РОСКОСМОС).
Научные руководители эксперимента: Б.А. Хренов
(Россия, НИИЯФ МГУ) и Марко Казолино (Италия,
INFN).
The project has been approved:
by the Italian Space Agency (ASI) under the name MiniEUSO (PI M. Casolino)
by the Russian Space Agency (ROSCOSMOS) under the
name UV atmosphere (PI B.A. Khrenov)
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
11
Международная коллаборация
International collaboration
Item N.
Activity
Responsibilities of the
parties
1
Preparation of the joint scientific program of
Mini-EUSO/UV atmosphere experiment
All Countries
2
3
4
5
6
7
Accommodation and Qualification
Mechanics
Optics
Read-out, CPU-DPU
ASIC Design and Manufacturing
Focal Surface Calibrations
Russia
Italy, Russia, Algeria
Japan
Italy, Russia
France
France, Germany, Japan
8
ASIC Board, Front-End PCB Manufacturing
Germany
9
VHDL code
Germany,Japan Sweden
10
Photo detector module (PDM) Board
Korea, Germany
11
High voltage power supply (HVPS)
Poland
12
13
14
15
Low voltage power supply (LVPS)
IR Camera
Housekeeping (HK)
Global Light System (GLS) from ground
Algeria, Russia
Spain
Mexico
16
Hamamatsu M64 PMT’s procurement
17
SiPM development
Таблица из научного протокола
USA
All Countries (shared)
France,
USA
МНПК «Научные исследования и эксперименты на МКС»
Germany,
Italy,
Table from a science agreement
12
Заключение
Conclusions
Космический эксперимент «УФ атмосфера» (mini-EUSO) разрабатывается для установки
на РС МКС международной коллаборацией JEM-EUSO.
Эксперимент позволит провести наблюдение УФ свечения ночной атмосферы и
разнообразных явлений с очень высоким временным разрешением (2,5 мкс)!
Эксперимент является важным шагом в развитии технологии регистрации быстрых
атмосферных явлений широкоугольными оптическими телескопами, в частности широких
атмосферных ливней от частиц КЛ ПВЭ (подробности в следующем докладе секции).
Space experiment “UV atmosphere” (mini-EUSO) is designed to be installed on the RS of the ISS
by the JEM-EUSO collaboration.
The experiment will allow to observe the UV radiation of the night atmosphere and a variety of
phenomena with very high temporal resolution (2.5 μs)!
The experiment is an important step in the development of technology of detecting fast
atmospheric phenomena with a Wide Angle Optical telescopes, such as the extensive air showers
from Ultra High Energy Cosmic Ray (details - the next report of the section).