LOFT, the Large Observatory For X-ray Timing
大型X射线计时天文台LOFT被欧洲航天局选为四个宇宙视野M3候选任务之一，以争夺2020年代初的发射机会。由于创新设计和大面积单片硅漂移探测器的开发，LOFT上的大面积探测器（LAD）将在2-30 keV范围内工作（扩展模式下可达50 keV），并在8 keV下实现约10 m^2的有效面积，约10 μs的时间分辨率和约260 eV的光谱分辨率（6 keV下的FWHM）。这些特点使LOFT成为一个非常适合的仪器，可以对我们银河系中的坍缩物体和活动星系核中最明亮的超大质量黑洞进行高时间分辨率的X射线观测。LOFT将产生关于在压力和磁场强度的极端条件下强烈弯曲的时空和物质的前所未有的信息，从而解决宇宙视觉主题“极端条件下的物质”的两个基本问题：靠近事件视界的物质轨道是否遵循广义相对论的预测？中子星中物质的状态方程是什么？
2011-12-22 astro-ph.IM
The LOFT Ground Segment
LOFT是大型X射线计时天文台，是欧空局M3任务的候选者之一，于2013年底完成了评估阶段。LOFT配备了两种仪器，大面积探测器（LAD）和宽视场监视器（WFM）。LAD在每个轨道上对多个目标进行定点观测（约90分钟），每天提供约80 GB的专有数据（专有期为12个月）。WFM一次持续监测约1/3的天空，每天提供约100个源的数据，总共产生约20 GB的额外遥测数据。LOFT突发警报系统还识别车载明亮脉冲事件（例如，伽马射线暴，伽玛暴），并使用一个约15个甚高频接收器的专用系统向地面广播相应的位置和触发时间。所有WFM数据计划立即公布。在这篇文章中，我们总结了LOFT地面段（GS）的计划组织，如任务黄皮书1中所述。我们描述了欧空局和LOFT财团的预期GS贡献。审查了计划的LOFT数据产品以及数据流、存档和分发的细节。尽管LOFT没有被选择在M3中发射，但它的长期评估阶段（> 2年）导致了非常可靠的任务设计和有效的地面操作规划。
2014-08-27 astro-ph.IM
The digital data processing concepts of the LOFT mission
大型X射线计时天文台（LOFT）是欧空局考虑用于M3任务的五个候选任务之一（发射机会在2022 - 2024年）。LOFT有两种仪器：大面积探测器（LAD）和宽视场监视器（WFM）。LAD是一种10 m 2级仪器，其收集面积约为迄今为止最大定时任务（RXTE）的15倍，首次结合CCD级光谱分辨率。WFM将持续监测天空并识别源状态的变化，检测瞬态和突发现象，并允许任务对此做出响应。使用LAD的有效面积观测最亮的X射线源会导致巨大的数据速率，这些数据速率需要在多个级别上进行处理，并在船上实时进行过滤和压缩。另一方面，WFM数据处理对数据速率的约束相当低，但需要算法来找到探测器上的光子相互作用位置，然后对探测器图像进行去卷积，以获得观测到的瞬态源的天空坐标。在下文中，我们将概述在研究阶段开发的数据处理概念。
2014-08-27 astro-ph.IM
The design of the wide field monitor for LOFT
LOFT（X射线定时大型天文台）是2011年在宇宙视野计划中选择的欧空局M3任务之一，用于进行评估阶段研究并争夺2022-2024年的发射机会。所有M3任务的A阶段研究已于2013年底完成。LOFT设计用于携带两个灵敏度在2-50 keV范围内的仪器：一个10 m2级的大面积探测器（LAD），具有<1°的准直FoV和一个宽视场监视器（WFM），使用编码掩模并提供超过1/3的天空的瞬时覆盖。WFM的主要目标是检测LAD观察到的瞬态源。然而，由于其宽视场（FoV）和能量分辨率（优于500 eV）的独特组合，WFM也将成为研究许多类别X射线源长期变化的优秀监测仪器。WFM由10个独立且相同的编码掩模相机组成，它们以5对方式排列，以提供所需的天空覆盖范围。我们在此提供LOFT WFM的仪器设计、配置和功能概述。WFM的紧凑和模块化设计可以很容易地使仪器概念适用于其他任务。
2014-08-27 astro-ph.IM
The LOFT mission: new perspectives in the research field of (accreting) compact objects
LOFT（大型X射线计时天文台）是ESA M3的五个候选任务之一。它将解决宇宙愿景的主题：“极端条件下的物质”。通过首次耦合一个巨大的收集区域，以CCD质量的光谱分辨率检测X射线光子（面积比任何以前飞行的X射线仪器大15倍，光谱仪比任何类似分辨率的仪器大100倍），LOFT上的仪器设计为（i）通过前所未有的精确度测量中子星质量和半径，重建超致密物质的状态方程，确定超致密物质的性质;（ii）测量广义相对论在中子星和黑洞的静止时空中的强场区域中的效应，这些黑洞的质量可以低至几个引力半径。除了上述两个主题外，LOFT的观测将致力于“天文台科学”，为高能天体物理学的一些研究领域（例如伽马射线暴）提供新的见解。LOFT的评估研究阶段于2013年9月结束，表明该任务风险低，并且可以在2022年底之前轻松达到所需的技术准备水平。
2013-12-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Large Observatory for X-ray Timing (LOFT)
对致密物体的高时间分辨率X射线观测提供了直接获得强场引力、超致密物质状态方程以及黑洞质量和自旋的途径。需要一台10平方米级的仪器，再加上良好的光谱分辨率，才能利用相关诊断并回答欧洲航天局（欧空局）宇宙观主题“极端条件下的物质”的两个基本问题，即：靠近事件视界的物质轨道是否遵循广义相对论的预测？中子星中物质的状态方程是什么？X射线定时大型观测站（LOFT）被欧空局选为四个宇宙视觉M3候选飞行任务之一，将进行评估阶段，它将彻底改变对银河系坍缩物体和活动星系核中最明亮的超大质量黑洞的研究。由于创新设计和大面积单片硅漂移探测器的开发，LOFT上的大面积探测器（LAD）将在2-30 keV范围内（扩展模式下高达50 keV）实现约12 m^2的有效面积（比任何星载前辈都大一个数量级），但仍然适合传统平台和中小型发射器。有了这个大面积和<260 eV的光谱分辨率，LOFT将在极端的压力和磁场强度条件下产生关于强烈弯曲时空和物质的前所未有的信息。
2011-07-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulation and Validation of a SpaceWire On-Board Data-Handling Network for the PLATO Mission
行星凌日和恒星振荡（PLATO）是属于欧洲航天局（欧空局）宇宙观方案的一项中等飞行任务。任务有效载荷由26个望远镜和相机组成，它们将不间断地观察像我们的太阳这样的恒星，以识别新的系外行星候选者，直到地球类似物的范围。来自相机的图像由几个分布式数字处理单元（DPU）生成，这些数字处理单元在SpaceWire网络中连接在一起，并产生大量数据供仪器控制单元处理。本文介绍了使用高速网络模拟器（SHINE）进行的分析和模拟的结果，其目的是评估机载数据网络的性能。
2018-08-29 astro-ph.IM
The Payload Data Handling Unit (PDHU) on-board the HERMES-TP and HERMES-SP CubeSat Missions
高能快速模块化环绕卫星（HERMES）技术和科学探路者是一项基于低地球轨道超小型卫星星座的空间飞行任务。这些立方体卫星的有效载荷由小型探测器组成，这些探测器是为伽马射线暴（GRB）等明亮的高能瞬变现象设计的。该平台旨在影响伽马射线暴（GRB）科学并增强对引力波（GW）电磁对应物的探测。这一目标将通过几个球面度的视场、弧分精度和最先进的授时精度来实现。整个星座的定位性能与分量的数量成正比，与它们之间的平均基线成反比，因此预计会增加更多。在本文中，我们描述的有效载荷数据处理单元（PDHU）的HERMES-TP和HERMES SP任务。PDHU是有效载荷和卫星总线之间的主要接口。PDHU还负责对闪烁晶体探测器进行机载控制和监测。我们将解释TM/TC的设计和不同的操作模式。我们还讨论了板上的数据处理所进行的PDHU和它的影响的输出数据的检测器。
2021-01-18 astro-ph.IM
Robust and Reconfigurable On-Board Data Handling Subsystem for Present and Future Brazilian CubeSat Missions
针对恶劣环境下立方星的需求，提出基于抗辐射APSoC和分层FSW的Demoiselle OBC架构，支持重用、在轨更新与安全操作，并通过ITASAT2和SelenITA验证，为巴西未来立方星任务奠定可扩展且可靠的OBDH基础。
2024-12-23 astro-ph.IM cs.AR
Optimization of Planck/LFI on--board data handling
为了评估对1/f噪声的稳定性，普朗克任务机载低频仪器（LFI）将以远高于其遥测带宽35.5 kbps所允许的数据速率的速率获取数据。数据由机载管道处理，然后在地面上进行反向步骤。本文阐述了LFI的科学星上处理，以适应允许的数据速率。这是一个有损过程，通过对44个LFI检测器中的每一个使用一组5个参数Naver、r1、r2、q、O进行调谐。本文量化了由板载处理引入的失真水平，EpsilonQ，作为这些参数的函数。它描述了优化机载处理链的方法。调整程序基于应用于未处理和未压缩原始数据的优化算法，这些原始数据由模拟、发射前测试或从诊断模式下的LFI操作中获取的数据提供。所有需要的优化步骤都由自动化工具OCA 2执行，该工具以优化的参数结束并产生一组统计指标，其中包括压缩率Cr和EpsilonQ。对于Planck/LFI，要求是Cr = 2.4和ε Q <=仪器白噪声均方根的10%。为了加速该过程，开发了一种分析模型，该模型能够提取关于ε Q和Cr的大部分相关信息作为信号统计和处理参数的函数。该模型将用于仪器数据分析。该方法应用于地面试验期间，当仪器在代表飞行的条件下工作时。通过优化参数和性能验证，达到了35.5Kbps的数据传输速率，同时使EpsilonQ保持在3.8%的白噪声均方根值，满足要求。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.IT
The scientific payload on-board the HERMES-TP and HERMES-SP CubeSat missions
HERMES（高能快速模块化卫星包裹体）技术和科学探路者是一项基于低地球轨道纳米卫星星座的空间飞行任务。3U CubeSat总线上装有新的小型探测器，用于探测明亮的高能瞬变，如伽马射线暴（GRB）。通过比较发生在至少3颗纳米卫星上的相同事件检测历元之间的时间延迟，获得了在几个球面度的视场中具有弧分级精度的快速瞬态定位。HERMES的发射日期为2022年，其瞬态监测是补充下一代引力波实验的关键能力。在本文中，我们将说明HERMES有效载荷的设计，突出采用的技术解决方案，使宽能带和敏感的X射线和伽马射线探测器，以容纳在立方体卫星1U体积连同其完整的控制电子和数据处理系统。
2021-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Level 1 on-ground telemetry handling in Planck LFI
普朗克低频仪器（LFI）将观测宇宙微波背景（CMB），覆盖三个波段的30 - 70 GHz频率范围。主要的仪器数据源是安装在普朗克焦平面上的22个辐射计采集的温度样本。这些样本代表了森林研究所的科学数据。此外，LFI仪器通过定期对机载传感器和寄存器进行采样来生成所谓的内务数据。内务数据提供有关仪器整体健康状况和科学数据质量的信息。科学和内务数据在船上收集到符合欧空局分组遥测标准的遥测数据包中。它们是对土地退化指数数据处理中心第一级处理的主要投入。在这项工作中，我们将展示构建LFI 1级的软件系统。一个以欧空局SCOS 2000通用飞行任务控制系统为基础的实时评估系统的主要目的是监测LFI的内务管理参数并发现可能的异常情况。遥测处理器系统处理LFI的内务和科学遥测，为每个采集链和每个内务参数生成时间线。这些时间表是对土地融资结构DPC后续处理级别的主要投入。遥测快视系统通过计算快速统计函数和快速傅立叶变换，使LFI科学和内务数据实时可视化。LFI Level 1旨在支持所有任务阶段，从仪器地面测试和校准到飞行操作，并根据欧空局工程标准开发。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
A setup for soft proton irradiation of X-ray detectors for future astronomical space missions
被困在地球磁场中的质子是天文X射线观测站的主要威胁之一。在几十keV到几MeV的范围内的软质子撞击硅X射线探测器可以导致探测器性能的显著退化。在蒂宾根大学物理学研究所的Van-de-Graaff加速器上建造了一个用软质子辐照探测器的装置。主要优点是在大面积上的高通量均匀性，以实现大型探测器的辐照，以及用于所施加的通量、光束均匀性和光谱的监测系统，该系统允许在早期开发阶段测试探测器原型，此时读出电子器件尚不可用。到目前为止，已使用该装置进行了两次辐照活动。辐照探测器是硅漂移探测器，指定用于LOFT空间飞行任务。本文给出了一个实验装置和相关的监测系统的描述。
2013-07-16 astro-ph.IM physics.ins-det
HERMES: An ultra-wide band X and gamma-ray transient monitor on board a nano-satellite constellation
高能模块化卫星群（HERMES）项目旨在实现用于瞬时事件的模块化X/伽马射线监测器，并将其放置在CubeSat总线上。这个可扩展的平台将对伽马射线暴（GRB）科学和引力波（GW）电磁对应物的探测产生重大影响：最近的LIGO/VIRGO发现表明，高能瞬变天空仍然是一个非常感兴趣的领域。GRB的非常复杂的时间变化性（高达毫秒级）与GW和它们的电磁对应物之间的空间和时间重合相结合，这表明即将到来的仪器需要亚ms的时间分辨率与低于一定程度的瞬态定位精度相结合。目前正在进行的HERMES项目的现阶段重点是实现一个具有小型纳米卫星网络（3个单元）的技术探路者，该网络将于2020年中期发射。我们将展示该项目短期和中期发展的潜力和前景，展示新的“模块天文学”与纳米卫星的创新概念所提供的科学研究的颠覆性可能性（例如，低开发成本，非常短的实现时间）。最后，我们将说明HERMES技术探路者项目的特点，展示所讨论的科学目标实际上是如何通过该星座的第一颗纳米卫星实现的。将详细描述检测器架构，示出了与非常高性能的硅漂移检测器（SDD）和低噪声前端电子器件（FEE）耦合的新一代双极晶体管（例如，GAGG：Ce）能够将检测器的灵敏度带向下扩展到几keV。还将描述FEE、后端电子（BEE）和数据处理的技术解决方案。
2018-12-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
VERTECS: A COTS-based payload interface board to enable next generation astronomical imaging payloads
本文介绍了基于 COTS 组件和 Raspberry Pi 的开源有效载荷接口板 VERTECS CCB，它作为 VERTECS 纳卫星总线与天文成像载荷间的唯一接口，提供星载数据处理、高速数据传输及下行能力，并为未来高数据需求和在轨机器学习任务奠定基础。
2024-06-03 astro-ph.IM cs.AR cs.SY
The Large Observatory For x-ray Timing
大型X射线定时观测站（LOFT）在欧空局M3宇宙视野框架内进行了研究，并参与了2022-2024年发射时段的最终选择。由于其主仪器的有效面积和光谱分辨率达到了前所未有的组合，LOFT将研究极端条件下物质的行为，例如靠近黑洞和中子星的吸积流最内部区域的强引力场，以及中子星内部的超核密度。科学有效载荷基于一个大面积探测器（LAD，10 m2有效面积，2-30 keV，240 eV光谱分辨率，1度准直视场）和一个宽视场监视器（WFM，2-50 keV，4球面度视场，1弧分源位置精度，300 eV光谱分辨率）。WFM配备了用于明亮事件（例如GRB）定位的机载系统。这些事件的触发时间和位置在发现后30秒内向地面广播。在本文中，我们介绍了在其A阶段研究结束时的任务状况。
2014-08-29 astro-ph.IM
The Data Processor of the SPB2 Fluorescence Telescope: in flight performance
本文介绍EUSO-SPB2先导任务搭载的荧光望远镜的数据处理器的功能、研发创新点、集成与外场测试结果，以及飞行性能的初步分析。
2023-10-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
