Overview of the JEM-EUSO program for the study of ultra-high-energy cosmic-rays from space
本文概述了旨在解决地面UHECR观测通量低、统计量不足问题的JEM-EUSO空间观测项目，介绍了其已完成、在研及规划中的任务与技术进展。
2023-10-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ground Truth calibration for the JEM-EUSO Mission
极端宇宙空间观测站是一个通过记录最高能量的宇宙射线在大气中产生的广泛的空气簇射来研究它们的实验。为此，将使用国际空间站日本实验舱上的一台大型高速摄像机记录这些阵雨发展的录像片段。录像片段将用于确定这些宇宙射线的能量和到达方向。这些测量的准确性取决于准确测量每个簇射的固有光度和方向。本文介绍了如何在飞行期间使用由位于大气层深处的校准闪光灯和激光器组成的全球照明系统来测试和提高这些测量的准确性。
2013-02-24 astro-ph.IM
Multi Anode Photomultiplier Tube Reliability Assessment for the JEM-EUSO Space Mission
可靠性评估与分析其单个部件易于失效的设备和系统有关。本可靠性分析记录了使用217 Plus方法确定JEM-EUSO光电倍增管组件可靠性的过程和结果。量子效率降低和辐射硬度保证。因此，构成JEM-EUSO空间望远镜焦面的光电倍增管受到的损伤程度是可以接受的。结果还表明，辐射SET对失效的贡献最大。这一设备的保证性能为99.45%，这是一个公认的可靠性值，因此满足了JEM-EUSO的目标和技术挑战。
2015-01-22 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Search for Ultra High Energy Cosmic Rays from Space -- The JEM-EUSO Program
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质在当代天体粒子物理学中仍然没有得到解决。要回答这些问题是相当具有挑战性的，因为极低的流量，每公里数$^2$每世纪在极端的能量（即E $>$ 5 $\times$ 10 $^{19}$ eV）。JEM-EUSO计划的中心目标是实现一项致力于UHECR科学的雄心勃勃的天基任务。一个超宽视场望远镜将从太空向下观察夜空，探测大气中UHECR产生的空气簇射发射的紫外光子。JEM-EUSO计划包括从地面（EUSO-TA），平流层气球（EUSO-Balloon，EUSO-SPB 1，EUSO-SPB 2）和空间（TUS，Mini-EUSO）使用荧光探测器的几个任务，以演示从空间进行的UHECR观测，并准备大型任务K-EUSO和POEMMA。我们回顾了与JEM-EUSO计划的开发项目相关的科学目标以及实现这些目标的技术成就。
2019-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Detection of Earth-skimming UHE tau neutrino with the JEM-EUSO detector
超高能宇宙中微子是研究粒子加速机制和基本相互作用的有力天体物理探针。它们为我们打开了一扇通往遥远的高能宇宙的窗户，这是任何人类手段和设备都难以进入的。在大曝光空间装置（如JEM-EUSO）中探测它们的可能性是一个实验挑战。在本文中，我们提出了一个估计的UHE τ中微子的探测的可行性的JEM-EUSO望远镜。本文研究了海水和地壳中τ中微子的相互作用。对出射τ轻子的传播长度和能量的估计表明，如果它的衰变发生在足够接近地球表面的大气中，例如低于$\sim$ $5 km$高度，级联就足够密集，产生的光可以从太空中探测到。通过对标准CORSIKA代码进行特定修改并开发与现有ESAF（EUSO模拟和分析框架）软件的接口，我们评估了JEM-EUSO探测器用于掠地（水平和向上）τ中微子的几何孔径。
2015-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
OffLine simulation and reconstruction software framework for the JEM-EUSO missions
本研究针对JEM-EUSO任务需求，基于Pierre Auger合作组框架开发通用离线模拟重建软件，支持多任务、多平台，可实现广延空气簇射相关事件的模拟与重建，保障大型代码库稳定运行。
2023-10-07 astro-ph.IM
Results from the first missions of the JEM-EUSO program
超高能宇宙射线（UHECR）的起源问题在当代天体粒子物理学中仍然是一个悬而未决的问题。JEM-EUSO方案的目标是实现专门研究UHECR物理学的空间飞行任务。在这一框架内已经开发了几种探测器，或正在开发之中。2013年安装在犹他州望远镜阵列站点的EUSO-TA正在运行。它与位于Black Rock Mesa的望远镜阵列荧光探测器同时探测到9个UHECR。EUSO-气球于2014年8月在平流层气球上飞行。它测量了森林、湖泊和城市的紫外线强度，并证实了激光跟踪再现的类似UHECR事件的观测结果。EUSO-SPB 1于2017年4月24日在一个超压气球上发射，飞行了12天。它证明了望远镜所有子系统的长期功能，并观察了海洋上的紫外线辐射。自2016年4月28日以来，罗蒙诺索夫卫星上的TUS现已被纳入JEM-EUSO计划，并在UHECR探测器模式下探测到了一些有趣的信号。Mini-EUSO在俄罗斯的整合工作已进入最后阶段，计划于8月22日$^{nd}$发射。总结了这些飞行任务迄今取得的主要成果，并将其用于未来的空间探测器，如K-EUSO和POEMMA。
2019-09-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Physics Goals and Status of JEM-EUSO and its Test Experiments
JEM-EUSO飞行任务旨在通过观测来自空间的空气簇射荧光来探索极端能量宇宙射线的起源。这架超宽视场望远镜从国际空间站向下俯瞰夜空，探测空气簇射发射的紫外光子（荧光和切伦科夫光子）。这种空间探测器提供了一次观测大量大气的绝佳机会，并将在运行几年内实现前所未有的统计数据。目前正在进行几项试验：例如，一个用于观测大气层边缘的荧光背景（EUSO-气球），另一个用于在地面演示用EUSO型望远镜探测空气簇射的能力（EUSO-TA）。本文将简要回顾飞行任务的科学目标，更新仪器的定义、性能和状况，以及测试实验的状况。
2015-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
JEM-EUSO experiment for extreme energy cosmic ray observation
计划中的JEM-EUSO（国际空间站日本实验舱上的极端宇宙空间观测站）将测量宇宙射线的能谱，最高可达1000 EeV，并将寻找其来源的方向。它将观测来自空间的高能宇宙射线初级粒子在大气中产生的广泛的空气簇射。望远镜的瞬时孔径将超过最大地面探测器的孔径一个数量级。JEM-EUSO装置是一个直径为2.5米的大型望远镜，配有快速紫外相机。斯洛伐克负责确定影响实验运行效率的紫外背景，并负责分析假触发事件。
2012-12-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.space-ph
An overview of the JEM-EUSO program and results
超高能宇宙射线（UHECR）领域和对宇宙中粒子加速的理解，作为宇宙中最强大的源行为的关键因素，对于天体粒子物理学和基础物理学都具有极其重要的意义，并将提高我们对宇宙的总体理解。目前的主要目标是确定UHECR的来源及其组成。为此，需要增加统计数据。用于UHECR研究的天基探测器具有曝光量非常大和均匀覆盖天球的优点。JEM-EUSO计划的目的是将UHECR的研究带到太空。观测的原理是探测地球大气层中广泛空气簇射激发的大气氮各向同性荧光发射的紫外线，以及从地球表面或密集云顶反射的前向光束切伦科夫辐射。除了UHECR研究的主要目标外，JEMEUSO还将进行几项次级研究，因为这些仪器具有独特的能力，能够以1微秒左右的极端时间分辨率检测非常微弱的紫外信号：流星，瞬态发光事件（TLE），生物发光，人类产生的紫外光地图，寻找奇异夸克物质（SQM）和高能中微子等等。JEM-EUSO计划包括从地面（EUSO-TA），平流层气球（EUSO-Balloon，EUSO-SPB 1，EUSO-SPB 2）和空间（TUS，Mini-EUSO）使用荧光探测器的几个任务，以演示从空间进行的UHECR观测，并准备大型任务K-EUSO和POEMMA。回顾了该计划的现状，迄今为止不同项目所取得的主要成果，以及不久的将来的前景。
2021-12-18 astro-ph.IM physics.space-ph
Summary Report of JEM-EUSO Workshop at KICP in Chicago
本文件载有2012年2月22日至24日在芝加哥大学Kavli宇宙物理研究所举行的研讨会的摘要。讲习班的目的是讨论JEM-EUSO飞行任务的物理范围，以及如何最好地为该仪器实施一个全球地面校准系统，以实现揭示最高能量宇宙射线起源的物理目标。
2012-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.space-ph
The Atmospheric Monitoring System of the JEM-EUSO Space Mission
大气监测系统（AMS）是空间探测超高能宇宙射线（UHECR）和极高能宇宙射线（EHECR）任务的必备关键设备。JEM-EUSO有一个专门的大气监测系统，在我们了解望远镜视场（FoV）中的大气状况方面发挥着重要作用。我们的AMS由一个非常具有挑战性的空间红外相机和一个激光雷达设备组成，这些设备完全符合空间资格，以满足这次空间任务的科学要求。AMS将提供JEM-EUSO视场内的云量信息，以及云顶高度测量值（精度为500米）和每个空气簇射方向大气透射率的光学深度剖面图（精度为0.15度，分辨率为500米）。这将确保以优于30\%的一次能量和120 $g/cm^2$的EAS最大发展深度的精度测量原始UHECR的能量和EAS（广泛空气簇射）的最大发展深度，无论是在晴朗的天空中还是在光学厚云层之上的EAS最大发展深度。此外，一个非常新颖的辐射反演技术考虑激光雷达镜头作为校准点，这似乎是最有前途的反演算法正在开发中，推断云顶高度（CTH）的所有类型的云，厚和薄云在JEM-EUSO空间望远镜的视场。
2015-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of orbiting JEM-EUSO to large-scale cosmic-ray anisotropies
空间观测极能（$\gtrsim 10^{19}$ ~eV）宇宙射线（EECR）相对于地面观测站的两个主要优点是视野扩大，以及轨道观测站几乎具有统一的系统性，覆盖全天。前者保证增加统计，而后者使天空分割成球面谐波。我们已经开始使用球谐技术研究\J \在极能宇宙线天图中对势各向异性的影响。该技术在这里解释，并提出了模拟。各向异性的发现将有助于确定长期寻求的EECR的起源。
2014-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Photodetection Aspects of JEM-EUSO and Studies of the Ultra-High Energy Cosmic Ray Sky
本文介绍了超高能宇宙线（UHECR）场的研究现状，包括空气簇射物理、UHECR天体物理和实验技术。在UHECR物理学的当前问题被提到，随着在该领域遇到的实验挑战。介绍了空气荧光的物理机制，并详细介绍了JEM-EUSO实验。本论文的主要贡献包括JEM-EUSO光电探测方面的实验研究和UHECR组分和源统计的唯象研究。本文对光电倍增管和单电子计数作了全面的介绍，并详细讨论了光电倍增管效率的测量方法。本文还介绍了一种测量空气荧光产额的实验装置，并对EUSO气球高压电源样机进行了测试。研制了JEM-EUSO光电倍增管的分选装置，包括数据采集硬件的组装、标定和采集分析软件的开发。该系统用于执行EUSO气球焦面的绝对校准，以及PMT像素宽度和死空间的测量。在这项工作的唯象的一部分，它表明，源的最大能量的分布必须考虑，以了解的能量谱和组成的UHECR。还研究了可能对UHECR天空产生贡献的源的数量，发现在100 EeV处，1个源的数量级贡献了超过50%的通量。
2014-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Design of the Front End Electronics for the Infrared Camera of JEM-EUSO, and manufacturing and verification of the prototype model
日本实验舱极端宇宙空间观测站将被发射并附在国际空间站的日本舱上。其目的是观测在大气中发展并产生大范围空气簇射的超高能宇宙射线产生的紫外光子轨迹。该仪器的关键要素是一个非常宽的视野，非常快，大口径望远镜，可以探测能量超过$10^{19}$ eV的极端能量粒子。大气监测系统，除其他外，包括西班牙贡献的红外照相机，在了解望远镜视场内的大气状况方面发挥着根本作用。它用于探测云的温度，并获得JEM-EUSO主仪器观测期间的云量和云顶高度。SENER负责基于非制冷微测辐射热计的红外摄像机前端电子设备（FEE）的初步设计，以及原型模型的制造和验证。本文描述了实现目标特性的飞行设计驱动因素和关键因素，即探测器偏置，其电噪声优于$100 μ$ V，从$1$ Hz到$10$ MHz，微测辐射热计的温度控制，从$10^{\circ}$ C到$40^{\circ}$ C，其稳定性优于$10$ mK，超过$4.8$小时，低噪声高带宽放大器在模数转换之前将微测辐射热计输出适配到差分输入，内务生成，微测辐射热计控制，以及用于降噪的图像累积。
2015-01-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Description and performance results of the trigger logic of TUS and Mini-EUSO to search for Ultra-High Energy Cosmic Rays from space
概述了极端宇宙空间天文台联合实验任务（JEM-EUSO）天基项目中紫外跟踪装置（TUS）和多波长成像新仪器（Mini-EUSO）的触发逻辑。介绍了在寻找超高能宇宙射线方面的性能结果。
2022-10-29 astro-ph.IM
Mini-EUSO: A high resolution detector for the study of terrestrial and cosmic UV emission from the International Space Station
Mini-EUSO仪器是一个紫外线望远镜，将放置在国际空间站（ISS）内，从俄罗斯Zvezda模块中面向天底的窗口俯瞰地球。Mini-EUSO将以6.11 km的空间分辨率和2.5 $μ$ s的时间分辨率在紫外线范围（300 - 400 nm）内绘制地球地图，为研究各种大气事件（如瞬态发光事件和流星）以及寻找奇怪的夸克物质和生物发光提供机会。此外，微型EUSO将用于探测空间碎片，以验证将EUSO级望远镜与高能激光结合用于空间碎片补救的可能性。对地球轨道紫外线辐射的高分辨率测绘使小型EUSO能够成为JEM-EUSO合作研究空间极能宇宙射线的探路者。
2017-09-01 astro-ph.IM
Developments and results in the context of the JEM-EUSO program obtained with the ESAF Simulation and Analysis Framework
本文介绍了 JEM-EUSO 计划框架下的模拟软件 ESAF 及其物理假设，展示了多种任务配置的实现，并首次将 ESAF 模拟输出与实验数据进行了比较。
2023-11-21 astro-ph.IM hep-ex
Analysis of EAS-like events detected by the Mini-EUSO telescope
本文分析Mini-EUSO探测到的类EAS事件，发现多数可追溯至重复闪烁的地面源，其余非重复事件经模拟排除宇宙线起源并命名为SLT，部分SLT与大气活动相关，验证了天基探测器区分UHECR事件与其他起源事件的能力。
2023-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
EUSO-TA ground based fluorescence detector: analysis of the detected events
EUSO-TA是一个地基荧光探测器，用于验证将在空间运行的超高能宇宙射线荧光探测器的设计。EUSO-TA利用JEM-EUSO计划开发的技术探测到了第一次空气簇射事件。它在美国犹他州的望远镜阵列（TA）站点运行。在望远镜阵列的Black Rock Mesa荧光探测器（TA-FDs）提供的外部触发下，EUSO-TA观测到了来自望远镜阵列中央激光设施和JEM-EUSO全球光系统原型等便携式激光器的9个超高能宇宙射线事件和几个激光事件。穿过EUSO-TA视场的宇宙射线事件（EUSO-TA探测到和未探测到的）的重建参数由望远镜阵列协作组提供。由于TA-FD的视场比EUSO-TA大（$\sim$大30倍），因此它们可以根据对大部分广泛的空气簇射轮廓（包括簇射最大值）的观测来重建宇宙线能量，而EUSO-TA只观测到一部分簇射，通常远离最大值。因此，对应于EUSO-TA信号的宇宙射线的能量看起来比实际的能量低。本文讨论了EUSO-TA探测到的宇宙线事件的分析。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Trigger developments for the fluorescence detector of EUSO-TA and EUSO-SPB2
JEM-EUSO计划旨在通过观测地球大气层中广泛的空气簇射（EAS）产生的荧光来探测超高能宇宙射线（UHECR）。在该计划中，正在建造新一代任务，包括（i）将于2019年8月安装在国际空间站上的Mini-EUSO，（ii）升级地面望远镜EUSO-TA和（iii）第二次超压气球飞行（EUSO-SPB 2）。所有这些探测器都将配备一个专用的触发系统，该系统基于配备Xilinx Zynq设备的电路板，能够在三个不同的时间尺度上检测不同类型的事件：用于宇宙射线探测的微秒时间尺度（L1），用于像瞬态发光事件（TLE）这样的较慢事件的数百微秒时间尺度（L2），以及用于产生连续监测的数十毫秒时间尺度，甚至更慢的事件，如流星或核陨石。正在开发用于EUSO-TA和EUSO-SPB 2升级的L1触发逻辑，从已经为Mini-EUSO开发的逻辑开始，考虑到每个探测器的特性（光学系统、FOV、帧长度）。特别地，每个像素将具有将动态地适应于背景水平的独立阈值;必须满足关于阈值以上的像素的数量、位置和时间分布的预定条件，以便发出触发。本文将总结L1触发逻辑和当前执行的测试。
2019-09-12 astro-ph.IM
Machine Learning for the EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope Data Analysis
本文介绍了JEM-EUSO合作组的先进气球任务EUSO-SPB2的仪器配置与科研目标，综述了其数据分析中已部署的机器学习方法，并报告了荧光望远镜超高能宇宙射线参数重建的初步机器学习研究结果。
2023-08-25 astro-ph.IM
Implications of Mini-EUSO measurements for a space-based observation of UHECRs
本研究介绍了国际空间站上的Mini-EUSO任务的仪器参数与运行情况，分析其紫外观测结果对评估天基探测器研究超高能宇宙线潜力、估算曝光量的重要意义。
2023-08-26 astro-ph.IM physics.space-ph
Study of the calibration method using the stars measured by the EUSO-TA telescope
EUSO-TA是一个地面实验，放置在望远镜阵列站点的Black Rock Mesa，作为JEM-EUSO（极端宇宙空间天文台联合实验任务）计划的一部分。具有约10.6度x 10.6度视场的UV荧光成像望远镜由2304个像素（36个多阳极光电倍增管，每个64个像素）组成，以2.5微秒时间分辨率工作。带有两个菲涅尔透镜的实验装置允许与TA实验并行地测量超高能宇宙射线以及其他源，如闪电，紫外校准激光器的人工信号，流星和恒星。星星在作为点状光源穿过视场时增加像素计数。在这项工作中，我们讨论了EUSO荧光探测器的校准方法的基础上，从恒星的信号注册的EUSO-TA实验在几个运动。由于恒星的位置是已知的，信号的分析提供了一个机会，以确定探测器的指向精度。这可适用于空间或气球运载的EUSO任务。我们详细描述的分析方法，它提供了有关探测器参数的信息，如点扩散函数的形状，是执行绝对校准的EUSO相机的方式。
2021-12-18 astro-ph.IM
Estimation of the exposure for the air shower detection mode of EUSO-SPB1
EUSO-SPB 1是JEM-EUSO（极端宇宙空间观测站联合实验任务）计划的一个球载探路者任务。为期12天的飞行于2017年4月25日从新西兰开始，搭载美国宇航局的超压气球。由于具有探测EeV能量空气簇射的能力，在南太平洋上空约16- 30公里处，使用一台1平方米的双菲涅耳透镜紫外敏感望远镜（配备快速读出电子设备）以空气簇射探测模式进行了约30小时的数据采集。使用各种方法，我们寻找空气簇射事件。到目前为止，还没有发现空气簇射事件。根据空气簇射和探测器模拟以及数值天气预报模型估计了有效照射量，特别是关于云的作用。与假设完全晴朗大气条件的情况相比，无论云的存在与否，超过60%的阵雨都是可探测的。本文的研究成果将应用于后续的JEM-EUSO计划中的寻路器和未来的全尺寸飞行任务。
2019-09-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
JEM-EUSO Collaboration contributions to the 38th International Cosmic Ray Conference
JEM-EUSO合作在第38届国际宇宙射线会议中展示了其研究成果和贡献。
2026-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Implications of Mini-EUSO measurements for a space-based observation of UHECRs
本文介绍国际空间站上JEM-EUSO计划首个任务Mini-EUSO的仪器参数与观测能力，分析其紫外测量结果对评估天基探测器研究UHECRs潜力的意义，并据此估算计划中M-EUSO任务的曝光量。
2025-11-15 astro-ph.IM hep-ex
The JEM-EUSO Collaboration: Contributions to the 39th International Cosmic Ray Conference (ICRC2025)
JEM-EUSO协作在ICRC2025上提交了论文，展示了其在宇宙射线研究方面的最新成果和贡献。
2026-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
The EUSO@TurLab: Test of Mini-EUSO Engineering Model
TurLab设施是一个实验室，配有一个直径5米、深1米的旋转罐，位于都灵大学物理系。最初，它主要是为了研究不同尺度的系统，其中旋转在大气和海洋流动等流体行为中起着关键作用。在过去几年中，TurLab设施被用于进行与利用荧光技术从空间观测极能宇宙射线有关的实验。例如，在JEM-EUSO任务的情况下，漫射夜间亮度和人造光源可以在望远镜视场内的时间和空间上发生显着变化。已在TurLab对微型EUSO工程模型（微型EUSO EM）的焦面进行了测试，在光电探测器模块（PDM）中实现了1级（L1）和2级（L2）触发逻辑。还进行了一些试验，探讨是否有可能将类似于EUSO的探测器用于其他类型的应用，如空间碎片监测和成像探测器。在EUSO@TurLab项目中获得的这些不同主题的测试和结果。
2019-09-05 astro-ph.IM
Results and performance of the Mini-EUSO telescope on board the ISS
本文报告国际空间站上Mini-EUSO望远镜前四年的运行结果与性能，该望远镜用于验证JEM-EUSO观测原理，可探测超高能宇宙线簇射、大气瞬态发光事件、流星及夜间地球紫外辐射。
2023-09-19 astro-ph.IM
Five Years of Mini-EUSO Observations from the ISS: Summary of Key Results
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所罗马托尔维尔加塔分部）
Mini-EUSO通过国际空间站五年观测，首次系统研究了空间闪电现象及陨石，揭示了精灵等瞬态发光事件的动态特性。
2026-01-16 astro-ph.IM
The current status of orbital experiments for UHECR studies
目前正在研制两种极端能量宇宙射线轨道探测器：（一）带有反射光学系统（镜子）的TUS和KLYPVE;（二）带有高透射率菲涅尔透镜的JEM-EUSO。它们将覆盖比现有的地面阵列大得多的区域，并几乎均匀地监测天球。TUS探测器是SINP MSU与几个俄罗斯和外国机构合作开发的开创性任务。它具有相对较小的视野（+/-4.5度），相当于6.4x10^3平方公里的地面面积。该望远镜由一个菲涅尔型聚光镜（约2平方米）和一个光接收器（16 × 16光电倍增管矩阵）组成。它将部署在罗蒙诺索夫卫星上，目前正处于飞行前测试的最后阶段。最近，SINP MSU开始了安装在国际空间站俄罗斯部分的KLYPVE项目。该探测器的光学系统包含一个较大的主镜（10平方米），可以降低能量阈值。总有效视场将至少为+/-14度，以超过现有地面实验的年曝光量。目前正在考虑探测器的几种配置。最后，JEM-EUSO是一种宽视场（+/-30度）探测器。光学系统由两个外径为2.65 m的曲面双面菲涅耳透镜、一个精密衍射中间透镜和一个光瞳组成。紫外光子被聚焦到由近5000个多阳极光电倍增管组成的焦面上。它是由一个大型国际合作开发的。所有三个轨道探测器由于对各种大气现象进行连续监测而具有多用途的特点。报告了TUS和KLYPVE任务的发展现状，并与JEM-EUSO项目进行了简要比较。
2015-05-26 astro-ph.IM
The integration and testing of the Mini-EUSO multi-level trigger system
微型EUSO望远镜是由JEM-EUSO协作组设计的，目的是从低地球轨道国际空间站的有利位置观测地球的紫外线辐射。该飞行任务的主要目标是绘制地球的紫外线图，从而提高未来欧盟空间观测组织实验的技术准备水平，并为从空间探测极能宇宙射线奠定基础。由于其高时间分辨率为2.5 us，Mini-EUSO能够探测地球大气层中的各种紫外线现象。为了最大限度地提高飞行任务的科学回报，有必要在不同的时间尺度上对数据选择实施多级触发逻辑。这一逻辑是飞行任务成功的关键，因此必须在发射前进行彻底的测试并仔细地纳入数据处理系统。本文介绍了触发器设计背后的动机，并详细介绍了逻辑的集成和测试。
2017-11-07 astro-ph.IM physics.ins-det
The EUSO-TA ground-based detector: results and perspectives
本文介绍 EUSO-TA 地面紫外望远镜的探测结果与升级进展，其已探测到 9 个超高能宇宙线事例并验证了 JEM-EUSO 设计，EUSO-TA2 升级将支持更频繁的专门观测。
2023-09-16 astro-ph.IM
The Data Processor of the EUSO-SPB2 Telescopes
本文介绍了EUSO-SPB 2（Extreme Universe Space Observatory on a Super Pressure Balloon，Mission Two）望远镜的数据处理器（DP）。EUSO-SPB2是JEM-EUSO关于超长持续时间气球的科学计划的延续，始于EUSO-SPB1任务。EUSO-SPB2将搭载两台望远镜。一个是荧光望远镜，设计用于通过大气中簇射的紫外荧光发射来探测高能宇宙射线;另一个测量来自较低能量宇宙射线和其他光学背景的直接切伦科夫光发射，用于宇宙成因的τ中微子探测。DP是电子系统的组成部分，为两台望远镜中的每一台进行数据管理和仪器控制。DP控制前端电子设备，通过GPS系统用到达时间和有效载荷位置标记事件，为事件的时间同步提供信号，并测量望远镜的活时间和死时间。此外，它还管理用于数据存储的大容量存储器，并执行内务监控和控制通电和断电序列。由于超压气球可能在空中停留长达100天，因此对电子设备和数据处理的要求非常严格。DP在高海拔的非加压环境中运行，这对散热提出了技术挑战。在本文中，我们描述了系统的主要组成部分和设计开发的新任务。
2019-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of UV light emission of the nighttime Earth by Mini-EUSO for space-based UHECR observations
JEM-EUSO（极端宇宙空间天文台联合实验任务）计划旨在利用宽视场荧光探测器实现超高能宇宙射线（UHECR）观测。来自大气层的紫外光发射，如地球表面的气辉和人为光，是天基UHECR观测的主要背景。Mini-EUSO任务自2019年以来一直在国际空间站（ISS）上运行，这是该计划的第一次天基实验。Mini-EUSO仪器由一个25 cm折射光学器件和光电探测器模块组成，光电探测器模块具有2304像素阵列的多阳极光电倍增管。在国际空间站的最低点窗口上，该仪器能够连续监测约300公里x300公里的区域。在目前的工作中，我们报告的初步结果，测量的紫外光在夜间地球使用的Mini-EUSO数据下行到地面。我们在国际空间站轨道下方绘制了本地和全球的紫外光分布图。还进行了模拟以表征仪器对漫射背景光的响应。我们讨论了这种光对天基UHECR观测和Mini-EUSO科学目标的影响。
2021-12-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tests and characterisation of the KI trigger for fast events on the EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope
本文介绍EUSO-SPB2荧光望远镜的电荷积分通道及其新KI触发器，用于探测极短强光脉冲，并报告了实验室和TurLab测试结果及任务实施情况。
2023-10-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Results of the EUSO-SPB1 flight
在极端宇宙空间观测台联合实验飞行任务协作范围内开发的天基光学宇宙射线探测器方面的最新和最先进的努力是极端宇宙空间观测台的超压气球飞行任务。EUSO-SPB 1仪器寻找由探测器能量阈值\unit [3]{EeV}以上的大范围空气簇射发射的紫外光。\\该探测器于2017年在新西兰瓦纳卡发射，作为NASA SPB的机会任务。在太平洋上空的12天飞行中，在空气簇射探测模式下采集了超过27小时的数据。除了概述仪器和任务细节外，我们还将展示飞行的数据分析结果。研究了搜索航迹和其他感兴趣的信号的方法，并将其应用于揭示不同类型事件的飞行数据集。但是没有发现宇宙射线候选者的明显轨迹。这一结果与飞行后进行的详细模拟研究一致，包括不同的条件。飞行的红外相机和天气预报模型的数据被用来确定望远镜FoV内的云状况。在这次会议上，还在各种单独的贡献中讨论了所提出的结果。在这次飞行中获得的经验对于计划于2022年发射的后续任务EUSO-SPB 2的准备至关重要。
2019-09-06 astro-ph.IM hep-ex
Laser test with Mini-EUSO
Mini-EUSO（极端宇宙空间天文台）是一个小型宇宙射线探测器原型，将测量地球的紫外线辐射和其他太空大气现象。它将被放置在国际空间站（ISS）的一个紫外线透明窗口后面。计划于今年（2019年）推出。Mini-EUSO由多阳极光电倍增管（MAPMT）相机和$25$ cm直径菲涅耳透镜系统组成，具有\ang{44}视场（FoV）、$6.5$ km $^2$地面空间分辨率和$2.5\ μ$ s时间分辨率。原则上，Mini-EUSO将对能量高于$10^{21}$ eV的宇宙射线的广泛空气簇射（EAS）敏感。一个可移动的、可操纵的紫外激光系统将被用来测试Mini-EUSO的预期能量阈值和性能。该激光系统将被驱动到美国西部的偏远地区，并在国际空间站在黑夜期间经过头顶时瞄准Mini-EUSO的视野。它将发射脉冲$355$ nm UV激光，以在检测器中产生短的光速轨迹。该轨迹的亮度将类似于由高达$10^{21}$ eV的宇宙射线产生的EAS的轨迹。激光能量可选择，最大值约为每脉冲$90$ mJ。能量校准因子在$5\ \% $内稳定。激光系统和Mini-EUSO的特性已在JEM-EUSO OffLine软件框架内实现，激光模拟研究正在进行中，以确定执行现场测量的最佳方式。
2019-09-10 astro-ph.IM hep-ex
The JEM-EUSO Mission: Status and Prospects in 2011
JEM-EUSO合作对第32届国际宇宙线会议的贡献，北京，2011年8月。
2012-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
An end-to-end calibration of the Mini-EUSO detector in space
本文介绍了Mini-EUSO探测器在ISS上的端到端校准，通过紫外闪光灯现场活动获取数据，并与考虑大气衰减和光学效率等因素的预期总体效率进行比较。
2023-10-11 astro-ph.IM
An evaluation of the exposure in nadir observation of the JEM-EUSO mission
我们评估了国际空间站日本实验舱上的极端宇宙空间天文台JEM-EUSO进行最低点观测期间的曝光量。作为从太空探索极端能量宇宙的任务，JEM-EUSO将监测地球的夜间大气层，记录由超高能宇宙射线引发的大范围空气簇射产生的紫外线轨迹。在目前的工作中，我们讨论了空间观测的特殊性，我们计算的年度曝光在天底观测。这些结果是基于对预期触发孔径和观测占空比的研究，以及对云和不同类型背景光的影响的调查。我们表明，每年的曝光量是约一个数量级高于目前运行的地面观测站。
2013-05-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Mini-EUSO engineering model: tests in open-sky condition
Mini-EUSO是一个紫外线望远镜，将在国际空间站上向下观察地球大气层。通过设计属于JEM-EUSO方案的超高能宇宙射线荧光探测器，它将通过观测瞬变发光事件、精灵和闪电等大气现象以及来自地球的流星和生物发光，绘制第一幅地球紫外线图。从地面发射的激光产生的漫射光，模拟了氮分子在大范围空气簇射穿过大气层时发出的荧光，可以用来验证这种探测器观测超高能宇宙射线的能力。为了验证为Mini-EUSO开发的电子设备和触发算法，已经建造了一个缩小版的望远镜，其焦面为原始焦面的1：9，透镜直径为2.5厘米。对Mini-EUSO工程模型进行了实验室试验和露天试验。在本文中，我们报告的观测结果的夜空，其中包括检测的恒星，流星，行星和火箭的身体反射太阳光。还报告了观察城市灯光的有趣结果。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Study of multiple ring ELVES with the Mini-EUSO telescope on-board the International Space Station
本研究利用国际空间站搭载的Mini-EUSO望远镜，以2.5微秒时间分辨率观测约30个大气现象ELVES，通过专用算法深入分析其电光动力学与形态特征，助力理解该类电离层发光现象。
2023-10-04 astro-ph.IM physics.ao-ph
Weather Research and Forecasting) model and radiative methods for cloud top height retrieval along the EUSO-SPB1 trajectory
极端宇宙空间观测-超压气球（EUSO-SPB 1）是JEM-EUSO计划的开拓者，该计划旨在从近空间观测超高能宇宙射线（UHECR）。它于2017年4月25日UTC从瓦纳卡（新西兰）发射，并在南太平洋飞行12天后终止。良好的大气条件和云的属性，如云顶高度（CTH）的知识，是正确重建的能量和几何形状的空气簇射的宇宙射线通过大气层。用于检索CTH的方法之一是基于数值天气预报模式。在这项工作中，我们特别考虑天气研究和预报（WRF）模型。第一个模型测试的WRF参数化的基本过程，应用一个自上而下的指导算法的基础上两个数量：云分数和光学深度。然后，将经过验证的程序应用于SPB 1轨迹，在飞行的日子里每隔10分钟检索CTH。通过每天一次的中分辨率成像光谱仪（MODIS）卫星图像的分析数据进行比较，以了解该方法的可靠性。检索CTH的另一种方法是所谓的辐射方法，其允许计算云顶温度（CTT）。将CTT转化为CTH需要垂直温度分布。在没有无线电探空的情况下，WRF可以提供垂直温度分布。然后进行从CTT到CTH的转换。
2019-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Mini-EUSO mission to study Earth UV emissions on board the ISS
Mini-EUSO是一个从国际空间站在紫外波段观测地球的望远镜。它是JEM-EUSO计划的一部分，为未来更大的任务铺平了道路，如KEUSO和POEMMA，主要致力于从太空观测超高能宇宙射线。Mini-EUSO能够观测能量超过10^21 eV的超高能宇宙射线产生的广泛空气簇射，并探测地面激光产生的人工簇射。该飞行任务的其他主要科学目标是寻找核质和奇异夸克物质，研究大气现象，如瞬变发光事件、流星和流星体，观测海洋生物发光和人造地球卫星及人造空间碎片。Mini-EUSO将通过俄罗斯Zvezda舱中朝向天底的紫外线透明窗口，在紫外线范围（290 - 430纳米）内绘制夜间地球图，空间分辨率约为6.3公里，时间分辨率为2.5微秒。该仪器于2019年8月22日从拜科努尔航天发射场发射，基于采用两个菲涅耳透镜的光学系统和由36个多阳极光电倍增管组成的焦面，每个64个通道，共2304个通道，具有单光子计数灵敏度和44度的总视场。Mini-EUSO还包含两个辅助相机，以补充近红外和可见光范围内的测量。在本文中，我们描述了探测器，并提出了在第一个月的操作中观察到的各种现象。
2020-10-05 astro-ph.IM hep-ex
Observation of ELVES with Mini-EUSO telescope on board the International Space Station
Mini-EUSO是一个探测器，从国际空间站通过俄罗斯Zvezda舱中一个对紫外线辐射透明的朝向天底的窗口在紫外线波段观测地球。Mini-EUSO主探测器由一个光学系统组成，该光学系统具有两个菲涅耳透镜和一个焦面，该焦面由36个Hamamatsu多阳极光电倍增管阵列组成，总共2304个像素，具有单光子计数灵敏度。该望远镜还包含两个辅助相机，在近红外和可见光范围内，以补充这些带宽的测量。该仪器的视场为44度，在地球表面的空间分辨率约为6.3公里，在电离层的空间分辨率约为4.7公里。该望远镜在不同的时间尺度上探测宇宙、大气和陆地来源的紫外线辐射，从几微秒开始。在2.5微秒的最快时间尺度上，迷你型EUSO能够观测到作为瞬态发光事件的大气现象，特别是ELVES，当云内闪电产生的电磁波与电离层相互作用时，发生这种现象，电离层电离并产生明显的超光速膨胀环，长达100公里，持续约100微秒。这些高能量的快速事件已经被观察到与地面伽马射线闪光一起产生，因此对其特征（速度，半径，能量......）进行了详细的研究。对于理解这些现象至关重要。在本文中，我们提出的观测能力的ELVE检测的Mini-EUSO和具体的ELVE特征的重建和研究。
2021-12-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observation of night-time emissions of the Earth in the near UV range from the International Space Station with the Mini-EUSO detector
Mini-EUSO（极端宇宙空间天文台多波长成像新仪器）是一台自2019年起从国际空间站观测地球的望远镜。该仪器采用菲涅耳透镜光学系统，焦面由36个多阳极光电倍增管组成，每个光电倍增管有64个通道，共2304个通道，具有单光子计数灵敏度。Mini-EUSO还包含两个辅助相机，以补充近红外和可见光范围内的测量。该飞行任务的科学目标包括寻找能量超过10 $^{21}$ eV的超高能宇宙射线产生的大范围空气簇射、寻找核质和奇异夸克物质，直至研究瞬变发光事件、流星和流星体等大气现象。Mini-EUSO可以在近紫外波段（290-430纳米）绘制夜间地球图，空间分辨率约为6.3公里（全视场44°），最大时间分辨率为2.5 $μ$ s，通过俄罗斯Zvezda舱中面向天底的紫外透明窗口观测我们的地球。探测器以2.5 $μ$ s和320 $μ$ s的采样率保存触发的瞬态现象，并以40.96 ms标度连续采集。在本文中，我们讨论了探测器的响应和平场和校准程序。使用40.96毫秒的数据，我们提出了$\simeq$ 6.3公里分辨率的夜间地球地图在紫外波段，并报告各种排放的人为和自然的起源。我们测量了海洋和地面上没有月亮的黑夜的电离层气辉发射，研究了云、月光和人造（城镇、船只）灯光的影响。除了为研究自然光和人造光的长期变化铺平道路外，我们还估计了未来UHECR探测器的观测寿命。
2022-12-05 astro-ph.IM
The Mini-EUSO telescope on board the International Space Station: Launch and first results
Mini-EUSO是2019年在国际空间站上发射的望远镜，目前位于空间站的俄罗斯部分。这次飞行任务的主要科学目标是寻找核质和奇异夸克物质，研究大气现象，如瞬变发光事件、流星和流星体，观测海洋生物发光现象，以及观测人造地球卫星和人造空间碎片。它还能够观测能量超过10 $^{21}$ eV的超高能宇宙射线产生的广泛空气簇射，并探测地面激光产生的人工簇射。Mini-EUSO可以在紫外线范围（290 - 430纳米）内绘制夜间地球的地图，空间分辨率约为6.3公里，时间分辨率为2.5 $μ$秒，通过俄罗斯Zvezda舱中面向天底的紫外线透明窗口观测我们的星球。该仪器于2019年8月22日从拜科努尔航天器发射场发射，基于采用两个菲涅耳透镜的光学系统和由36个多阳极光电倍增管组成的焦面，每个64个通道，共2304个通道，具有单光子计数灵敏度和44个$^{\circ}$的总视场。Mini-EUSO还包含两个辅助相机，以补充近红外和可见光范围内的测量。在本文中，我们描述了探测器，并提出了在第一年的操作中观察到的各种现象。
2022-01-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Mini-EUSO experiment to study UV emission of terrestrial and astrophysical origin onboard of the International Space Station
Mini-EUSO将在紫外线范围（300 - 400 nm）内观测地球，提供研究各种大气事件的机会，如瞬态发光事件（TLEs），流星和海洋生物发光。此外，它的目标是寻找高于$10^{21}$ eV的超高能宇宙射线（UHECR）和奇异夸克物质（SQM）。该探测器预计将于2019年8月发射到国际空间站，并从国际空间站的Zvezda模块的紫外透明窗口以最低点模式观察地球。该仪器包括一个具有大视场的紧凑型望远镜（$44^{\circ}$），该望远镜基于采用两个菲涅尔透镜进行光收集的光学系统。光聚焦到36个多阳极光电倍增管（MAPMT）的阵列上，总共2304个像素，并且所产生的信号通过机载电子子系统转换成数字、处理和存储。除了主探测器外，Mini-EUSO还包含两个辅助相机，用于近红外（1500 - 1600 nm）和可见光（400 - 780 nm）范围内的互补测量，以及一个8x8 SiPM成像阵列。
2019-09-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
The EUSO-SPB2 Cherenkov Telescope -- Flight Performance and Preliminary Results
本文介绍EUSO-SPB2切伦科夫望远镜，其采用施密特光学和SiPM相机，用于在最高海拔成像大气簇射以探测超高能中微子，并报告飞行性能与初步结果。
2023-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
The Camera and Readout for the Trinity Demonstrator and the EUSO-SPB2 Cherenkov Telescope
本文介绍了一款用于探测掠地 PeV 至 EeV 级 tau 中微子的模块化硅光电倍增管相机，详细阐述了为 Trinity Demonstrator 和 EUSO-SPB2 制造的两台液冷相机的概念设计、硬件配置及表征测试与校准结果。
2024-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A data processing system for balloon-borne telescopes
JEM-EUSO协作旨在研究来自太空的超高能宇宙射线（UHECR）。为了实现这一目标，已经制定了一系列的探路者任务，以证明观测原理，并提高仪器的技术准备水平。其中，EUSO-SPB 2（超压气球上的极端宇宙空间观测站，任务二）预计将在超长持续时间气球上发射两台望远镜。一个是荧光望远镜，旨在通过大气中阵雨的紫外荧光发射来探测UHECR。另一个测量来自低能量宇宙射线和其他光学背景的直接切伦科夫光发射，用于宇宙成因的τ中微子探测。在本文中，我们描述的数据处理系统已被设计来执行数据管理和仪器控制的两台望远镜。它是一个综合体，控制前端电子设备，通过全球定位系统用到达时间和有效载荷位置标记事件，为事件的时间同步提供信号，并测量望远镜的活时间和死时间。此外，数据处理系统管理用于数据存储的大容量存储器，执行内务监控，并控制电源打开和关闭序列。NASA超压计划的目标飞行时间为100天，因此，对电子设备和数据处理的要求相当严格。该系统在高海拔的无压环境中运行，这对散热提出了技术挑战。
2020-10-29 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Extreme Universe Space Observatory on a Super Pressure Balloon 1 calibration: from the laboratory to the desert
超级压力气球1（EUSO-SPB 1）仪器上的极端宇宙空间天文台于2017年4月由美国宇航局在新西兰瓦纳卡发射，作为一项机会任务。该探测器是作为极端宇宙空间天文台联合实验任务（JEM-EUSO）方案的一部分开发的，该方案旨在建立一个天基超高能宇宙射线望远镜，其主要目标是通过亚轨道空间的荧光技术首次观测超高能宇宙射线。EUSO-SPB 1仪器是一个折射望远镜，由两个1米$^2$菲涅尔透镜组成，焦平面上有一个高速紫外线照相机。该相机具有2304个单独的像素，能够以2.5 $μ$ s的时间分辨率进行单个光电子计数。在地面上进行了详细的性能研究，包括校准。我们分别在实验室中评估了光电探测器模块（PDM）和光学系统的性能。2016年9月，在美国犹他州西沙漠的望远镜阵列（TA）现场进行了一次现场活动期间，对该仪器进行了端到端测试。活动持续了8个晚上。在这篇文章中，我们提出了飞行前的实验室和现场测试的结果。基于在现场进行的测试，确定EUSO-SPB 1具有11.1 $^\circ$的视场和10%的绝对光电检测效率。我们还测量了使用激光束获得50%触发效率所需的光通量。这些测量对于我们进行准确的飞行后事件率计算以验证我们的宇宙射线搜索至关重要。激光束也被用来估计重建的角分辨率。最后，我们在发射前在发射场进行了飞行配置的平场测量，提供了优于6%的焦面均匀性。
2020-11-19 astro-ph.IM hep-ex
