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
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
Prospects of detecting a large-scale anisotropy of ultra-high-energy cosmic rays from a nearby source with the K-EUSO orbital telescope
KLYPVE-EUSO（K-EUSO）是计划中的超高能宇宙射线轨道探测器，将部署在国际空间站上。预计K-EUSO在天球上的照射量是均匀的，在两年的飞行任务中，在57 EeV以上的能量下记录120至500个UHECR。我们采用TransportCR和CRPropa 3软件包来估计用K-EUSO探测来自附近源的超高能宇宙射线的大尺度各向异性的前景。附近的活动星系核半人马座A、M82、NGC 253、M87和天炉座A被认为是UHECR的可能来源。为了确定性，选择了Kachelriess、Kalashev、Ostapchenko和Semikoz（2017）提出的河外宇宙射线和中微子的极小模型。我们证明，观察$\gtrsim300$事件将允许检测一个大规模的各向异性提供的分数从源事件是$\simeq$ 10- 15%，取决于一个特定的源具有高的置信水平。阈值分数随着样本量的增加而减小。我们还讨论了如果一个overdensity起源于附近的源可以观察到在脚踝周围的情况下，发现一个类似的各向异性超过57 EeV。结果是通用的，并为其他未来的实验与均匀曝光的天球。
2019-08-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Science and mission status of EUSO-SPB2
超压气球II上的极端宇宙空间观测站（EUSO-SPB 2）是第二代平流层气球仪器，用于通过荧光技术探测超高能宇宙射线（UHECR，E > 1 EeV）和通过切伦科夫发射探测甚高能中微子（VHE，E > 10 PeV）。EUSO-SPB 2是一个探索者任务，用于像提议的极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）这样的仪器。这样一个天基观测站的目的是测量具有高统计和均匀曝光的超高能电子回旋共振和超高能电子对撞机中微子。EUSO-SPB 2设计有两个施密特望远镜，每个望远镜都针对各自的观测目标进行了优化。荧光望远镜观察最低点以测量UHECR引起的广泛空气簇射（EAS）的荧光发射，而切伦科夫望远镜则针对快速信号（$\sim$ 10 ns）和地球边缘附近的点进行了优化。这使得切伦科夫光的测量从EAS引起的地球掠过VHE中微子，如果指向略低于肢体或从UHECR，如果观察略高于。EUSO-SPB 2的预计发射日期为2023年春季，发射地点为新西兰瓦纳卡，目标持续时间长达100天。这样的飞行将提供数千个VHECR切伦科夫信号，以及数十个UHECR荧光轨迹。这两种事件以前都没有从轨道或亚轨道高度观察到，因此EUSO-SPB 2对于向天基仪器迈进至关重要。它还将增强对两种检测技术的潜在背景信号的理解。本文将简要介绍探测器和飞行任务的现状及其科学目标。
2021-12-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analysis of above-the-limb Cosmic Rays for EUSO-SPB2
本文分析EUSO-SPB2的切伦科夫望远镜测量地球地平线以上宇宙射线的能力，利用EASCherSim模拟更新事件率估计，考虑触发效率、稀薄大气中簇射纵向发展和磁场建模改进，并与初步飞行数据比较。
2023-10-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview of Cherenkov Telescope on-board EUSO-SPB2 for the Detection of Very-High-Energy Neutrinos
我们目前的切伦科夫望远镜的发展状况，将飞行的长期气球飞行，极端宇宙空间观测站超压气球2（EUSO-SPB 2）。EUSO-SPB 2是一项经批准的NASA气球任务，计划于2023年飞行，是极端多信使天体物理探测器（POEMMA）的前身，后者是天体物理探测级任务的候选者。EUSOSPB 2上的切伦科夫望远镜的目的是对未来天基中微子探测器的已知和未知背景源进行分类。此外，我们将使用掠地技术来寻找极高能（VHE）τ中微子在肢体以下（E > 10 PeV）和观察空气淋浴从宇宙射线肢体以上。0.785 m^2切伦科夫望远镜配备了一个512像素的SiPM相机，覆盖12.8° x 6.4°（水平x垂直）的视场。相机信号用100 MS/s读出系统数字化。在本文中，我们讨论了望远镜的发展，相机集成，相机响应的模拟研究的现状。
2021-09-04 astro-ph.IM
Calibration of the EUSO-TA detector with stars
极端宇宙空间观测站-望远镜阵列（EUSO-TA）是一个地面实验，是JEM-EUSO（联合实验任务-极端宇宙空间观测站）的一部分，专门用于与望远镜阵列（TA）实验并行观测超高能宇宙射线（UHECR）。EUSO-TA操作的主要目标是测试硬件和校准EUSO探测器，以获得宇宙射线观测的最佳性能。除了中央激光设施（CLF）、移动激光器和紫外二极管等人工源校准外，来自恒星的天然信号也可用作校准源。这项工作提出了EUSO-TA探测器的校准结果。讨论了大气和探测器参数对恒星观测的影响。考虑到恒星是具有已知紫外辐射参数的点源，估计了来自恒星的信号幅度以及EUSO-TA探测器的点扩散函数。这种独特的校准方法可用于JEM-EUSO计划的未来任务，如EUSO-SPB2（超压气球）。
2019-09-11 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
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
Thin and thick cloud top height retrieval algorithm with the Infrared Camera and LIDAR of the JEM-EUSO Space Mission
一个多世纪以来，宇宙射线的起源一直是个谜。JEM-EUSO是一个先驱天基望远镜，将设在国际空间站，其目的是通过观测大气层探测超高能宇宙射线和极高能宇宙射线。与地面望远镜不同，JEM-EUSO将从上方进行观察，因此，为了在多云条件下正确重建UHECR，JEM-EUSO的一个关键要素是大气监测系统（AMS）。该AMS包括一个空间合格的双光谱红外相机，将提供JEM-EUSO视场（FoV）中的云层覆盖范围和云顶高度，以及一个激光雷达，将测量拍摄方向的大气光学深度。在本文中，我们将解释云的影响，为确定的UHECR到达方向。此外，由于云顶高度的反演是关键的，在多云条件下的UHECR和EHECR事件的分析，反演算法，满足技术要求的JEM-EUSO红外相机重建云顶高度目前的报告。
2015-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
EUSO-SPB2 Telescope Optics and Testing
极端宇宙空间观测站-超压气球（EUSO-SPB 2）任务将发射两台定制的望远镜，这两台望远镜采用施密特光学系统，以测量PeV和EeV尺度的宇宙射线的大范围空气簇射的切伦科夫和荧光发射，并寻找τ中微子。这两个望远镜都有1米直径的孔径和紫外/紫外可见光灵敏度。切伦科夫望远镜使用双焦镜段对准，以区分撞击相机的直接宇宙射线与来自望远镜外部的切伦科夫光。望远镜集成和实验室校准将在科罗拉多州进行。为了估计集成望远镜的点扩散函数和效率，正在制造一个提供1米直径平行光束的测试光束系统。完全集成的仪器的端到端测试将在犹他州沙漠的黑暗地点使用宇宙射线、恒星和人造光源进行。激光轨迹长期以来一直用于表征荧光检测器在该领域的性能。对于EUSO-SPB 2，通过使用激光器和望远镜都可操纵的双动态激光雷达配置，预计将改进包括气溶胶衰减校正的方法。我们计划在2021年秋季和2022年春季进行这些现场测试，以适应EUSO-SPB 2计划于2023年在新西兰瓦纳卡发射。
2021-12-17 astro-ph.IM
EUSO-SPB1: Flight data classification and Air Shower Search Results
超压气球上的极端宇宙空间天文台（EUSO-SPB 1）是JEM-EUSO合作的第二个气球探路者。这是一架指向最低点的紫外线望远镜，旨在透过超高能宇宙射线（UHECR）的荧光发射观测空气簇射。它于2017年4月24日从新西兰瓦纳卡的NASA气球发射场发射。在其飞行期间，EUSO-SPB 1在12个无月的夜晚收集数据，直到任务结束。在本文中，我们提出了触发数据中发现的事件，同时寻找空气淋浴。我们将这些事件分为不同的人群，我们讨论其特征和起源。我们表明，我们的触发事件的大多数是直接宇宙射线击中探测器。在该分析中未发现空气簇射候选物。
2019-09-18 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
EUSO@TurLab project in view of Mini-EUSO and EUSO-SPB2 missions
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地下四层。在过去几年中，我们利用该设施进行了与利用荧光技术从空间观测极能宇宙射线有关的实验，用于JEM-EUSO任务，主要目的是测试触发逻辑的响应。在任务中，漫射的夜间亮度以及人工和自然光源在望远镜的视场（FoV）中会在时间和空间上发生显着变化。因此，在这样的环境下验证探测器的性能和测试触发逻辑是非常必要的。通过水箱旋转，再现了具有不同光学特性的各种陆地表面，如海洋，陆地，森林，沙漠和云层，以及人工和自然光源，如城市灯光，闪电和流星一个接一个地经过探测器FoV。由于水箱位于非常黑暗的地方，因此可以在光学控制的环境下进行测试。使用自2019年以来在国际空间站上拍摄的Mini-EUSO数据，我们将报告TurLab和国际空间站测量结果之间的比较，以便在TurLab进行未来的实验。此外，在今后几个月里，我们将开始测试EUSO-SPB 2任务的触发逻辑。我们还报告了这方面的计划和现状。
2021-12-23 astro-ph.IM
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
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
Calibration and testing of the JEM-EUSO detectors using stars observed in the UV band
本文提出利用地面观测中记录的紫外波段恒星信号对JEM-EUSO探测器进行绝对校准和状态测试，并基于EUSO-TA与EUSO-TA2实验数据验证了该方法的可行性。
2023-09-16 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 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
Simulations studies for the Mini-EUSO detector
Mini-EUSO是JEM-EUSO计划的一项任务，自2019年8月起在国际空间站上飞行。自2019年10月首次数据采集以来，已进行了超过35次会议，共计52小时的观察。该探测器一直在夜间对地球进行紫外波段观测，并探测到各种瞬态源，所有这些都是通过蒙特卡罗模拟模拟的。Mini-EUSO还能够探测流星和潜在的空间碎片，我们对这些事件进行了模拟，以估计它们对未来太空宇宙射线科学任务的影响。我们在这里展示了在这个框架中进行的模拟工作的例子，以分析迷你EUSO数据。研究了Mini-EUSO对超高能宇宙线簇射的预期响应。估算了Mini-EUSO的效率曲线与初级能量的函数关系，并确定了宇宙射线的能量阈值在10^{21} eV以上。我们比较了任务期间检测到的几个瞬态事件的形态与宇宙射线模拟，并排除了它们可能是由于宇宙射线阵雨。为了验证探测器的能量阈值，正在使用一个地面闪光器系统进行端到端校准。因此，我们实施了一个参数化的JEM-EUSO模拟框架，这样的闪光灯，并研究了检测器的响应相对于这样的来源。
2021-12-23 astro-ph.IM
Expected Performance of the EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope
极端宇宙空间观测站超压气球2号（EUSO-SPB 2）正在开发之中，将为未来的卫星飞行任务，包括极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）提供原型仪器。EUSO-SPB 2将由两台望远镜组成。第一个是正在研制的切伦科夫望远镜，以确定和估计未来在临边以下进行甚高能量（E>10 PeV）天体物理学中微子观测的背景源，以及临边以上宇宙射线感应信号（E>1 PeV）。第二个是正在开发的用于探测超高能宇宙射线的荧光望远镜。为了准备2023年的预期发射，已经进行了由初步实验室测量调整的广泛模拟，以了解FT能力。能量阈值估计为$10^{18.2}$ eV，并在考虑UHECR谱的形状时导致在$10^{18.6}$ eV处的最大检测率。此外，还根据模拟结果和以往EUSO任务的经验开发了机载软件。这包括在计算有限的飞行硬件上运行的1级触发器，以及基于深度学习的优先级算法，以适应气球的遥测预算。这些技术以后也可用于未来的空间飞行任务。
2021-12-14 astro-ph.IM
Study of the upgraded EUSO-TA performance via simulations
本文通过模拟研究评估升级后EUSO-TA地面荧光探测器在新触发算法和电子学配置下的性能，估计其超高能宇宙线探测极限和预期触发率，并为气球载探测器提供外推依据。
2023-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
From Ground to Space: An Overview of the JEM-EUSO Program for the Study of UHECRs and Astrophysical Neutrinos
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所罗马托尔维加塔分部）
JEM-EUSO计划通过多平台策略，结合地面和空间观测，研究超高能宇宙射线和天体物理中微子，旨在提升对这些罕见现象的探测能力。
2025-11-21 astro-ph.IM
EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope in-flight performance and preliminary results
本研究介绍了EUSO-SPB2任务中荧光望远镜的构造、预期性能与飞行情况，虽因飞行缩短未实现亚轨道紫外荧光测UHECRs的目标，但为后续POEMMA等卫星任务提供了基础。
2023-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
EUSO-SPB2: A sub-orbital cosmic ray and neutrino multi-messenger pathfinder observatory
下一代超高能宇宙射线（UHECR）和甚高能中微子观测站将解决这些粒子在最高能量下极低通量的挑战。EUSO-SPB 2（超高压望远镜上的极端宇宙空间观测站2）旨在为应对这一挑战的空间任务做准备。EUSO-SPB 2配备了两个望远镜：荧光望远镜，它将指向下方并测量能量超过2 EeV的UHECR空气簇射的荧光发射，以及切伦科夫望远镜（CT），它将指向地球边缘并测量能量超过1 PeV的宇宙射线的直接切伦科夫发射，以验证该技术。CT位于边缘下方，将搜索由中微子源的τ轻子衰变产生的切伦科夫发射，能量超过10 PeV，并研究此类事件的背景。EUSO-SPB 2飞行任务将在建立天基多信使观测站的道路上提供开创性的观测和技术里程碑。
2023-01-19 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
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
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
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 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
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
Development of a Cherenkov Telescope for the Detection of Ultrahigh Energy Neutrinos with EUSO-SPB2 and POEMMA
IceCube对天体物理中微子的探测和对超高能宇宙射线源模型的约束潜力为研制观测$10^7$ GeV以上中微子的仪器提供了动力。在探测超高能中微子的不同技术中，有一种是掠地技术。它利用了这样一个事实，即地球内部的τ中微子相互作用产生的τ可以从地面出现，并在大气中引发向上的粒子雨。粒子簇射和中微子可以通过测量簇射粒子的切伦科夫辐射和射电辐射来重建。在本报告中，我们讨论了我们正在进行的用于探测τ中微子的切伦科夫望远镜的开发，该望远镜将部署在极端宇宙空间天文台超压气球2（EUSO-SPB 2）上，并且是拟议的极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）任务的前体实验。POEMMA的目标是探测来自低地球轨道的高能宇宙射线和高能中微子。EUSO-SPB 2的1 m $^2$切伦科夫望远镜将使用硅光电倍增器，该光电倍增器耦合到基于TPC通用电子公司（AGET）开关电容器环形采样器ASIC的100 MS/s读出器。我们提出的光学，从我们的研究结果，以限定读出的概念和光子探测器和读出到望远镜的机械集成的设计。
2019-07-20 astro-ph.IM physics.ins-det
EUSO-TA fluorescence detector
EUSO-TA是探测超高能宇宙射线的天基JEM-EUSO飞行任务的一个探路者实验。EUSO-TA是一个高分辨率荧光望远镜，安装在望远镜阵列（TA）实验的Black Rock Mesa荧光探测器前面，位于美国犹他州。在技术援助地点，安装了一个用于校准目的的中央激光设施，因为它发射具有已知能量和几何形状的激光束。EUSO-TA由两个1 $\mbox{m}^2$菲涅尔透镜组成，视场为10.5°，将光线聚焦在光电探测器模块（PDM）上。PDM目前由36个Hamamatsu多阳极光电倍增管（MAPMT）组成，每个管有64个通道。前端读出由36个ASIC执行，两个FPGA板将数据发送到CPU和存储系统。该探测器于2015年2月安装。使用上述光源进行了测试，并对宇宙射线事件以及具有不同星等和颜色指数的恒星进行了观测。数据采集由TA荧光检测器触发，尽管自触发算法目前处于开发和测试的最后阶段。利用TA的大视场和表面探测器，重建了宇宙线簇射事件，并利用EUSO-Offline模拟了EUSO-TA探测器的响应。检测到的事件的模拟与数据进行比较，结果显示在这项工作中。
2017-01-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
EUSO-SPB2 Cosmic Ray Searches and Observations
EUSO-SPB2作为POEMMA任务先导，搭载两类望远镜相机开展空间宇宙线观测，虽因气球故障提前终止飞行，但切伦科夫通道探测到PeV量级宇宙线事件，验证了相关技术，为后续任务提供经验。
2025-09-05 astro-ph.IM
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\ \% $内稳定。激光系统和Mini-EUSO的特性已在JEM-EUSO OffLine软件框架内实现，激光模拟研究正在进行中，以确定执行现场测量的最佳方式。
2019-09-10 astro-ph.IM hep-ex
Sensitivity of orbiting JEM-EUSO to large-scale cosmic-ray anisotropies
空间观测极能（$\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
The Jem-Euso Mission
JEM-EUSO是一项空间科学任务，旨在探索宇宙的极端能量和物理学。它的仪器将观察地球的黑暗面，并将探测由超高能宇宙射线（10 ^18 eV以上的UHECR）或极高能宇宙射线（EHECR）粒子（例如，高于约10^20 eV）。像后者这样的高刚性粒子几乎是从它的起源通过我们银河系的磁场直线到达的，预计将使我们能够通过它的到达方向来追踪源位置。这种性质可以打开带电粒子新天文学的大门。在包括倾斜模式在内的五年运行中，JEM-EUSO将利用GZK截止光谱探测到至少1,000个E>7x10^19 eV的事件。它可以确定GZK到超GZK区的能谱和源位置，统计精度为百分之几。JEM-EUSO计划由氢转移飞行器（HTV）部署，并将连接到国际空间站的日本实验舱/曝光设施（JEM/EF）。日本宇宙航空研究开发机构已选定JEM-EUSO作为2010年代初至中期发射的JEM/EF第二阶段利用的候选飞行任务之一。
2009-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects of observing gamma-ray bursts with orbital detectors of ultra-high energy cosmic rays
TUS（跟踪紫外线装置）是第一个超高能宇宙射线轨道望远镜，它已证明这类仪器具有更广泛的能力，还可以探测流星、瞬时发光事件、人为辉光和地球大气层中发生的紫外线频率范围内的其他过程。在这封简短的信中，我们解决的问题，如果一个轨道UHECR探测器也可以注册伽马射线暴（GRB）通过荧光辉光照射的夜间大气。对费米GBM伽玛暴目录和几种有源和透视仪器的性能进行分析表明，具有与KLYPVE-EUSO（K-EUSO）或POEMMA望远镜相似的光学系统参数和适当的"\slow模式”触发器的探测器，平均每年只能观测到两个伽玛暴。POEMMA将在立体声模式下运行一年内记录多达3-4个伽玛暴。
2021-12-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
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
Implications of Mini-EUSO measurements for a space-based observation of UHECRs
Università di Torino & INFN Sezione di Torino（都灵大学与意大利国家核物理研究所都灵分部）；INFN sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所罗马托尔维加塔分部）
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 EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope for the Detection of Ultra-High Energy Cosmic Rays
EUSO-SPB2荧光望远镜于2023年飞行，利用下一代仪器从近空间探测超高能宇宙射线，虽未发现候选事件，但记录的数据为未来实验提供了探测器稳定性与大气紫外发射率的重要见解。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview and First Results of EUSO-SPB2
本文概述EUSO-SPB2任务，该任务从太空观测超高能宇宙射线和中微子，利用荧光和切伦科夫望远镜测量，旨在为未来多信使观测提供数据。
2023-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Extreme Universe Space Observatory on a Super-Pressure Balloon II Mission
超级压力气球II飞行任务极端宇宙空间观测站（EUSO-SPB 2）是下一代多信使天体物理学空间观测站的先驱。EUSO-SPB 2仪器将测量PeV和EeV尺度的宇宙射线，可以模拟地球边缘的τ中微子相互作用的光学背景，并搜索与南极脉冲瞬态天线（ANITA）报告的向上候选事件一致的光学特征。有效载荷目前处于设计和制造阶段，其特点是一对光学望远镜，孔径为1米。荧光望远镜将在紫外线中具有灵敏度，以EeV能量的广泛空气簇射为目标。切伦科夫望远镜将具有紫外/可见光灵敏度，以PeV能量的空气簇射为目标。计划发射日期为2022年。我们讨论了科学和任务，以及目前的状况。
2019-09-26 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
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
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
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
Simulating Geomagnetic Effects on Muons in Extensive Air Showers for the EUSO-SPB2 Mission
针对EUSO-SPB2任务，模拟μ子在地磁场中偏转对广延大气簇射的影响，发现切伦科夫信号可分离μ子成分，但尚无法确定CT能否观测到该效应。
2023-10-11 astro-ph.IM physics.space-ph
Current status of data center for cosmic rays based on KCDC
本文介绍了KCDC（KASCADE Cosmic Ray Data Centre）数据中心的现状，KCDC是一个开放的数据中心，其设计初衷是为了提供对位于卡尔斯鲁厄KIT的KASCADE-Grande宇宙射线实验所测量和分析的事件的开放访问。在德国-俄罗斯天体粒子数据生命周期倡议的框架中，我们扩展了KCDC，以提供对不同宇宙射线实验的访问，并使异构空气簇射数据的聚合和联合查询成为可能。在目前的谈话中，我们讨论的数据和元数据结构的描述，数据查询和合并的实施，以及第一个结果，包括位于通卡，俄罗斯，在这个共同的数据中心的实验数据。
2018-12-10 astro-ph.IM
