Programme scientifique d'observateurs invités de NEOSSat 1er cycle

Avis d'offre de participation

Période du cycle 1 : à

Date de publication : le

Date limite de la proposition : le

Table des matières

  1. Portée du programme
  2. La mission de NEOSSat
  3. Le programme d'observation
  4. Références
  5. Foire aux questions (FAQ)

1. Portée du programme

1.1 Aperçu

Figure 1 Représentation du microsatellite NEOSSat dans l'espace. (Source : Agence spatiale canadienne.)

L'Agence spatiale canadienne (ASC) sollicite le public à proposer leur projet concernant l'acquisition et l'analyse de nouvelles données scientifiques provenant du satellite spatial NEOSSat (Satellite de surveillance des objets circumterrestres). N'étant pas affecté par le cycle du jour et de la nuit et des conditions météorologiques, NEOSSat est en mesure d'effectuer de l'imagerie spatiale, incluant de l'imagerie photométrique avec suffisamment de précision pour exécuter de l'astérosismologie et d'autres analyses de variabilité de systèmes d'exoplanètes et stellaires. NEOSSat a déjà démontré son aptitude à réaliser de l'imagerie et de la photométrie de certains transits d'exoplanètes (voir les exemples dans l'Annexe A1). NEOSSat est également très bien adapté pour l'étude d'astéroïdes et de comètes géocroiseurs puisqu'il possède des capacités d'observer à proximité du Soleil et peut effectuer des mesures directes de parallaxe d'objets à proximité ou environnants compte tenu de son orbite autour de la Terre. Ceci est démontré dans les exemples présentés à l'Annexe A2 et à la Référence 4.C. Les observations astrométriques ont été présentées au Centre des planètes mineures (le code d'observatoire de NEOSSat est le C53).

Le but de cet AOP est d'offrir à la communauté scientifique la possibilité d'utiliser NEOSSat pour effectuer des observations sur une base compétitive. L'ASC ne prévoit pas accorder de subventions dans le cadre de cet avis d'offre de participation (AOP). Les candidats retenus pourront extraire leurs données du portail de données ouvertes de l'ASC. Aucune période d'exclusivité des données ne sera octroyée.

1.2 Répondre à cet AOP

S'il vous plaît, utiliser le formulaire de demande à l'Annexe B afin de détailler l'utilisation prévue de ce télescope spatial. Le formulaire ainsi que toutes questions concernant cet AOP devront être envoyés à l'adresse courriel suivante : ASC.NEOSSatScience.CSA@canada.ca.

Prenez note qu'aucune observation de la Terre, de satellites ou de débris spatiaux n'est acceptée.

2. La mission de NEOSSat

2.1 Aperçu de la mission

Le microsatellite canadien NEOSSat orbite dans un mode héliosynchrone à une altitude de 800 km au-dessus du terminateur de la Terre avec une période de 100 minutes (15 orbites par jour). Voici des caractéristiques de NEOSSat, dont certaines sont héritées de télescope spatial MOST : Un catalogue d'étoiles à bord permet d'acquérir rapidement n'importe quelles cibles dans le ciel, un déflecteur optique (baffle) allongé permet l'observation à de faibles angles par rapport au Soleil, il est aussi possible de faire un suivi précis d'objets en mouvement et, finalement, un obturateur permet l'obtention de noirs (dark images).

NEOSSat est composé d'un seul instrument, soit un télescope optique de 15 cm avec deux détecteurs CCD à transfert d'images de 1024×1024 pixels (Figure 2) sans filtre. Un des CCD est consacré au guidage de précision (suiveur stellaire) et l'autre est utilisé pour la science. Les caractéristiques techniques sont données dans le Tableau 1.

Tableau 1 Caractéristiques techniques de la charge utile de NEOSSat
Télescope 15 cm de diamètre, F/6 Rumak-Maksutov avec une lentille d'aplatissement de champ
Imageur Appareil CCD rétroéclairé AIMO E2V 47-20, 1024×1024 pixels
Domaine spectral 350 nm – 1050 nm (aucun filtre photométrique)
Maximum QE du système 78% à 600 nm
Champ de vision pour l'imageur scientifique 0.85 x 0.85 degré (possible sous-matrice pour augmenter la cadence)
Taille d'un pixel 13 x 13 μm
Échelle d'un pixel 3 arcsec/pixel
PSF Approx. 2 pixels LMH (FWHM)
Magnitude limite V~19.5 (empilement – stacking – ou 100 secondes d'exposition, après l'image post-traitée)
Déflecteur (baffle) 90 cm de long afin de limiter la lumière parasite du Soleil et de la Terre
Contraintes nominales des cibles
  • 45 deg. min de la séparation angulaire solaire (12 degrés min de la séparation angulaire solaire durant les éclipses orbitales)
  • 10 deg. au-dessus du limbe illuminé terrestre
  • 10 deg. de la Lune
Obturateur Entre deux lentilles de champ, utilisé pour la protection et la calibration des noirs (dark images)
Exactitude de l'orientation 1.2 arcmin (2 sigma)
Stabilité 0.5 – 1 arcsec pour 100 secondes d'exposition (après période de stabilisation)
Durée min max de l'exposition 0.1 à 100 sec (plus longue possible)
Taille de la matrice 256, 512, 1024 pixels (carrés), configurable selon les besoins scientifiques
Cadence de l'image
  • Matrice de 1024×1024 : 65 sec
  • Matrice de 512×512 : 20 sec
  • Matrice de 256×256 : 10 sec
  • Logiciel de transfert d'image plus rapide en développement pour améliorer la cadence.
Précision photométrique Mieux que 1 mmag déjà démontré, mais dépend du SNR
Précision astrométrique Mesure de centroïde précise au sous-pixel, démontré en empilant plusieurs images.

Figure 2 Efficacité optique de NEOSSat. Cette figure illustre la réponse spectrale relative du CCD (efficacité quantique) superposée au spectre solaire et à l'efficacité nette de l'instrument. (Source : Agence spatiale canadienne)

2.2 Opérations

Les opérations de NEOSSat sont menées par l'ASC. L'équipe des opérations satellitaires planifie les observations, dirige le satellite, recueille les données et surveille l'état du satellite et sa charge utile. Les données sont habituellement transmises quatre fois par jour et sont archivées au siège social de l'ASC (à Saint-Hubert, Québec). Les images astronomiques (en format FITS, comme détaillé dans la Référence 4.d) sont automatiquement partagées sur le portail de données ouvertes de l'ASC, comme discuté dans la section 2.5.

2.3 Zone de visualisation orbitale et continue

L'orbite polaire héliosynchrone de NEOSSat au-dessus du terminateur de la Terre donne lieu à une zone de visualisation continue nominale (Continuous Viewing Zone ou CVZ). La CVZ est illustrée dans la figure 3. Le télescope peut pointer n'importe quelle cible dans la CVZ peu importe sa position dans l'orbite. Il existe quelques restrictions sur l'orientation du satellite, dont celle de l'angle de roulis en raison des contraintes opérationnelles et thermiques du satellite, ce qui limite l'accès et la continuité de la CVZ.

Figure 3 La CVZ en vert foncé montre où le télescope peut pointer à tout moment dans son orbite, en fonction de la date. Le télescope peut pointer vers le Soleil avec un minimum de 45 deg. de la distance angulaire. L'échelle de droite est le temps total d'observation sur une cible. (Sources : Jason Rowe, Université Bishop's.)

Les cibles hors de la CVZ peuvent tout de même être observés par NEOSSat, mais seulement partiellement durant une orbite donnée. Plusieurs cibles peuvent être observées pendant la même orbite, si les exigences d'échantillonnage déterminées par la science le permet.

L'engin spatial fait face à une « saison d'éclipse » orbitale annuelle durant laquelle le satellite se situe dans l'ombre terrestre jusqu'à 15 minutes à chaque orbite et est donc soumis à des changements thermiques par orbite plus grands qu'à l'habitude. Ceci se produit de la fin novembre au début de février chaque année.

Bien que NEOSSat puisse prendre des images de n'importe où dans son orbite, indépendamment du cycle du jour et de la nuit et des conditions météorologiques, l'imagerie réalisée dans l'anomalie magnétique de l'Atlantique Sud (AMAS) est sujette au bruit du CCD causé par le bombardement de particules chargées. Selon les objectifs scientifiques, l'imagerie est souvent évitée lors du passage dans l'AMAS.

Figure 4 L'AMAS affecte une portion de 11 orbites sur 14 par jour, soit sur le nœud ascendant ou descendant. (Source : Agence spatiale canadienne.)

2.4 Plan focal de l'instrument et durées d'exposition

NEOSSat est équipé de deux CCD identiques, un dédié à l'imagerie scientifique et l'autre est un suiveur stellaire.

Bien que la structure et l'optique aient été conçues pour être athermiques, la défocalisation est parfois apparente sur certains intervalles de température. L'instrument n'a pas de système actif de contrôle de la température. Selon les objectifs scientifiques, des stratégies pour l'orientation du satellite peuvent être utilisées afin de gérer la température de l'instrument et d'optimiser le focus.

La caméra CCD est munie d'un obturateur qui permet de générer des noirs (darks) pour la calibration. Les exigences pour les noirs (darks) doivent être spécifiées par l'utilisateur et peuvent être programmées durant certaines opérations satellitaires.

Les durées d'exposition sont contrôlées précisément par un CCD de transfert de trame rapide. La cadence d'imagerie pouvant être atteinte dépend de la durée d'exposition et du nombre de pixels transférés, qui peuvent être contrôlés en fonction de la taille de la matrice et du compartimentage. La lecture et l'exposition simultanées sont aussi supportées lorsque la durée d'exposition excède le temps de lecture/transfert, ce qui peut augmenter la cadence.

Le satellite atteint généralement une précision de pointage d'environ 1 arcsec RMS, donc, en moyenne, la déviation de la position de l'image est autour de 1/3 de pixel dans le plan focal. Cette exactitude d'orientation est atteinte après un certain temps de stabilisation. L'imagerie effectuée avant la stabilisation peut révéler des distorsions, mais pour les courtes expositions, cela peut être sans conséquence.

Figure 5 Erreur photométrique de NEOSSat en fonction de la magnitude basée sur un champ d'étoiles à proximité de Kepler K1625 (mag 14). Cette figure indique que la précision photométrique est inférieure à 0,05 pour les étoiles plus brillantes que de magnitude 14 et que l'erreur fractionnaire augmente exponentiellement pour les étoiles de plus faible luminosité. (Sources : Jason Rowe, Université Bishop's.)

Le télescope est pourvu d'un déflecteur optique (baffle, voir figure 1) qui limite la lumière parasite due aux objets lumineux tels le Soleil, le limbe terrestre et la Lune. L'angle de roulis du satellite est choisi afin de bloquer cette lumière parasite. La performance du déflecteur permet d'observer jusqu'à 45 degrés de séparation angulaire solaire.

2.5 Traitement et archivage de données

Les données scientifiques de NEOSSat (données brutes – niveau 0) sont téléchargées, traitées et archivées à l'ASC. Les images astronomiques brutes sont copiées automatiquement dans les archives des données ouvertes de l'ASC et sont accessibles depuis :

Les chercheurs dont les programmes d'observation seront sélectionnés devront récupérer leurs données via le portail de données ouvertes. Il n'y aura pas de période d'exclusivité des données octroyée au chercheur principal (CP) et les données seront visibles au public.

Généralement, les observateurs de NEOSSat sont responsables de leur propre traitement de données, incluant la réduction de bruit et autres corrections. Quelques logiciels de traitement d'images de NEOSSat sont accessibles au public via en tant que source ouverte sur GitHub (en anglais seulement). L'ASC prévoit d'intégrer ces outils de réduction d'image au tube (pipeline) d'automatisation pour rendre les données réduites disponibles à tous les utilisateurs.

3. Le programme d'observation

Étant donné que le temps d'utilisation est partagé avec Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) et en plus de la maintenance requise, approximativement 2200 heures d'observation par an, en moyenne, devraient être disponibles pour de l'imagerie astronomique.

3.1 Allocation du temps d'observation

Avec le programme conjoint de l'ASC et de RDDC, l'allocation du temps d'observation devra être partagée et priorisée. RDDC et les cibles d'opportunité astronomiques (ToO) seront toujours à considérer et prioriser. Dans un scénario de routine, il est prévu que les activités astronomiques soient entrecoupées avec les activités de RDDC. Selon la stratégie d'observation scientifique, quelques jours en continu dans une semaine donnée pourront être attribués à l'astronomie, si nécessaire.

3.2 Contraintes d'observation générales

Pour le premier cycle, les observations prévues dans les propositions devraient se faire dans la période spécifiée, avec des chances de produire certains résultats au cours de cette période. De nouvelles propositions pourront être soumises au cours des cycles subséquents afin d'assurer le suivi des conclusions des cycles précédents.

3.3 Exigences pour les propositions de projet

3.3.1 Qui peut soumettre une application

Le but de ce programme est d'encourager le développement scientifique canadien. De ce fait, seuls les CP affiliés à une institution canadienne peuvent soumettre leur proposition de projet de recherche avec NEOSSat par l'intermédiaire de l'ASC. L'exigence pour l'affiliation à une institution canadienne ne s'applique pas aux cochercheurs.

3.3.2 Caractéristiques des cibles

Toutes les propositions doivent inclure un tableau des cibles à étudier pour spécifier les modes d'observation désirés et les autres paramètres tel qu'indiqué dans le formulaire de demande (Annexe B). L'ASC examinera la possibilité d'observer ces cibles en tenant compte de la magnitude limite, l'horaire, la durée, la disponibilité d'étoiles de suivies, etc.

3.3.3 Soumission des propositions

Les candidats potentiels au programme d'observation de NEOSSat devront respecter les procédures suivantes pour soumettre leur proposition, comme indiqué dans le formulaire de demande :

3.3.4 Évaluation et sélection des projets

Les propositions soumises à l'ASC en réponse à cet avis d'offre de participation seront évaluées en fonction des critères qui sont le mérite intrinsèque, la pertinence et la faisabilité :

  1. Le mérite scientifique, la justification de la recherche et les impacts potentiels au domaine des sciences;
  2. La pertinence d'utiliser NEOSSat pour la recherche proposée;
  3. La mesure dans laquelle la recherche utilise les capacités uniques de NEOSSat;
  4. La faisabilité de la recherche proposée, considérant les contraintes d'observation de NEOSSat;
  5. L'engagement du CP à entreprendre les analyses et à publier ces résultats.

Un comité de révision de l'ASC, comprenant si nécessaire des experts de la communauté, examinera les propositions de projet selon les critères d'évaluation ci-dessus.

3.3.5 Notifications

Un courriel d'accusé de réception sera envoyé à la réception des candidatures. Le CP sera informé du succès de leur candidature dans les 3 semaines suivant la date d'échéance de cet AOP. Les CP des propositions retenues recevront des informations supplémentaires sur leurs cycles d'observation ainsi que sur la disponibilité et la distribution des données.

4. Références

  1. Page web de NEOSSat de l'ASC
  2. Page web de MOST de l'ASC
  3. Comptes rendus de conférence : Abbasi, V., Thorsteinson, S., Balam, D., Rowe, J., Laurin, D., Scott, L. and Doyon, M., (). The NEOSSat Experience: 5 Years In The Life Of Canada's Space Surveillance Telescope - 1st ESA NEO and Debris Detection Conference () (en anglais seulement).
  4. NEOSSat FITS Guide pour l'utilisateur V2.08 (en anglais seulement)
  5. Portail du gouvernement ouvert de NEOSSat
  6. Portail de données ouvertes de l'ASC 

5. Foire aux questions (FAQ)

Les candidats peuvent demander des clarifications sur l'AOP, si nécessaire, avant de soumettre une demande de temps d'observation. Pour toutes questions concernant l'AOP, utilisez l'adresse courriel de la section 1.2. Les questions et réponses seront affichées anonymement sur la page web ci-dessous (les questions reçues peuvent être formulées différemment).

Question 1 : Est-ce qu'un chercheur principal provenant d'une organisation gouvernmentale peut appliquer?

Réponse 1 : Oui. Voir aussi FAQ #3.

Question 2 : Est-ce que le chercheur principal doit être un professeur ou membre académique?

Réponse 2 : Les propositions peuvent être soumises par un professeur, un postdoc, étudiant gradué, ou un chercheur d'une institution canadienne. L'applicant doit démontrer son engagement d'entreprendre la recherche.

Question 3 : Quelles sont les « institutions canadiennes » éligibles?

Réponse 3 : Une institution canadienne peut être une université, un institut post-secondaire, un ministère, une agence ou un organisme gouvernemental, un institut ou un laboratoire de recherche fédéral ou provincial. Les entreprises et les organisations non gouvernementales ayant des intérêts de recherche sont également éligibles.

Question 4 : Est-ce qu'il y aura d'autres cycles de l'AOP?

Réponse 4 : Selon le niveau d'intérêt pour le programme, il est prévu d'émettre des cycles supplémentaires vers la fin du 1er cycle. Les cycles futurs seront probablement de plus longues durées et certains ajustements pourront être apportés à l'AOP en fonction des réponses reçues pour le 1er cycle.

Question 5 : Est-ce que des observations d'objets nouvellement découverts, parfois sujets à être confirmés, sont éligibles?

Réponse 5 : Oui. Si un CP s'attend à observer des cibles ou événements non prévus, c.-à-d. des « cibles d'opportunités » (ToO), au cours du 1er cycle, nous encourageons qu'une proposition soit soumise décrivant ces cibles anticipées, avant la date limite de l'AOP. Une proposition de « ToO anticipées » doit décrire les types de cibles et leurs modes d'observation ainsi que le nombre possible d'occurrences; elle doit également adresser les critères décrits à la section 3.3.4. Si la proposition de ToO anticipées est acceptée, des arrangements seront pris entre le CP et l'équipe d'opérations de NEOSSat pour la planification de tâches d'imagerie spécifiques, au besoin. Le meilleur effort sans garantie sera offert pour exécuter les observations, mais son succès va dépendre de la faisabilité de la tâche et des conflits d'horaire potentiels. Les défis de programmation incluent les courts délais entre la demande et l'observation, les priorités établies avec d'autres observations programmées et la disponibilité de satellite.

Question 6 : Existe-t-il un calculateur de temps d'exposition permettant de déterminer le meilleur temps d'exposition à spécifier pour les observations quand on connait la luminosité de l'étoile cible?

Réponse 6 : Nous n'avons pas de calculateur de temps d'exposition pour le moment. Toutefois, l'exemple suivant peut permettre aux utilisateurs d'estimer l'exposition requise afin d'obtenir un bon rapport signal bruit (SNR). Pour WASP-33 (V=8.3, étoile type A), une exposition de 1-second génère environs 200 000 ADU à l'intérieur d'un rayon photométrique de 4 pixels (gain=1.1 e/ADU). De plus, pour estimer le SNR, incluant le bruit de fond (« shot noise »), les valeurs approximatives suivantes peuvent être utilisées: bruit de lecture de 8 e/pixel, courant sombre de 0,2 e/pixel/s et un fond de 1 e/pixel/s.

Question 7 : Est-ce possible d'observer des cibles très près du soleil durant la saison d'éclipses? Si une éclipse dure jusqu'à 15 minutes, quels sont les délais nécessaires pour acquérir une cible et le temps disponible pour l'imagerie?

Réponse 7 : Une durée d'acquisition minimale de 2 minutes est généralement attribuée après le début de l'éclipse et le reste du temps devrait être disponible pour l'imagerie de la cible. Sur le plan opérationnel, il est stratégique de pointer le télescope près de la cible en avance afin de minimiser les temps d'acquisition. Si les balayages sont correctement synchronisés, le satellite peut atteindre la cible juste après son entrée dans l'éclipse. En règle générale, il faut 2 minutes pour obtenir un pointage fin, mais cette valeur peut être inférieure si l'orientation précédente n'est pas loin. Pour les grands balayages, nous utilisons une vitesse de rotation de 1 deg/s.

Annexe A.1 : Exemple de photométrie

Figure A.1 Photométrie de WASP-33 par NEOSSat (points bleus); étoile de comparaison (en rose); signal attendu non adapté (en rouge). La photométrie est non différentielle. (Sources : Jason Rowe, Université Bishop's.)

Annexe A.2 : Exemple d'astrométrie

Figure A.2. Astéroïde géocroiseur 2017-VR12 (encadrée) vue le (UT) à une distance de 0.010 AU et projeté sur un écliptique de coordonnées J2000. Les traînées sont des satellites géostationnaires. NEOSSat a suivi 2017-VR12 de près lors de son survol à proximité de la Terre. (Sources : David D. Balam, Observatoire fédéral d'astrophysique / Conseil national de recherches Canada.)

Figure A.3. L'effet du parallaxe sur l'empilement de 70 images obtenues par 1/3 de la période orbitale de NEOSSat. L'objet est un comète périodique, 46P/Wirtanen vu le (UT) lorsque celle-ci était à 0.116 AU de la Terre. Le vecteur de mouvement géocentrique était de 261 secondes d'arc par heure à un angle de position de 26.5⁰. (Sources : David D. Balam, Observatoire fédéral d'astrophysique / Conseil national de recherches Canada.)

Annexe B : Formulaire de demande de l'AOP – demande de temps d'observation

Répondre à cet AOP en complétant le plus possible le formulaire PDF ci-dessous. Les formulaires complétés ne seront divulgués qu'avec l'ASC l'ASC et du comité de révision. Veuillez écrire dans le champ Objet de votre courriel « NEOSSat AOP 1er cycle 1 » et ajoutez, si pertinent, le titre de votre demande et le nom du CP dans le nom du fichier du formulaire PDF complété (optionnel).

Formulaire Demande de temps d'observation avec NEOSSat (PDF, 3,2 Mo)

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