Prodotti scientifici di Metis


Metis può acquisire dati da entrambi i canali in luce visibile (VL) e ultravioletta (UV), indipendentemente e simultaneamente, e può generare dai dati tutti i prodotti seguenti.

Canale VL Sequenze polarimetriche
Immagini di total brightness
Immagini a polarizzazione fissa
Curve di luce
Canale UV Immgini in modalità analogica
Acquisizioni in modalità photon counting
Mappe degli offset
Entrambi Immagini di temporal noise
Mappe di log di raggi cosmici e particelle energetiche solari

I dati Metis verranno elaborati ai seguenti livelli:

  • LIVELLO 0: dati non calibrati (in unità di DN) ottenuti da pacchetti di telemetria raggruppati, decompressi e formattati in formato FITS. Gli header FITS contengono solo le informazioni disponibili negli header dei pacchetti di telemetria.
  • LIVELLO 1: dati non calibrati (in unità di DN). I file FITS contengono dati ingegneristici aggiuntivi estratti dai pacchetti di telemetria di house-keeping.
  • LIVELLO 2: dati calibrati (in unità fisiche). Le correzioni di bias, dark current, flat field e vignettamento sono applicate insieme alla normalizzazione per il tempo di esposizione, alla regolazione del puntamento e alla calibrazione radiometrica. Vengono utilizzate tutte le informazioni orbitali e di assetto disponibili e le coordinate sono espresse in sistemi di coordinate scientifiche (WCS).
  • LIVELLO 3: dati scientifici derivati ​​da dati di livello 2 dopo analisi scientifica, ad es. mappe di densità elettronica e velocità del vento solare; mappe di Carrington; immagini filtrate; filmati.

Ulteriori informazioni sulla struttura dei file FITS di Metis e sugli schemi di elaborazione sono disponibili nel documento Solar Orbiter/Metis Data Product Description Document.


Sequenze polarimetriche

Il rivelatore VL acquisisce i 'frame' a un tasso constante e al tempo di integrazione del rivelatore. Ciascun 'frame' è acquisito a un diverso angolo di polarizzazione modificabile. La misura viene effettuata ciclicamente su un numero di angoli di polarizzazione specifici, producendo quindi un flusso di dati interlacciati; questo numero può assumere i valori di 3 o 4. La 'pipeline' per ridurre i dati a bordo è capace di calcoli di esecuzione ausiliari e di monitoraggio, per esempio, statistiche, rimozione di raggi cosmici (CR) e particelle energetiche solari (SEP), e individuazione di 'coronal-mass-ejection' (CME).

Infine, i 'frame' con la stessa polarizzazione sono mediati e compressi per inviare a Terra un set di immagini polarizzate a una cadenza specifica. Lo schema di acquisizione ha un minimo tempo di integrazione del rivelatore di 15 s.


Immagini di total brightness

Il rivelatore VL detector acquisisce e invia i 'frame' a un tasso costante e al tempo di integrazione del rivelatore. Il numero di angoli di polarizzazione può assumere solamente il valore 2. Tutti i 'frame' sono acquisiti cambiando la polarizzazione durante l'integrazione del rivelatore. La 'pipeline' per ridurre i dati a bordo è capace di calcoli di esecuzione ausiliari e di monitoraggio descritti sopra.

Infine, i 'frame' sono mediati e compressi per inviare a Terra una singola immagine a una cadenza specifica. Questo schema di acquisizione ha la limitazione di un minimo tempo di integrazione del rivelatore di 20 s.


Immagini a polarizzazione fissa

Il rivelatore VL acquisisce i 'frame' a un dato tempo di integrazione del rivelatore e li spedisce a un tasso costante. Questo schema di acquisizione è stato creato per eseguire acquisizioni a un alto tasso. Tutti i 'frame' sono ottenuti mantenendo l'angolo di polarizzazione allo stesso valore fissato. Tutti i calcoli ausiliari e gli agloritmi di monitoraggio sono disabilitati.

Infine, i 'frame' individuali sono compressi e inviati a Terra. Questo schema di acquisizione ha la limitazione di un minimo tempo di integrazione del rivelatore di 1 s e di un massimo numero di 64 frames. Al tempo di integrazione di 1 s e per 64 frames, il tempo totale di acquisizione è di circa 11 minuti, includendo il tempo di processamento.


Curve di luce

Durante l'acquisizione di una sequenza di 'polarized-brightness', il canale VL può anche fornire le curve di luce, ossia, otto serie temporali di brillanza calcolate mediando i conteggi rivelati nei pixels all'interno di 8 settori radiali del campo di vista di Metis. In qualunque momento sia abilitata la produzione delle curve di luce, anche questi prodotti dei dati vengono scaricati insieme alla sequenze di 'polarized-brightness'.

Campo di vista di Metis, con gli otto settori utilizzati per il calcolo delle curve di luce.


Immagini UV in modalità analogica

I 'frame' acquisiti dal rivelatore UV ad un tempo di integrazione costante, sono mediati in un processo a due-passi. Il primo è eseguito nell'hardware (pre-sum) ed il secondo via software (coadding). La 'pipeline' di processamento dei dati a bordo è capace di eseguire calcoli ausiliari e di monitoraggio, come per es., statistiche e rimozione di CR/SEP.

Infine, l'immagine risultante è compressa e inviata a Terra. Questo schema di acquisizione ha la limitazione di un minimo tempo di integrazione del rivelatore di 1 s.


Acquisizioni UV in modalità photon counting

In questo caso, l'APS è operativo continuamente, in modo nominale a un tempo di integrazione di 97 ms, ad es., il massimo tasso di 'frame' permesso per evitare sovrapposizioni degli' spot' di carica generati da ciascun fotone primario che incide sul rivelatore.

I dati di output vengono acquisiti in modo seriale dall'unità di 'photon-counting' (PCU) così da generare una finestra evento di 3×3 pixel che diamicamente 'spazza' la matrice APS. Ciascuna finestra è analizzata, per cercare la presenza di eventi il cui contenuto di carica stia entro i limiti appropriati e soddisfi un dato set di regole morfologiche. L'algortimo PCU soddisfa tre compiti: correzione dell'offset, rilevazione dei fotoni e generazione della lista dei fotoni. La PCU determinerà le coordinate del centroide degli eventi identificati e successivamente invierà un pacchetto contenente le coppie di coordinate e raccogliendo le informazioni sulla carica dei fotoni nella Metis Processing & Power Unit (MPPU).

Mentre si è nella modalità 'photon-counting', i dati Uv possono essere inviati in tre diversi formati di output:

  • Lista di fotoni, se il tasso di conteggi è al di sotto di una soglia parametrizzata;
  • Accumulazione, quando il tasso di conteggi è più alto della medesima soglia parametrizzata; in questa modalità la MPPU dnon genera la lista di eventi, ma raccoglie i dati in una matrice 1024×1024;
  • Modalità Test, che fornisce il valore di ciascun pixel in una finestra 3×3 centrata sugli eventi dei fotoni rivelati, è usata per fornire diagnostiche e procedure di test capaci di verificare lo status della modalità operativa 'photon-counting/photon-list' e l'efficienza/funzionalità del rivelatore UV.


Mappe degli offset

Lo scopo di questa acquisizione è correggere per possibili variazioni di offset sulle catene pixel-electronic dell'APS durante la missione. Un set di N (N = 8, 16, 32, 64, 128) frame è acquisito, con un tempo minimo di esposizione (97 ms) e con l'intensificatore MCP spento. I frames sono quindi mediati con una media aritmetica pixel-per-pixel. Il frame mediato è spedito a Terra e allo stesso tempo immagazzinato a bordo, per essere usato nell'acquisizione in photon-counting come matrice di correzione dell'offset. La stessa mappa è immagazzinata in una slot di memoria separata come backup.


Immagini di temporal noise

Questa acquisizione è comune a entrambi i canali. Il rivelatore acquisisce un dato numero di frames a un dato tempo di integrazione del rivelatore e calcola la media e la deviazione standard per ciascun pixel del sensore. Per il canale VL, tutti i frames sono acquisiti mantenendo l'angolo di polarizzazione ad uno stesso valore fissato. Lo scopo di questa acquisizione è di monitorare periodicamente la performance del rivelatore. I due frames, uno con la media e l'altro con la deviazione standard, sono compressi e inviati a Terra. Per questa acquisizione, nessun calcolo ausiliario e processo di monitoraggio è attivo.


Mappe di log di CR/SEP

Questo prodotto è generato dall'algoritmo di correzione CR/SEP. Consiste nell'effettuare la differenza tra il frame corretto e non corretto, fornendo informazioni sulla posizione dei pixels colpiti da CR/SEP e sulla magnitudine della correzione applicata.