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P_E_T_E_R Offline
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#1295508 - 06/08/2017 19:34 TESS


Das sehr erfolgreiche Kepler Programm mit mehr als tausend bestätigten Exoplaneten läuft ja noch, wenn auch seit dem partiellen Ausfall der Schwungräder vor vier Jahren mit eingeschränkter Kapazität. Inzwischen stehen schon weitere Projekte in den Startlöchern, welche ebenfalls die von Kepler verwendete Transitmethode einsetzen werden. Dazu gehören TESS im Explorer Programm der NASA, sowie das CHEOPS Projekt der ESA. Beide sollen im kommenden Jahr starten, Tess bereits im März, CHEOPS gegen Ende des Jahres.

Gegenüber Kepler, welches mit einer riesigen Schmidt-Optik mit einer Öffnung von 0,95 m ausgestattet ist, haben TESS und CHEOPS erheblich kleinere Optiken, dafür allerdings mit erheblich größerer Feldabdeckung. Sie sind daher eher für die Untersuchung der näheren Umgebung geeignet:

TESS's survey will focus on nearby G, K and M type stars with apparent magnitudes brighter than magnitude 12. Approximately 500,000 stars will be studied, including the 1,000 closest red dwarfs, across an area of sky 400 times larger than covered by the Kepler mission. TESS is expected to discover more than 3,000 transiting exoplanet candidates, including those which are Earth sized or larger. Of those discoveries, an estimated twenty could be super-Earths located in the habitable zone around a star.

Während TESS den gesamten näheren Raum auf Transitsignale untersuchen soll, wird CHEOPS sich darauf konzentruieren, die Größe von bereits gefundenen Exoplaneten, einschließlich der von TESS neu gefundenen, möglichst genau zu fixieren. Aus der Größe und der bekannten Masse ergibt sich dann die spezifische Dichte und die Charakterisierung des Objekts.

Interessant sind auch die sehr verschiedenen Orbits. Während CHEOPS auf einem sog. sonnensynchronen "Terminator" Orbit entlang der Tag/Nachtgrenze mit einer Bahnneigung von 98° zum Äquator in etwa 700 km Höhe umlaufen soll, wird TESS mit einer Umlaufzeit von einem halben Mondumlauf zwischen einem Perigäum von 108.000 km und einem Apogäum von 373.000 km pendeln.

TESS Mission moves toward launch

Camera Mounting Timelapse

Image Credit: Massachusetts Institute of Technology's Kavli Institute for Astrophysics and Science Research and Lincoln Laboratory


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TESS optics.jpg



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P_E_T_E_R Offline
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#1333123 - 11/04/2018 02:21 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]



Starttermin 16/17 April 2018 (Mo/Di) 00:32 MESZ:

TESS

Launch Schedule

April 16 - Falcon 9 - TESS

Launch window: 2232-2233 GMT (6:32-6:33 p.m. EDT)

Launch site: SLC-40, Cape Canaveral Air Force Station, Florida

A SpaceX Falcon 9 rocket will launch NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). The TESS mission will identify planets ranging from Earth-sized to gas giants, orbiting a wide range of stellar types and orbital distances. The principal goal of the TESS mission is to detect small planets with bright host stars in the solar neighborhood, so that detailed characterizations of the planets and their atmospheres can be performed. TESS will be stationed in a high-Earth elliptical orbit. Delayed from March 20. [March 2]

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ThN Offline
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#1334013 - 16/04/2018 17:03 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Original geschrieben von: P_E_T_E_R
[...] wird TESS mit einer Umlaufzeit von einem halben Mondumlauf zwischen einem Perigäum von 108.000 km und einem Apogäum von 373.000 km pendeln.
Was diesen Orbit besonders interessant macht ist, dass er stabil ist. Es werden also keine Korrekturen (und damit kein Treibstoffverbrauch) notwendig sein um ihn in der richtigen Bahn zu halten. Der Satellit befindet sich dann in einer stabilen 2:1 Resonanz mit dem Mond. Ziemlich clever... Um in diesen Orbit einzuschwenken, sind allerdings eine Reihe Bahnmanöver über einen Zeitraum von etwa 2 Monaten nötig: Operational Orbit.

Thomas

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P_E_T_E_R Offline
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#1334357 - 19/04/2018 01:12 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]



Nach einem perfekten Start auf dem Weg:


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SpaceX_d_.jpg

SpaceX_g_.jpg

SpaceX_n_.jpg



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Lots Offline
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#1334379 - 19/04/2018 09:39 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]




Bearbeitet von Lots (19/04/2018 09:39)
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ThN Offline
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#1334388 - 19/04/2018 10:35 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Beide Sonnenkollektoren wurden inzwischen ausgeklappt und sind jetzt im Betrieb.

TESS befindet sich jetzt auf dem Transferorbit zu einem ersten erdfernsten Punkt. Dort führt die Sonde das erste Bahnmanöver aus. Ich schätze, das wird in 2 bis 3 Tagen so weit sein. Hier ist der genaue Ablauf bis zum Beginn des wissenschaftl. Betriebs:


Quelle: NASA/ADS

Edit: "TCM" steht für Trajectory correction maneuver = Bahnkorrekturmanöver

Thomas


Bearbeitet von ThN (19/04/2018 10:41)

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JPoepsel Offline
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#1334394 - 19/04/2018 11:52 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Hallo Kollegen!

Nachdem TESS nun erfolgreich gestartet ist und der Spaß „nur“ 200 Mio. Dollar gekostet hat, frage ich mich, warum man derartige Beobachtungen nicht erdgebunden mach – Seeing und Wellenlänge scheiden bei ich glaube 30 arc sec² pro Pixel und Beobachtungen im sichtbaren Spektralbereich (wie es TESS nun so macht) eher aus. Und Orte, wo es knapp ein halbes Jahr am stück dunkel ist, gibt’s schließlich auch auf der Erde .

Kennt irgendwer die Hintergründe?

CS
Josef
www.capella-observatory.com

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MiMeDo Offline
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#1334415 - 19/04/2018 14:13 Re: TESS [Re: ThN]


Noch zwei Grafiken zum Thema TESS-Trajectory.
In diesem Falle ein rotierendes Bezugssystem, am Mond "verankert".
Der Mond ist das weisse Dingens unten, nicht komplett fest,
weil er ja auch eine nicht perfekt kreisrunde Bahn hat.
Das erste Bild ist die Flugbahn vom Start bis zur "Ankunft",
das zweite dann die Science-Phase.
Man sieht v.a. dass die Sonde während der Science-Phase
immer schön weit weg bleibt vom Mond.
Und die 2:1 Resonanz sorgt für Stabilität.

Gruss
Thorsten





Quelle

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M_Hamilton Offline
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#1334419 - 19/04/2018 14:43 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Hallo Josef,

der Hauptgrund, warum man dafür ein Weltraumteleskop braucht, ist vermutlich die photometrische Präzision, vor allem da man mit TESS kleinere, erdähnliche Exoplaneten entdecken möchte.

Transit surveys (pdf, 40 MB)

Ground-based transit surveys

Photometry at <1% precision is possible from the ground.

Successful ground-based surveys have detected over 200 (mostly gas-giant) planets.


Space-based transit surveys

Earth-sized planets have radii ~10x smaller than Jupiters.

Photometric precision of order 10^–5 can be achieved from space.


Die vom Planeten bedeckte Fläche des Sterns geht quadratisch mit dem Radius, daher braucht man bei 1/10 des Radius eine mindestens 100-fache Präzision. Das geht vermutlich nur vom Weltraum aus.

Allerdings gibt es ein Follow-Up-Programm mit erdbasierten Teleskopen, mit dem man die möglichen Entdeckungen von TESS genauer untersuchen und verifizieren möchte, z.B. mit Doppler-Spektroskopie:

TESS: Ground Based Follow-Up Program

Viele Grüße
Mark

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ThN Offline
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#1334430 - 19/04/2018 16:13 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Seit 2015 läuft auch eine Durchmusterung, die Next-Generation Transit Survey (NGTS) an der Paranal-Sternwarte der ESO im Norden Chiles. Siehe: Neue Teleskope zur Jagd nach Exoplaneten auf dem Paranal. Im Betrieb sind 12 8-Zoll Teleskope zur Durchmusterung eines großen Himmels-Areals. Man möchte dabei Exoplaneten zwischen zweifachen und achtfachen Erddurchmesser finden. Von Ergebnissen ist mir jetzt nichts bekannt (werde aber mal suchen).

Thomas

P.S. Mal kurz gegoogelt: "Die erste Entdeckung der Teleskopanlage Next-Generation Transit Survey (NGTS) ist ein Riesenplanet, der um einen Zwergstern kreist." vom 31.10.2017. Artikel (deutsch) Also noch nicht gerade viel (aber vllt. ist noch mehr in der Pipeline).


Bearbeitet von ThN (19/04/2018 16:25)

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ThN Offline
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#1334528 - 20/04/2018 13:18 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Am Dienstag, 24.4. soll TESS sein (ihr?) First Light haben, als Test ob alles funktioniert. (Beim Freisetzen der Sonde konnte man sehen, wie sich eine Menge Eisbrocken lösten und es gab Stimmen, die sich besorgten ob TESS davor genügend geschützt sei).

Der erste "Delta-v burn" im 1. Apogäum (Entfernung 275.000 km) steht jetzt auch bald an. Heute morgen um 4 Uhr schrieb Jonathan McDowell (Harvard Smithsonian Center), dass die Sonde sich 191.600 über der Erde befindet.

Thomas

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P_E_T_E_R Offline
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#1334607 - 21/04/2018 06:02 Re: TESS [Re: ThN]



Hübsches Video von der New York Times: How NASA’s TESS Spacecraft Will Hunt Exoplanets

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#1334645 - 21/04/2018 11:47 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


TESS now at 258000 km above Earth's surface. The Falcon 9 second stage is much more distant already, at 488000 km, beyond lunar orbit.
Jonathan McDowell

Das war heute um 7:32. Seit Mitternacht hat die Sonde etwa 1700 km/h an Höhe gewonnen. Das wird sich am erdfernsten Punkt (275.000 km), schätzungsweise am Abend bis gegen Mitternacht (Edit: Wohl eher Sonntag am Morgen gutefrage) auf Null reduziert haben.

Daumen drücken, dass dann beim ersten "burn" alles klappt!

Thomas



Bearbeitet von ThN (21/04/2018 11:58)

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#1334890 - 22/04/2018 22:28 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Vor 15 Minuten kam endlich die erlösende Botschaft super :

The @NASA_TESS first apogee maneuver (A1M) was successfully completed yesterday. This burn was a 50 second checkout burn to characterize the performance of the #TESS thrusters.
@NASA_TESS

Thomas

P.S. "Yesterday" müsste spätestens 6 bis 9 Uhr heute früh unserer Zeit gewesen sein.



Bearbeitet von ThN (22/04/2018 22:30)

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#1334947 - 23/04/2018 11:24 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Genauere Informationen zum ersten Bahnmanöver:

A1M am So. 3:45 MESZ, Apogäum (272.166 km) danach um 4:35 MESZ.

Das nächste Perigäum in etwa 2200 km Höhe dann am Mittwoch 25.4. um 7:42 MESZ. Damit verbunden ein "Delta-v burn" P1M.

Am Dienstag soll es angeblich auch einen Test der Optik / des Sensors geben.

Thomas

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#1335232 - 25/04/2018 10:10 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Noch gibt es keine Nachrichten, aber das war beim letzten Mal auch so.

Der Kraftstoß heute morgen zum Perigäum ist übrigens der wichtigste während der gesamten "Einschwingphase". (Alle weiteren dienen eher dem Feintuning). Durch ihn wird der erdfernste Punkt der Umlaufbahn um die Erde - das Apogäum - bis hoch zur Mondumlaufbahn angehoben. Das Timing ist gerade so, dass die Sonde auf dem dritten folgenden Umlauf dem Mond begegnet (etwa Mitte Mai) und dieser die Sonde dann im Wesentlichen auf die endgültige Umlaufbahn "katapultiert".

Thomas


Bearbeitet von ThN (25/04/2018 10:37)

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#1335261 - 25/04/2018 14:26 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Vor einer halben Stunde kam die Nachricht:

@NASA_TESS successfully completed the first perigee maneuver (PM1). Initial indications are that the burn was nominal. P1M is the second of six on orbit burns for #TESS to reach its final science orbit.

Recht dürr, aber es scheint erfolgreich verlaufen zu sein! super Mal sehen, sie wollten heute auch Sensor und Optik testen ("first light")

Thomas

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#1335935 - 30/04/2018 10:47 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Das zweite Apogäum-Manöver (A2M) war nicht notwendig, weil alles perfekt im grünen Bereich lag:

@NASA_TESS Mission Update: Team decided that the second apogee maneuver (Apogee 2 maneuver (A2M)), was not necessary based on the good system performance during the first two maneuvers. Spacecraft subsystems continue to operate nominally.
@NASA_TESS

Jetzt gibt es noch 1,5 phasing loops und dann der Transferorbit mit Flyby am Mond am 17. Mai:



Quelle: NASA/ADS

Zwischenzeitlich wurde auch von (positiv verlaufenden) Tests weiterer Bordkomponenten berichtet. Vom "First Light" hörte man aber bisher noch nichts.

Thomas

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#1335998 - 30/04/2018 16:49 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


So, darauf haben schon viele gewartet, das First Light:

Mission Update: The four cameras for #TESS are now powered on and will begin collecting data for the calibration process which will last until mid June.

@NASA_TESS

Mal sehen, wie gut die Kalibrierung funktioniert und dass sich kein Schaden wie bei Hubble eingeschlichen hat.

Thomas

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#1337133 - 08/05/2018 21:18 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Kurzes Update:

- Das letzte Perigäum-Manöver P2M war nur kurz, 7 Sekunden lang, aber offenbar ausreichend als Vorbereitung des Lunar "Swingbys", welches für den 17. Mai geplant ist.

Ansonsten wird die Kamera langsam auf -80°C herabgekühlt und Positionsdaten zur Kalibrierung gesammelt ("fine pointing data collection").

Thomas

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ThN Offline
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#1338277 - 17/05/2018 08:39 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Gerade (um 8:34 unserer Zeit) fand der Vorbeiflug am Mond mit der größten Annäherung statt:

#TESS is on track for a lunar flyby on 17 May at 06:34:35 UTC (2:34 AM EST). At this point, TESS will be 8,253 km from the lunar surface. In the coming days, follow @NASA, @NASAGoddard, @NASAblueshift and @NASA_TESS for more details.
@NASA_TESS



Durch diesen Vorbeiflug wird die Sonde erst in ihre stabile phasenverschobene Bahn, im sicheren Abstand zum Mond, befördert.

Thomas


Bearbeitet von ThN (17/05/2018 08:40)

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P_E_T_E_R Offline
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#1338361 - 17/05/2018 16:38 Re: TESS [Re: ThN]


Hallo Thomas, Du hast ja gerade Deinen alten Avatar entlassen, oder sehen wir da jetzt ein Kinderbild von Peter Sellers mit Huhn? smiley60
Confused, Peter


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Mond+Sellers.jpg



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#1338367 - 17/05/2018 17:23 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Psschtttt! neinnein huhu Peter!
Wenn du wissen willst, wer der Kleine ist, verrat ich's dir per PM.

Thomas cool

P.S. Du kannst es dir aber vllt. auch denken! zwinker

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#1338384 - 17/05/2018 20:14 Re: TESS [Re: ThN]



... wirklich goldig der Kleine - jetzt wüsste ich nur zu gerne, ob damals schon das besondere mathematische Talent erkennbar war!

Peter smile

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#1338401 - 17/05/2018 22:36 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


War ne schöne Zeit damals - man konnte überall spielen. Was die Mathematik angeht: Ich weiß noch, dass ich gerne auf Millimeterpapier zeichnete und mit den Zirkeln aus dem Kasten meiner großen Schwester, die technische Zeichnerin lernte, spielte. Aber jetzt genug der Nostalgie! blush

Thomas

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#1338534 - 19/05/2018 05:02 Re: TESS [Re: ThN]


TESS Snaps Initial Test Image, Swings by Moon Toward Final Orbit

TESS is one step closer to searching for new worlds after successfully completing a lunar flyby on May 17. The spacecraft passed about 5,000 miles from the Moon, which provided a gravity assist that helped TESS sail toward its final working orbit.

As part of camera commissioning, the science team snapped a two-second test exposure using one of the four TESS cameras. The image, centered on the southern constellation Centaurus, reveals more than 200,000 stars. The edge of the Coalsack Nebula is in the right upper corner and the bright star Beta Centauri is visible at the lower left edge. TESS is expected to cover more than 400 times as much sky as shown in this image with its four cameras during its initial two-year search for exoplanets. A science-quality image, also referred to as a “first light” image, is expected to be released in June.


Credits: NASA/MIT/TESS


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TESS.jpg



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ThN Offline
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#1338553 - 19/05/2018 10:41 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Schön zu sehen, dass alles wie am Schnürchen zu funktionieren scheint. Das Foto wurde vom neuen NASA Administrator persönlich getweetet. Die Kameras sind jetzt auf -85° C heruntergekühlt. Da träumt wahrscheinlich jeder Hobby-Astrofotograf von, incl. dem perfekten Seeing. zwinker

A science-quality image, also referred to as a “first light” image, is expected to be released in June.

Was das wohl sein mag? gutefrage Wahrscheinlich eine Aufnahme, wie sie dann später auch im Regelbetrieb gemacht und ausgewertet wird.

Wie gehts jetzt weiter?



Die Sonde ist jetzt auf dem lang gestreckten Transfer Orbit. 22 Tage nach dem letzten Perigäum (am 14.5. etwa), also ca. am 6. Juni (wenn Alexander Gerst zur ISS startet!) steht das Manöver P4M an. Danach ist der endgültige Orbit erreicht, dessen Periode einer halben siderischen Mondumlaufszeit (also knapp 14 Tage) entspricht. Am 20. Juni (etwa) wird der wissenschaftliche Betrieb "offiziell" aufgenommen.

Thomas

P.S. Um den 20. / 21. Juni herum soll auch die Sonde Hayabusa 2 am Asteroiden Ryugu ankommen. Ne Menge los also im Juni!


Bearbeitet von ThN (19/05/2018 10:59)

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ThN Offline
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#1338623 - 19/05/2018 22:55 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Gerade kommt die Meldung, dass der "Period Adjustment Burn" PAM am 30.Mai stattfinden soll, nicht am 6.6. wie ich anhand des Diagramms ausgerechnet hatte. Dann dauert der Transfer Orbit also nur 16 Tage? gutefrage Egal! Je früher der Wissenschaftsbetrieb anfängt, desto besser!

Thomas

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Bernd_E_Hoffmann Offline
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#1338628 - 19/05/2018 23:47 Re: TESS [Re: ThN]


Nachdem ich mit dem Orbit Diagramm nicht dahintergekommen bin auf welcher Bahn TESS tatsächlich um die Erde kreist habe ich letzte Woche mal wieder NASA's Eyes on the Solar System gestartet. Hat man TESS lokalisiert kann man dort die Bahn seit dem Start verfolgen und sogar etwas in die Zukunft schauen. Interessant ist es dabei sich den Flyby am Mond im Zeitraffer anzusehen und wie die Flugbahn sich durch dieses Manöver verändert.

Hier ein Schreenshot aus dem Programm in dem die Bahn von Tess um die Mondbahn herum schön zu sehen ist.

Um selbst TESS im Eyes Programm aufzufinden hier ein kleiner Tipp: Eyes im "advanced" Betrieb starten und in der unteren Leiste der Werkzeuge das Menü "Destinations" öffnen. Dort findet sich unter Spacecraft, Other Missions dann TESS.

Gruss und cs,
Bernd


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tess_may19_2018.gif

Beschreibung: NASA's Eyes shows TESS May 19, 2018


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Bernd_E_Hoffmann Offline
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#1338630 - 20/05/2018 00:18 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Auf dieser Aufnahme sind so viele Sterne da sieht man ja den Wald vor lauter Bäumen nicht. Und dabei ist das nur ein Ausschnitt und dazu "nur" ein Testbild. Beeindruckend. Spontan fällt mit dazu ein Zitat aus dem Film 2010 ein: "My God! It's full of stars!".

Verstehe ich das richtig, dass das Ziel ist für jeden Stern in solchen Bildern Lichtkurven zu erstellen, um Exoplaneten zu finden?

Noch eine weitere Frage. Die Kamera hat eine Betriebstemperatur von etwa -80 Grad. Aber unter eine Kühlsystem im doch recht kalten Weltraum muss ich mir vermutlich ein kombiniertes Kühl-/Heizsystem vorstellen, oder? Ich vermute das Ziel ist eine gleichmäßige Temperatur in allen Aufnahmen, um immer gleichbleibende Ergebnisse zu erzielen oder liege ich da falsch und kälter ist immer besser?

Gruss und cs,
Bernd
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ThN Offline
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#1338651 - 20/05/2018 10:31 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Moin Bernd!

> Nachdem ich mit dem Orbit Diagramm nicht dahintergekommen
> bin auf welcher Bahn TESS tatsächlich um die Erde kreist

Dieses Diagramm finde ich ist sehr übersichtlich. Wichtig: Die große Umlenkung durch den Mondflyby. Wieviel deltav man dafür wohl hätte verbrennen müssen? gutefrage


Schematic of maneuvers and encounters leading to the final TESS orbit (light blue). The observatory orbits with a period of 13.7 days in a 2:1 resonance with the Moon. PLEA and PLEP are the post-lunar-encounter-apogee and -perigee, respectively. Image Credit: Ricker et al. 2015

Siehe auch diesen Artikel:

https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/tess/operations.html

zu den technischen Aspekten während des wiss. Betriebs.

Thomas

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#1338723 - 20/05/2018 19:04 Re: TESS [Re: Bernd_E_Hoffmann]


Original geschrieben von: Bernd_E_Hoffmann
Verstehe ich das richtig, dass das Ziel ist für jeden Stern in solchen Bildern Lichtkurven zu erstellen, um Exoplaneten zu finden?
Nein, man befasst sich nur mit einer kleinen Teilmenge (Candidate Target List = CTL) von ca. 200.000 Kandidaten, welche aus einem sehr viel umfangreicheren TESS Input Catalog (TIC) von insgesamt 470 Millionen Punktlichtquellen ausgewählt wurden:

The TESS Input Catalog and Candidate Target List

Die ausgewählten Kandidaten sind überwiegend Zwergsterne der Spektralklassen K und M mit einer scheinbaren Magnitude im Bereich von 4 bis 15 zwischen 600 und 1000 nm. Anhand der nun verfügbare Parallaxen aus dem Gaia-DR2 Katalog wird man die Kandidatenliste nochmal überarbeiten.

TESS Observatory Guide

Im Unterschied zu Kepler wird TESS von vornherein kältere und kleinere Sterne in der näheren Umgebung untersuchen, weil dafür die Erfolgsaussichten zur Detektion von kurzperiodischen Transits wesentlich größer sind.

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ThN Offline
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#1340220 - 01/06/2018 23:07 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Die lange Zeit des Transferorbits ist vorbei:

.@NASA_TESS Mission Update: The Period Adjust Maneuver (PAM) was completed successfully on May 30th. The burn was confirmed as nominal. No trajectory adjustment maneuver will be required. Success! #TESS is in its final lunar resonant orbit!

super Das heißt dann wohl, dass jetzt der Wissenschaftsbetrieb aufgenommen werden kann? gutefrage Laut "Fahrplan":



wäre jetzt nämlich nach dem Manöver PAM noch ein 14tägiger Orbit mit abschließender Kurskorrektur nötig und erst danach würde der Wissenschaftsbetrieb beginnen. Ich interpretiere die Meldung also so, dass man ab sofort mit der Arbeit beginnen kann, d.h. wir sind jetzt im Science Orbit 1!

Thomas


Bearbeitet von ThN (01/06/2018 23:10)

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P_E_T_E_R Offline
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#1340230 - 02/06/2018 02:53 Re: TESS [Re: ThN]


Jetzt wo die wissenschaftliche Datenerfassung bald beginnt, ist es vielleicht von Interesse, sich mal die Konstruktion der Kameras etwas näher anzuschauen. Im Unterschied zur Kepler-Mission handelt es sich bei TESS nicht um eine riesige Schmidt-Optik, sondern um vier wesentlich kleinere und eher konventionell aussehende Kameras mit Weitwinkellinsen. Die Objektive stammen aber nicht von Canon oder Nikon, auch wenn sie vielleicht so aussehen, sondern sie wurden am MIT Lincoln Labor speziell für TESS entwickelt.

Characteristics of the TESS space telescope

TESS hat vier identische Kameras mit einer Öffnung von 105 mm und einer Brennweite von 146 mm, also einem schnellen Öffnungsverhältnis von f/1.4. Der Sensor besteht aus vier CCDs mit jeweils 2048 x 2048 Pixeln zu 15 μm, also 4k x 4k Pixel auf einer Bildfläche von 61 mm x 61 mm (Hasselblad oder Rollei Mittelformat). Damit erfasst jede Kamera ein Feld von 24° x 24°. Insgesamt decken vier Kameras ein Feld von 24° x 96° am Himmel ab.

Das optische Design des Linsensystems wurde aus einem Petzval-System weiterentwickelt. Es besteht aus sieben Einzellinsen mit teilweise asphärischer Form:

Optical Design of the Camera for Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)

Code:
TESS Camera Specs

Single Camera Field-of-View     24° x 24°

Combined Field-of-View          24° x 96°

Entrance Pupil Diameter         105 mm

Focal Length                    146 mm

Focal Ratio                     1.4

Wavelength Range                600 - 1000 nm

CCD-Sensor (per camera)         4096 x 4096 pixel (15 micrometer)
                                (61 mm x 61 mm) 

Ensquared Energy                50% (single pixel)
                                90% (2x2 pixel) 

Image Credit: MIT


Anhänge
TESS_a.jpg

TESS_b.jpg



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ThN Offline
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#1340251 - 02/06/2018 11:08 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Das ist eine echte Mittelformatkamera (also 6x6cm: die digitalen "Mittel"formate sind kleiner) mit einer schnellen "Portraitlinse". Ich seh' da schon den Studio-Modefotografen von früher (tm) vor mir stehen. zwinker

Faszinierend finde ich die großen Pixel. 15mu ist mehr als doppelt bis dreimal so groß im Durchmesser wie in heutigen Fullframe- bzw. Mittelformatsensoren - die sich aber auch ihres riesigen Dynamikumfangs rühmen. Bsp.: Phase One XF mit 100MP gibt z.b. 15 Blendenstufen, d.h. einen Faktor 1:32768 an. Dafür haben die modernen Highend-Kameras heute bis zu 100 Megapixel. Aber auf diese hohe Auflösung kommt es bei TESS wahrscheinlich nicht an.

Trotzdem würde mich mal interessieren, wie TESS mit den kurzen Belichtungszeiten (2 Sekunden?) so viel Licht sammeln kann, dass sie diese feinen Lichtschwankungen detektieren kann. gutefrage

Thomas

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Optikus Offline
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#1340340 - 02/06/2018 19:33 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Hallo Thomas,

das fängt mit der Sensortechnologie an, der tiefen Temperatur, die das Rauschen stark reduziert, und back iluminated bringt auch noch eine Menge.

Da keine pretty pictures benötigt werden reicht für die Messung der linerare Bereich des Sensors, sobald er aus dem Rauschen kommt, ich kann mir das schon gut vorstellen.

CS
Jörg

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P_E_T_E_R Offline
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#1340348 - 02/06/2018 21:00 Re: TESS [Re: ThN]


Original geschrieben von: ThN
Trotzdem würde mich mal interessieren, wie TESS mit den kurzen Belichtungszeiten (2 Sekunden?) so viel Licht sammeln kann, dass sie diese feinen Lichtschwankungen detektieren kann. gutefrage

Das reicht bei einem mag 13 Stern für einen statistischen Messfehler von 1%, für schwächere Sterne braucht man entsprechend längere Messzeiten, wobei die vierfache Messzeit den statistischen Fehler aber nur halbiert. Die Planung strebt wohl eine Erfassung von kalten Sternen der Spektralklassen K und M bis zu einer Grenzgröße von etwa mag 16 an:

TESS Obbservatory Guide

4.2 Photometric Performance - TESS is anticipated to achieve ~200 ppm (0.02%) photometric sensitivity for an IC = 10 star and ~10,000 ppm (1%) sensitivity for an IC = 16 star.

Hier mal eine "back-of-the-envelope" Abschätzung der Photonstatistik für einen mag 15 Stern:

(1) Solarkonstante: 1,36 kW/m² (mag -27)

(2) mag 15 Stern:

Δm = 42 -> Flussfaktor ~ 1,58 x 10^-17

Energiefluss ~ (1,58 x 10^-17) x 1,36 kW/m² ~ 2,16 x 10^-14 W/m²

1 W = 1 J/s = 6,25 x 10^18 eV/s

Energiefluss ~ (135 000 eV/s)/m²

(3) Photonen

Photon-Energie E = hν = hc/λ ~ 1,24 eV μm / λ

E ~ 1,55 eV (für λ = 0,8 μm)

Photonenfluss ~ (135 000 eV/s)/m² / 1,55 eV ~ (87 100 Photonen/s)/m²

(4) TESS-Optik

D = 0,105 m -> Lichtsammelfläche A ~ 0,0087 m²

Photonenintensität ~ (87 100 Photonen/s)/m² x 0,0087 m² ~ 754 Photonen/s

(5) Photonstatistik, Messgenauigkeit und Integrationszeit

ΔN_γ = Wurzel (N_γ)

N_γ = (754/s) t

Bei einer Messzeit von einer Sekunde beträgt der statistische Fehler dann Wurzel (754) ~ 27, entsprechend einem relativen Messfehler von 27/754 ~ 0,036 oder 3,6%. Für einen relativen Messfehler von 0,01 oder 1% muss man also (0,036/0,01)² ~ 13 Sekunden messen. Das gilt für einen mag 15 Stern. Für einen mag 14 Stern würde man einen statistischen Messfehler von 1% in ~ 5 Sekunden erreichen, für einen mag 13 Stern in 2 Sekunden, usw.

Alles unter der Annahme von 100% Quantenausbeute. Zum statistischen Fehler kommen natürlich noch andere Fehler dazu ...

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ThN Offline
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#1340353 - 02/06/2018 22:09 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Ich konnte deiner Rechnung sogar bis einschließlich (4) folgen und werde sie mir merken. Mit dem statistischen Fehler muss ich noch mal nachlesen. Danke erstmal soweit!

In dem von dir verlinkten Observatory Guide, Kapitel 4 gehen sie auch sehr ausführlich auf die Empfindlichkeit der Optik / des Sensors ein. Und im Abschnitt 2.2 Datahandling beschreiben sie noch wie sie den kontinuierlichen Strom von 2s langen Belichtungen verarbeiten, stacken.

Also genügend Lesestoff, wenn man es ganz genau wissen will.

Thomas

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P_E_T_E_R Offline
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#1340356 - 02/06/2018 23:10 Re: TESS [Re: ThN]



Zum statistischen Fehler: Poisson-Verteilung für ganzzahlige k = 0, 1, 2, 3, ...

P(k) = (μ^k/k!) · exp (-μ)

Erwartungswert = μ

Varianz = μ

Standardabweichung = σ = Wurzel (μ)

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P_E_T_E_R Offline
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#1340365 - 03/06/2018 01:16 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]



Hier mal ein paar Beispiele:


Code:
   mu         2,5         5,0          7,5 

sigma       1,581       2,236        2,739

   k     --------------- P(k) ------------

   0     0,082085    0,006738     0,000553  
   1     0,205212    0,033690     0,004148
   2     0,256516    0,084224     0,015555
   3     0,213763    0,140374     0,038889
   4     0,133602    0,175467     0,072916
   5     0,066801    0,175467     0,109375
   6     0,027834    0,146223     0,136718
   7     0,009941    0,104445     0,146484
   8     0,003106    0,065278     0,137329
   9     0,000863    0,036266     0,114440
  10     0,000216    0,018133     0,085830
  11                 0,008242     0,058521
  12                 0,003434     0,036575
  13                 0,001321     0,021101
  14                 0,000472     0,011304
  15                 0,000157     0,005652
  16                              0,002649
  17                              0,001169
  18                              0,000487
  19                              0,000192


Mit größer werdendem Erwartungswert μ nähert sich die Poisson-Verteilung immer mehr einer Gauss-Verteilung mit kontinuierlichem k = x

P(x) = [1/Wurzel (2πσ²)] exp -[(x-μ)²/(2σ²)]

wobei dann wie bei der Poisson-Verteilung σ = Wurzel (μ) gilt.

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ThN Offline
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#1342711 - 22/06/2018 12:57 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Von TESS hat man in den letzten Wochen nicht viel gehört, obwohl es sich seit dem 1. Juni 30. Mai im endgültigen, 14tägigen Orbit befindet. Aber anscheinend wird noch viel getestet. Ich poste mal die letzten beiden relevanten Tweets:

4.Juni:

.@NASA_TESS Mission Update: The #TESS team are now assessing the final orbit to understand long term eclipse predictions and other parameters that can be used in planning the two year survey for #exoplanets.

21.Juni:

.@NASA_TESS Mission Update: #TESS continues to operate in its science orbit that was reached in May. In one of the last passes, TESS performed a "break dance:" rotating around to evaluate any stray light sources to characterize camera performance for the duration of the mission.

In 1 Woche ein paar Tagen etwa ist der 2. wissensch. Orbit beendet - Mal sehen wann die ersten Daten heruntergefunkt werden. gutefrage

Thomas


Bearbeitet von ThN (22/06/2018 13:03)

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#1345135 - 12/07/2018 10:54 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Mal wieder etwas Neues von TESS. Sie haben uns interessierte Außenstehende nicht vergessen:

NASA's newest planet hunter, @NASA_TESS, the Transiting Exoplanet Survey Satellite, is currently undergoing a series of commissioning tests before it begins searching for planets.
Quelle: @NASA_TESS

Artikel: NASA’s TESS Spacecraft Continues Testing Prior to First Observations

Es wird also noch getestet, kalibriert und optimiert. Gegen Ende Juli sollen dann die wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen.

Thomas

P.S. Wenn ich richtig gerechnet habe, dann hat TESS gerade seinen dritten 2:1-resonanten Orbit abgeschlossen.


Bearbeitet von ThN (12/07/2018 11:00)

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#1347500 - 28/07/2018 10:52 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Jetzt geht's los! super

@NASA’s @NASA_TESS satellite has started collecting science data. Over the next two years, it will look at almost the entire sky, searching for evidence of new planets.

Siehe: NASA’s TESS Spacecraft Starts Science Operations

Thomas


Bearbeitet von ThN (28/07/2018 10:54)

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#1349004 - 07/08/2018 03:35 Re: TESS [Re: ThN]



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#1349975 - 12/08/2018 11:30 Re: TESS [Re: P_E_T_E_R]


Inzwischen wurden auch die ersten "echten Messdaten" heruntergeladen:

(Tweet vom 8. August)
TESS Mission Update: Successfully downlinked through @NASASCaN #DSN the first 2 weeks of @NASA_TESS science data! Downlink of a full orbit took ~1.25 hours to dump ~53GB of data.
@NASA_TESS

Thomas

P.S. Parker Solar Probe heute allem Anschein nach erfolgreich gestartet!

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