Instrumento científico de Cheops
Para lograr sus objetivos científicos, CHEOPS será capaz de detectar el tránsito de planetas del tamaño de la Tierra por delante de estrellas enanas G5 (radio estelar de 0,9 R☉) con magnitudes de banda V en el rango de 6 ≤ V ≤ 9 mag. Dada la profundidad de 100 partes por millón (ppm) de este tipo de tránsitos, se necesitará una precisión fotométrica de 20 ppm (objetivo: 10 ppm) en 6 horas de tiempo de integración. Esto equivale a la duración del tránsito de un planeta con un periodo de rotación de 50 días.
En el caso de planetas del tamaño de Neptuno, CHEOPS alcanzará una relación señal-ruido de 30 durante el tránsito de estos planetas frente a estrellas enanas K (radio estelar de 0,7 R☉) con magnitudes de banda V en un rango de 9 ≤ V ≤ 12 (objetivo: 9 ≤ V ≤ 13). Dada la profundidad de 2.500 ppm de este tránsito, se necesitará una precisión fotométrica de 85 ppm en 3 horas, equivalente a la duración de un tránsito de un planeta con un periodo de rotación de 13 días.
La precisión fotométrica necesaria se alcanzará usando un único detector CCD de la empresa Teledyne e2v retroiluminado, de transferencia de trama, con 1.024 × 1.024 píxeles y una distancia entre píxeles de 13 µm. El CCD está montado en el plano focal de un telescopio Ritchey-Chrétien en eje de 32 cm de diámetro, f/8, refrigerado de forma pasiva hasta 233 K, con una estabilidad térmica de 10 mK.
La luz parásita, y especialmente la procedente de la Tierra, será una fuente importante de ruido, por lo que el telescopio deberá deflectarse para minimizar su impacto. Los requisitos de limpieza y contaminación hicieron necesario utilizar una cubierta ligera y estanca al polvo. El detector y la electrónica de soporte, junto con el telescopio, la óptica back-end, el ordenador del instrumento y el hardware de regulación térmica se conocen colectivamente como el Sistema del Instrumento CHEOPS (CIS).
El CIS se sitúa sobre el panel superior de la plataforma y comprende varias unidades:
• Conjunto del telescopio óptico (Optical Telescope Assembly, OTA): incluye el telescopio, la estructura óptica (soporte mecánico para los subsistemas del OTA y los dos sensores estelares), la óptica back-end, el módulo del plano focal (incluido el CCD, el conjunto de plano focal y la electrónica front-end), así como los radiadores que enfriarán el conjunto de plano focal y la electrónica front-end.
• Conjunto de deflector y cubierta (Baffle and Cover Assembly, BCA): incluye el deflector externo (diseño simétrico al eje) y el conjunto de la cubierta, ambos montados en el borde de la plataforma. El deflector externo está diseñado para desviar la luz parásita procedente de ángulos mayores que 35 grados a partir de la línea de visión. El conjunto de la cubierta está formado por la tapa de la cubierta, que se encuentra en la abertura de entrada del deflector externo y está diseñada para minimizar la contaminación de la óptica de CHEOPS hasta el despegue y durante el lanzamiento, así como un mecanismo de liberación de la cubierta que se utilizará después del lanzamiento.
• Módulo de electrónica del sensor (Sensor Electronics Module, SEM): comprende la unidad de control del sensor, para el control y la lectura del CCD, y la unidad de acondicionamiento de potencia, para el acondicionamiento/filtrado de los voltajes suministrados al CCD y al control térmico del CCD y la electrónica front-end.
• Electrónica back-end (Back-End Electronics, BEE): formada por la unidad de procesamiento digital y la unidad de alimentación de potencia, que suministra energía a los cuatro elementos del CIS.
