Fotoaparat Vere Rubin Monster s 3200 milijoni slikovnih pik posname svojo prvo sliko (v laboratoriju)

The Observatorij Vera C. Rubin je naredil še en korak proti prvi luči, ki je bila predvidena za nekaj časa leta 2022. Njegova ogromna kamera z 3200 milijoni slikovnih pik je pravkar posnela prvo sliko med laboratorijskim testiranjem na Nacionalni pospeševalni laboratorij SLAC . Kamera je največja doslej izdelana, njena moč brez primere pa je gonilna sila desetletne raziskave o prostoru in času (LSST) Observatorija.

V kombinaciji z 8,4-metrskim primarnim ogledalom je kamera impresivna pošast, ki ustvarja podatke. Njegova goriščna ravnina vsebuje 189 ločenih naprav s sklopko polnjenja (CCD), od katerih vsaka zajema 16 milijonov slikovnih pik. Vsaka slika z ločljivostjo 3200 milijonov slikovnih pik bi za prikaz potrebovala 378 4K televizijskih zaslonov ultra visoke ločljivosti.

Vsaka slika je tako ogromna, da ena sama zajame območje neba, ki ustreza 40 polnim lunam. Ekipa, ki stoji za kamero, pravi, da so slikovni senzorji tako močni, da bodo lahko 'videli' predmete, ki so 100 milijonov krat bolj zatemnjeni, kot bi jih lahko videlo s prostim očesom. Sporočilo za javnost SLAC poudarja, da bi pri tej stopnji občutljivosti lahko videli svečo na tisoče milj daleč.

'Te edinstvene lastnosti bodo omogočile ambiciozen znanstveni program Observatorija Rubin.'

Steven Ritz, projektni znanstvenik, kamera LSST, Kalifornijska univerza, Santa Cruz.

'To je za nas velik mejnik,' je dejal Vincent Riot, vodja projekta LSST Camera iz nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore pri DOE. 'Gariščna ravnina bo ustvarila slike za LSST, tako da je to sposobno in občutljivo oko observatorija Rubin.'

Steven Kahn iz SLAC-a, direktor observatorija, je v a izjava za javnost , »Ta dosežek je eden najpomembnejših v celotnem projektu Observatorija Rubin. Dokončanje goriščne ravnine kamere LSST in njenih uspešnih testov je velika zmaga ekipe kamer, ki bo Observatoriju Rubin omogočila, da zagotovi astronomsko znanost naslednje generacije.

V desetih letih bo observatorij vsako noč zajemal več kot 20 terabajtov podatkov. Do konca desetletne raziskave bo proizvedla 60 petabajtov.

Pravzaprav bo proizvedenih toliko podatkov, da bosta za obdelavo na voljo dve namenski 40 GB visokohitrostni optični podatkovni liniji. Vsi ti podatki bodo potovali v arhivski center v ZDA. Tam bo obdelan in shranjen ter na voljo skupnosti.

Observatorij Rubin bo ustvaril izjemno količino podatkov, za njihovo upravljanje pa sta potrebna hitra optična vlakna in podatkovni objekt. Zasluge za sliko: Rubin Obs/NSF/AURA
UsageTerms Creative Commons Attribution Share Alike 4.0 Mednarodna licenca

Vse to zbiranje in obdelava slik bo ustvarila rezultate Observatorija Rubin: panoramske slike širokega polja južnega neba, ena vsakih nekaj noči 10 let. Vse te slike bodo seštele v en velik, deset let dolg videoposnetek nočnega neba.

To bo glavni prispevek Observatorija Rubin k astronomiji: Legacy Survey of Space and Time (LSST). LSST bo katalog približno 20 milijard galaksij, več galaksij, kot je ljudi. Našel bo vse vrste prehodnih objektov, kot so asteroidi, ki se vrtijo okoli našega Osončja, pa tudi oddaljene supernove. Pomagal bo pri načrtovanju temne snovi in ​​temne energije ter naše lastne Rimske ceste.

Senzorski sistem kamere je sestavljen iz enot, imenovanih splavi. Vsak splav vsebuje po več senzorjev in obstajata dve vrsti splavov. 21 splavov vsebuje po devet senzorjev, teh 21 pa je odgovornih za pridobivanje slik. Potem so tu štirje posebni splavi. Vsebujejo po tri senzorje in so odgovorni za ostrenje kamere in sinhronizacijo z vrtenjem Zemlje.

Ekipa kamere Large Synoptic Survey Telescope (LSST) je namestila prvega od 21 znanstvenih splavov – 3x3 nizov najsodobnejših slikovnih senzorjev. Ta slika prikazuje enega od nizov za zajemanje slik 3x3 in enega od manjših nizov za ciljanje in sinhronizacijo. Slikovni sistem bo skupaj posnel slike nočnega neba z ločljivostjo 3200 milijonov slikovnih pik brez primere, ki bodo sčasoma ustvarile največji astrofizični film na svetu. Foto: Farrin Abbott / SLAC

'Te specifikacije so prav osupljive,' je dejal Steven Ritz, projektni znanstvenik za kamero LSST na kalifornijski univerzi Santa Cruz. 'Te edinstvene lastnosti bodo omogočile ambiciozen znanstveni program Observatorija Rubin.'

'Ti podatki bodo izboljšali naše znanje o tem, kako so se galaksije sčasoma razvijale, in nam bodo omogočili, da testiramo naše modele temne snovi in ​​temne energije globlje in natančneje kot kdaj koli prej,' je dejal Ritz. 'Observatorij bo čudovit objekt za širok spekter znanosti - od podrobnih študij našega sončnega sistema do študij oddaljenih predmetov proti robu vidnega vesolja.'

Goriščna ravnina kamere LSST ima dovolj veliko površino, da zajame del neba približno velikosti 40 polnih lun. Njegova ločljivost je tako visoka, da bi žogico za golf opazili z razdalje 15 milj. Zasluge za sliko: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory

Ekipa kamere je potrebovala več mesecev, da je splave namestila na goriščno ravnino. Splavi so zelo draga oprema. Vsak lahko stane do 3 milijone dolarjev, tolerance pri namestitvi pa so izjemno ozke. Prostor med vsakim splavom je širok manj kot pet človeških las. Slikovni senzorji lahko tudi počijo, če se dotikajo drug drugega.

Hannah Pollek je strojna inženirka pri SLAC, ki je delala na integraciji senzorjev. V sporočilu za javnost je dejala: »Kombinacija visokih vložkov in strogih toleranc je ta projekt naredila zelo zahtevnega. Toda z vsestransko ekipo nam je to precej uspelo.'

Za zajemanje teh prvih nekaj slik so bili senzorji ohlajeni na njihovo delovno temperaturo -101 C (-150 F). Ker celotna kamera še ni sestavljena, je ekipa projicirala slike na goriščno ravnino s 150 mikronsko luknjica . Predmeti, uporabljeni za testne slike, so bili glava brokolija Romanesco, Flammarion gravura , fotografija Vera C. Rubin sama, foto kolaž članov ekipe LSST in foto kolaž logotipov institucij članic LSST.

'Snemanje teh slik je velik dosežek,' je dejal Aaron Roodman iz SLAC, znanstvenik, odgovoren za sestavljanje in testiranje kamere LSST. 'Z natančnimi specifikacijami smo resnično premaknili meje možnega, da izkoristimo vsak kvadratni milimeter goriščne ravnine in povečamo znanost, ki jo lahko naredimo z njim.'

Yousuke Utsumi iz SLAC, desno, in Aaron Roodman s projektorjem z luknjami projicirata prve slike na goriščno ravnino kamere LSST. Med prvimi fotografiranimi predmeti je bila tukaj videna glava Romanesca, izbrana zaradi zelo podrobne teksture. Zasluge za sliko: Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory.

Naslednji korak je montaža celotne kamere. Goriščna ravnina in kriostat bo vstavljen v ohišje fotoaparata, skupaj s tremi lečami. Ena od teh leč s premerom 1,57 metra (5,1 čevljev) naj bi bila svetovna največja visoko zmogljiva optična leča . Tu je tudi zaklop in sistem za menjavo filtrov. Skupno bo kamera velika kot SUV, do leta 2021 pa bo sestavljena in pripravljena za končno testiranje. Po tem bo poslana v Čile.

'Bližanje zaključka kamere je zelo razburljivo in ponosni smo, da igramo tako osrednjo vlogo pri gradnji te ključne komponente Rubinovega observatorija,' je povedala JoAnne Hewett, glavna raziskovalna direktorica SLAC in pomočnica direktorja laboratorija za temeljno fiziko. 'To je mejnik, ki nas pripelje velik korak bližje raziskovanju temeljnih vprašanj o vesolju na načine, ki jih prej nismo mogli.'

V naslednjih nekaj mesecih bo ekipa LSST Camera integrirala preostale komponente kamere, vključno z lečami, zaklopom in sistemom za zamenjavo filtrov. Do sredine leta 2021 bo kamera v velikosti SUV pripravljena za končno testiranje. Zasluge za sliko: Chris Smith/SLAC National Accelerator Laboratory

Ena od stvari, zaradi katerih je Observatorij Vera C. Rubin tako poseben, je dejstvo, da vedno znova posnema ista področja neba v hitrem zaporedju. Tudi vse te dejavnosti so v veliki meri avtomatizirane. To pomeni, da bo opazil prehodne predmete in bo lahko opozoril druge observatorije na stvari, kot so supernove. To bo omogočilo, da bodo zmogljivi teleskopi kmalu na spletu, kot je Izjemno velik teleskop , da nanje prenesejo svojo moč na način, ki ga Observatorij Rubin ne more.

Testna slika slikovnih senzorjev na observatoriju Vera Rubin. Ker senzorji še niso integrirani z lečami, je ekipa uporabila luknjico, da je posnela to sliko brokolija Romanesco. Zasluge za sliko: Organizacija LSST.

Vsi ti izvrstni slikovni podatki bodo dostopni tudi nam ostalim. Leta 2007 je Google napovedal sodelovanje pri projektu. Medtem ko bodo podatki LSST na voljo raziskovalcem v bolj surovi obliki, želi Google uporabiti svoje strokovno znanje o podatkih, da bi podatke LSST naredili bolj dostopne javnosti. Upajo, da bodo zagotovili digitalno pokritost stvari, kot so supernove, asteroidi in oddaljene galaksije.

Glavne besede Observatorija Vera Rubin so »široke, globoke in hitre«. Večkrat bo pregledoval nočno nebo s širokim vidnim poljem, z globino visoke ločljivosti in to bo storil hitro. Nikoli ni bilo česa podobnega.

In dejstvo, da bo lahko vsak, ki ima internetno povezavo, delil odkritja in slike, pomeni, da bi lahko Observatorij Rubin navdihnil generacije prihodnjih astronomov, na enak način kot vesoljski teleskop Hubble.

Več:

• Izjava za javnost: Senzorji največjega digitalnega fotoaparata na svetu posnamejo prve slike s 3.200 milijoni slikovnih pik na SLAC
• Izjava za javnost: Najširše, najgloblje podobe dinamičnega vesolja
• Vesolje danes: Vzpon super teleskopov: Veliki sinoptični pregledni teleskop