Dünyanın En Büyük Astronomi Kamerası

LSST kamera dünyanın en büyük astronomi kamerasıdır. Referans olarak, tam çerçeve sensörün boyutunun 350 katından fazladır.

Douglas Adams’ın Otostopçunun Galaksi Rehberi’ne göre “Uzay”, “Büyük. Gerçekten büyük. Ne kadar devasa, akıllara durgunluk verecek kadar büyük olduğuna inanamayacaksın. Yani, eczaneye giden yolun çok uzun olduğunu düşünebilirsin, ama bu uzaya gitmek için sadece fıstık.”

Uzayın haritasını çıkarmak için yapılan kameralar için de aynı durumun geçerli olduğu ortaya çıktı. Tam çerçeve kameranızın büyük olduğunu düşünebilirsiniz ancak bu, ABD Enerji Bakanlığı’nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı tarafından yakın zamanda tamamlanan Eski Uzay ve Zaman Araştırması (LSST) kamerasıyla karşılaştırıldığında hiçbir şey değildir.

Küçük bir araba boyutunda olarak anıldığını görmüş olabilirsiniz, ancak bunun altında satılan bir şey varsa. SLAC aslında fotoğrafçılıktan tanıyabileceğiniz tüm sayıları aldı, her birini çok çok daha büyük hale getirdi ve ardından karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi anlamaya yardımcı olacağını umduğu bir hızlandırılmış çekim gerçekleştirdi.

SLAC personeli fizikçisi ve LSST Kamera Entegrasyonu ve Test Bilimcisi Andy Rasmussen’den daha fazla ayrıntı aldık.

LSST, 3100 megapiksel görüntüleme yüzeyine sahiptir. Bu yüzey, her biri 41 x 40 mm 16,4 MP CCD olan 189 ayrı sensörden oluşan bir dizidir. Bu sensörlerin her biri, tüketici düzeyindeki orta formattan daha büyüktür ve bir araya getirildiğinde 634 mm’lik (24,9″) bir görüntüleme çemberi sağlar. Bu, evde oynayanlar için 0,068x’lik bir kırpma faktörüdür.

Bireysel piksellerin boyutu 10μm olup, her biri 24MP tam çerçeve sensördeki piksellerin alanının neredeyse üç katı veya 26MP APS-C, 61MP tam çerçeve veya 100MP 44 x 33 ortamın yedi katı büyüklüğündedir. biçimi modeli.

Bu geniş sensörü kullanmak için LSST, biri Guinness Dünya Rekorları tarafından “dünyanın şimdiye kadar üretilmiş en büyük yüksek performanslı optik lensi” olarak tanınan üç öğeli bir lense sahiptir. Ön elemanın çapı 1,57 m, diğer ikisinin genişliği ise yalnızca 1,2 m ve 72 cm’dir. Bu düzeneğin arkasına, kameranın yalnızca belirli ışık dalga boylarını yakalamasına olanak tanıyan altı adet 76 cm’lik filtreden biri yerleştirilebilir.

Bu kamera daha sonra 10 m etkin odak uzaklığına sahip bir teleskopun parçası olarak monte edilir ve 3,5 derecelik çapraz görüş açısı sağlar (tam çerçeve açısından 682 mm’lik eşdeğer bir mercek etrafında). Rasmussen bunu bağlam içinde şöyle ifade ediyor: “Birincil aynanın dış çapı 8,4 metredir. İkisini bölün, sistemin f/1,2’de çalışmasının nedeni budur.”

Bu f/0,08’e eşdeğerdir (veya bu kadar küçük sayılar için ikinin karekökünün katlarını hatırlamıyorsanız yaklaşık sekiz durak daha fazla ışık).

Her 16MP çip, ayrı amplifikatörlere giden on altı okuma kanalına sahiptir ve bunların her biri 500k piksel/saniye hızında okunur, bu da iki saniye sürdüğü anlamına gelir. 3216 kanalın tümü aynı anda okunur. Karanlık akımı düşük tutmak için çipler -100°C sıcaklıkta tutulacak: Rasmussen < 0,01 elektron/piksel/saniye şeklinde bir rakam aktarıyor.

Ancak kamera yalnızca olağanüstü yüksek çözünürlüklü görüntüler yakalamak için kullanılmayacak. Bunun yerine, birleştirilmiş panoların hızlandırılmış bir serisini çekmeye çalışılacak.

Şili’deki Vera C. Rubin Gözlemevi’ne kurulacak olan kamera, görüntünün yaklaşık 1000 bölümünün 30 saniyelik bir dizi pozunu (veya farklı dalga boyu bantlarındaki gürültü sonuçlarına bağlı olarak 15 saniyelik çift pozları) çekecek. Güney gökyüzü. Her bölge, yaklaşık yedi gün boyunca, bir sonrakine geçmeden önce tipik olarak 1000 bölgenin tümü için aynı filtre kullanılarak altı kez fotoğraflanacak.

Tüm bu süreç daha sonra on yıllık bir süre boyunca yaklaşık 1000 kez tekrarlanacak ve bilim adamlarının evrenin genişlemesini daha iyi anlamalarına ve aynı zamanda bu süre içinde meydana gelen süpernova patlamaları gibi olayların gözlemlenmesine olanak sağlayacak bir zaman aralığı oluşturulacak. .

Teledyne e2v tarafından oluşturulan sensörler , “atmosferin şeffaf olmaya başladığı 320 nm civarından başlayarak” çok geniş bir ışık aralığına duyarlıdır, diyor Rasmussen: “silisyumun şeffaf hale geldiği yakın kızılötesine kadar (1050 nm), “

Yaklaşık 2014 yılında geliştirilen sensörler 100μm kalınlığındadır: kırmızı ışığa karşı gelişmiş hassasiyet ile daha derin pikseller kullandıkça ortaya çıkan yük yayılımı arasında bir denge.

Pil ömrüne dair herhangi bir rakam verilmedi ancak maliyetin 168 milyon dolar civarında olduğu bildiriliyor.