La cámara digital más grande del mundo fabricada por científicos espaciales del Área de la Bahía

MENLO PARK — El universo está a punto de obtener su primer plano más grande jamás visto.

La cámara digital más potente jamás construida, que ahora se ensambla en el Laboratorio Nacional Acelerador SLAC de la Universidad de Stanford, creará un vasto panorama del espacio tomando fotografías de 20 mil millones de galaxias, más del doble de la cantidad de humanos en la Tierra.

Con 7000 secciones únicas, se combinará con un telescopio “para observar el cielo, ver cada parte disponible del cielo, no solo una vez, sino muchas veces”, dijo Aaron Roodman, profesor de física de partículas y astrofísica en SLAC/Stanford. y líder de programa para el proyecto de la cámara.

Con siete años de producción, el proyecto de la cámara de $168 millones está a punto de completarse. La próxima primavera, el avión se cargará cuidadosamente en marcos protectores y se cargará en contenedores de carga, luego se transportará en camión a un jet 747 fletado que espera en el Aeropuerto Internacional de San Francisco para su viaje al Observatorio Rubin de Chile. Para evitar colisiones en la autopista US 101 congestionada en la península, la cámara será escoltada por una caravana de automóviles.

“En este momento, estamos tratando de ponerlo todo junto y hacer que todo funcione”, dijo Travis Lange, ingeniero mecánico principal. “Aquí es cuando las cosas se ponen difíciles. Es un poco frenético”.

La visión de la cámara es tan nítida que puede ver pelotas de golf a 15 millas de distancia.

Pero lo que realmente importa es su persistencia y su alcance.

Una vez colocada, la cámara fotografiará todo el hemisferio sur. Un proyecto conjunto de la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Energía, el proyecto Legacy Survey of Space and Time (LSST) tomará una foto cada 15 segundos, recolectando múltiples imágenes, cada noche, durante 10 años.

Sus fotos tomadas con lapso de tiempo revelarán cambios en el cielo, ayudando a los científicos a detectar estrellas en explosión, colisiones estelares, asteroides voladores y galaxias que se oscurecen y se iluminan misteriosamente. En tiempo real, recordará a los científicos esta vista sorprendente.

También se pueden apilar varias fotos una encima de la otra, iluminando los objetos que están tan oscuros que normalmente pasan desapercibidos.

La cámara también sondeará nuestro propio sistema solar y verá unos seis millones de objetos, 50 veces más de lo que podemos ver hoy.

Al hacer clic en su obturador gigante, la cámara LSST puede ayudar a responder una pregunta aún más profunda: ¿De qué está hecho el universo? ¿Cómo interactúan estos ingredientes entre sí? ¿Por qué el universo está evolucionando y acelerando su expansión? ¿Las gotas de materia oscura ofrecen alguna pista? Y mucho más.

“El potencial del descubrimiento es tremendo”, dijo Steve Ritz, científico del proyecto de la cámara y profesor de física en UC Santa Cruz. “Queremos descubrir cosas nuevas. Queremos ser sorprendidos”.

A diferencia del nuevo Telescopio Espacial James Webb, que ahora está flotando en el espacio en un lugar más allá de la luna, esta cámara vivirá en la Tierra, mirando desde el cielo claro y seco sobre el alto desierto de Atacama en Chile.

Se diferencia de Webb en otro aspecto importante: estudiará todo el cielo, no una franja estrecha. Cada noche, generará 20 terabytes de datos.

Y, a diferencia de Webb, sus datos se compartirán con todos. Es difícil acceder al telescopio Webb; los científicos deben presentar sus propuestas en un proceso altamente competitivo. Por el contrario, los datos del LSST “están abiertos a toda la comunidad científica de EE. UU., así como a un número selecto de socios internacionales”, dijo Roodman.

Compartir tales datos “crea una encrucijada donde diferentes personas que tienen intereses muy diferentes trabajan juntas e intercambian ideas”, dice Ritz. “La encrucijada, históricamente, es donde se hacen grandes cosas nuevas”.

La cámara hecha a medida es un gigante. El tamaño del automóvil es pequeño, pesa tres toneladas.

Se apoyó en la sala limpia de techo alto de SLAC, donde los trabajadores usaban guantes, trajes Tyvek y botas para evitar que el polvo entrara en la delicada máquina.

Los tres espejos gigantes del telescopio, que varían en tamaño de 11 a 25 pies, dirigirán la luz hacia la cámara.

La imagen se enfoca en el “plano focal” gigante de la cámara, que, al igual que otras cámaras digitales, tiene un sensor. El tamaño del sensor determina la calidad de imagen de la cámara. Los sensores de las cámaras de los teléfonos inteligentes tienen unos pocos milímetros de ancho; en las réflex profesionales, el sensor es de 1,3 pulgadas. En comparación, el sensor LSST mide 1,6 pulgadas, y hay 189 de ellos, todos combinados en un mosaico gigante.

Esta cámara también tiene más píxeles que las cámaras convencionales, lo que mejora aún más la imagen. La cámara de un teléfono inteligente tiene alrededor de 20 millones de píxeles. Esta cámara tiene 3.200 millones.

“Cuanto más grande se vuelve, más cielo podemos ver”, dijo Roodman.

Pero el equipo se enfrentó a un dilema práctico. El “ruido” electrónico de los electrones que rebotan crea una distorsión de la imagen, dice el científico del proyecto Yousuke Utsumi. Para calmar las cosas, el sensor de la cámara debe enfriarse a -150 grados Fahrenheit.

El filtro de vidrio revestido de la cámara está hecho de sílice fundida, libre de impurezas. El obturador, activado al presionar la tecla “enter” en el teclado, será automático y controlado por computadora.

¿Qué tan grandes son las imágenes? Según SLAC, son tan grandes que solo mostrar uno de ellos requeriría 378 televisores 4K de alta definición.

Esto crea problemas de transmisión de datos. Debido al tamaño de cada archivo de imagen y la necesidad de enviarlos rápidamente, Internet no es lo suficientemente bueno. Entonces, SLAC transmitirá datos a través de miles de millas de cable de fibra óptica dedicado.

Juanito Vasques

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