Kuzey Şili’deki Cerro Pachón’un tepesinde, NSF -Doe Vera C. Rubin Gözlemevi tamamlanmaya yaklaşıyor. Tesisin merkezinde, projenin bilimsel macerasında çok önemli bir an ortaya çıkıyor. 20 yılı aşkın titiz araştırma ve geliştirme ve haftalarca test yaptıktan sonra, LSST kamera Simonyi anket teleskopuna başarıyla kuruldu.
Takımlar kolektif bir rahatlama nefes alır. DOE SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda (SLAC) inşa edilen dünyanın en büyük dijital kamerası şu anda yerinde ve Uzay ve Zamanın Eski Anketi (LSST) için ilk görüntüleri yakalama beklentisi aşikar. Şimdiye kadar yapılmış en büyük astronomik film başlamak üzere.
Neredeyse.
Böyle sofistike bir kamerayı başlatmak, basit bir “açma/kapama” düğmesine basmaktan çok daha karmaşıktır. Tarihin en büyük astronomik filmini yaratmak zaman, sabır ve hassasiyet taahhüdünü gerektirir. Her ayrıntı çift kontrol edilmeli ve her sistem devam etmeden önce kesin özelliklerini karşılamalıdır.
İnşaatın geçmiş aşamalarından farklı olarak, kamera ekibi artık yerden beş metre (16.4 feet) üzerinde çalışıyor ve 125 kilogramdan (275 pound) en fazla olmayan küçük bir platforma güvenli bir şekilde koşuyor. Hareketleri, kameranın dönüşü ve teleskopun aynaları ile sınırlıdır, sadece inç uzaklıktadır. Basit bir hortum bağlantısı gibi görünen şey, bu koşullar altında tamamen yeni bir zorluk haline geliyor.
LSST kamera bir dizi kritik adımdan geçmek üzere. Birincisi, kameranın ortasına yerleştirilmiş son derece düşük sıcaklıkları korumak için tasarlanmış bir kap olan kriyostat içinde bir vakum oluşturmaktır. Cryostat, kameranın karmaşık elektronik sistemlerini ve 189 şarj bağlantılı cihaz (CCD) bilim sensörlerinin mozaiğini barındırıyor. Bu sensörler, her görüntü 3.200 megapikselden oluşan olağanüstü hassasiyetle gece gökyüzünün görüntülerini yakalamak için tasarlanmıştır.
Elleri kameranın içinde, vakum sistemini bağlamak için çalışan Stuart Marshall, kamera operasyonları bilim adamı ve SLAC’daki personel bilimcisi, “Vakum, kameranın elektroniğini sıcaklık değişimlerinden yalıtmak için çok önemlidir. Bir kez kararlı bir vakum sağladıktan sonra, kriyostat’ı çok düşük sıcaklıklara soğutacak soğutma sistemini aktive edeceğiz.”
Elektronik, çalışma sırasında yaklaşık 1 kilowatt ısı üretir, kabaca küçük bir elektrikli ısıtıcı çıkışına eşdeğerdir. Aşırı ısınmayı önlemek için bu ısı vakum odasından çıkarılmalıdır. “Kameranın elektroniklerinin -20 ° C ile -5 ° C (-4 ° F ve 23 ° F) arasında güvenli bir çalışma sıcaklığını korumasını istiyoruz. Bu yüzden bu ısıyı çekmemiz gerekiyor. Ve bunu soğutma sisteminden -50 ° C’de (-58 ° F) bir sıvı pompalayarak yapıyoruz.”
Bu arada, CCD’lerin kendileri -100 ° C’ye (-148 ° F) soğutulmalıdır. Bu sıcaklık optimum performansı sağlar ve istenmeyen ısının hassas elektroniklere müdahale etmesini ve görüntülerin kalitesini bozmasını önlemeye yardımcı olur. Bu sensörler, yalnızca elektronik soğutma sistemi kararlı olduğunda etkinleştirilecek olan kendi özel soğutma sistemi vardır.
Bu kritik adımlar tamamlandıktan sonra, ekipler CCD’lere güç verecek ve kameranın bilgisayarlarla düzgün iletişim kurmasını sağlamak için kontrol ve veri toplama sistemlerini test edecektir. Daha sonra kamera tamamen çalışır olacak.
Marshall, “Kamerayı inşa etmek asla rutin değildi ve hala çözmek için yeni zorluklarımız ve sorunlarımız var.” “Ama şimdi, ilk görüntülere hazırlanırken, bilgiyi gözlem uzmanlarına ve işimizi gölgeleyen ve genellikle başlatmayı denetleme ile yönlendiren bilim adamlarına aktarıyoruz. Gerçekten heyecan verici!”
Birkaç metre uzaklıktaki, kameranın yanındaki iskele üzerinde, SLAC’daki uzman ve doktora sonrası araştırmacı olan Yijung Kang, vakum sistemini çalıştırmaya hazır. “Tüm gözlem ekibi operasyonlara hazırlanmak için gerçekten heyecanlı. Şimdi diğer ekiplerle yakın çalışıyoruz, on yıl süren bilim misyonumuzun başarılı bir şekilde lansmanını sağlamak için testler ve prosedürler hazırlıyoruz.”
Çalışma metodik ve zorludur ve tüm kameranın kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektiren birbirine bağlı sistemleri içerir. Vakum sistemleri, soğutma ve elektronik uzmanları süreçte kritik bir rol oynamaktadır. Belirli bir alanda uzman olmak yeterli değildir – birinin kamera hakkında derin, bütünsel bir bilgiye sahip olması gerekir. Mükemmel çalışmayı sağlamak için her sistem, her bileşen, her ayar dikkatli bir şekilde beklenmelidir.
Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’nde kamera operasyonları bilim adamı ve doçent Yousuke Utsumi, ekibin meydan okumaya hazır olduğunu biliyor. “Kameradaki çalışma iyi ilerliyor ve en beklenmedik olanların bile ortaya çıkan herhangi bir sorunun çözüleceğinden eminiz.”
Sadece birkaç hafta içinde, bu kritik adımlar tamamlandıktan ve CCD’ler etkinleştirildikten sonra, başka bir nefes kesici an gelecek: kameranın lens kapağı kaldırılacaktır. Utsumi, “Tıpkı herhangi bir standart kamera lens kapağı gibi, ancak bu beş buçuk metre genişliğinde ve onu kaldırmak için bir vinç kullanacağız” diyor. Sonra Starlight ilk kez LSST kamerasına dökülür.
Bu noktada, gözlem uzmanları kontrolü ele alacaktır. Gökyüzünün gözlemlenmesi, teleskopu göstermesi ve ilk fotonları yakalayacak bilgisayar programını çalıştıracaklar. Kısa bir süre sonra, gökyüzünün ilk görüntüleri kontrol odasındaki üç dev ekranda görüntülenecek ve olağanüstü bir sinema macerasının başlangıcını işaret edecek.
Tıpkı bir yönetmen bir filmin ilk çekimlerini titizlikle ayarlamak gibi, takımlar teleskopu ve kamerayı geliştirmek, odak ve optik hizalamayı mükemmelleştirmek, kalibrasyon görüntülerini yakalamak, pürüzsüz ve kararlı işlem sağlamak ve potansiyel teknik sorunlara hazırlanmak için birkaç hafta daha harcayacaklar. Ancak o zaman en büyük astronomik film resmi olarak başlayacak.
