Naj… aparat cyfrowy Hyper Suprime-Cam ma 870 Mpix rozdzielczości i obiektyw Canona

Aparat cyfrowy, o którym piszemy w tym tekście, nie jest co prawda zwykłym aparatem, ale zastosowana tu przenośnia jest w pełni uzasadniona. Będzie on bowiem wykonywał zdjęcia, czyli to samo co czyni każdy aparat. Z tą różnicą, że z tego kolosa o prawie metrowej średnicy soczewkach w obiektywie, skorzystają astronomowie.

Konstrukcje do rejestracji światła stosowane w astronomii to najczęściej indywidualne projekty. Mówimy tu o profesjonalnych zastosowaniach i największych teleskopach. Istotny jest tu nie tyle sam sensor, bo te są podobne w wielu teleskopach, ale ich liczba i elektronika, jaką do nich zastosowano. O sensorach mówimy w liczbie mnogiej, bo obecnie najczęściej stosuje się mozaiki sensorów CCD. W przypadku omawianej kamery jest to 116 sensorów, które mają łączną rozdzielczość 870 Mpix.

Korektor Szerokiego Pola wyprodukowany przez Canona. Waży 872 kilogramy. To tyle co ponad 4300 kitowych obiektywów 18-55 mm.

By zapewnić odpowiednio wydajny odczyt sygnału z tak dużej liczby matryc, trzeba nieźle napracować się nad skonstruowaniem odpowiedniej elektroniki sterującej. Potem trzeba to umieścić w dostosowanej do rozmiaru całej mozaiki obudowie, która zarazem umożliwi odpowiednie chłodzenie. Układy CCD stosowane w astronomii są bardzo czułe na podczerwień i dlatego chłodzi się je oparami ciekłego azotu do temperatury około -100 C.

Montaż kamery w głównym ognisku teleskopu, 16 metrów ponad zwierciadłem głównym.

Sama gigantyczna matryca, jak pozwoliliśmy sobie nazwać całą mozaikę sensorów, wraz z obudową to nie wszystko. To jakby odpowiednik korpusu aparatu. Potrzebne jest jeszcze odpowiednie szkło. W tym przypadku nie jest to typowy obiektyw, ale raczej układ optyczny, który zapewnia odpowiednią jakość obrazu padającego na piksele w całym polu widzenia.

Pole widzenia teleskopu, do którego tenże „aparat cyfrowy” jest podłączony, wynosi 1,5 stopnia (trzy razy więcej niż średnica Księżyca), bardzo dużo jak na tego typu urządzenie. Dlatego też „obiektyw”, który składa się z siedmiu elementów, wykonany przez Canona, nazwano Wide Field Corrector. Obiektyw korzysta z opracowanego przez Mitsubishi Electric mechanizmu ogniskowania, który jest w stanie dopasowywać położenie soczewek z dokładnością 1-2 mikrometrów (ludzki włos jest 100 razy grubszy). Tubus wykonano z elementów ceramicznych dla jak najmniejszej podatności na zmiany temperatury.

Przekrój przez Hyper Suprime-Cam. Obok dla porównania postać 158 cm dziewczynki.

Skoro padła nazwa japońskiej firmy fotograficznej, nie będzie zaskoczeniem informacja, że cała kamera wraz z obiektywem stanie się oczami, a w zasadzie okiem, japońskiego teleskopu Subaru. Ten 8,2 metrowej średnicy teleskop znajduje na Hawajach. Celem Hyper Suprime-Cam są obserwacje odległych galaktyk, przydatne w badaniach nad ciemną materią i ewolucją Wszechświata.

Jak zauważą co bardziej dociekliwi czytelnicy, Hyper Suprime-Cam nie jest urządzeniem, które pojawiło się z dnia na dzień. Budowa kamery zajęła wiele lat, a pierwsze światło (czyli tak zwane pierwsze zdjęcie, zwykle o niewielkiej wartości naukowej) uzyskano już we wrześniu ubiegłego roku. Kamera wraz z układem optycznym musi być jednak dokładnie sprawdzona, skonfigurowana, zanim rozpocznie na dobre pracę, testy jeszcze są wykonywane. Tak to już jest, mały obiektyw łatwo obsługiwać, duży obiektyw o wiele trudniej. Nie wystarczy 3-calowy ekran LCD na tylnej ściance, potrzeba całej farmy monitorów w pokoju obserwatora.

Źródło: HSCBlog, NAOJ