Forskare vid Department of Energys SLAC National Accelerator Laboratory bygger världens största digitalkamera för astronomi och astrofysik – en 3:a i minivansstorlek, 200-megapixel "öga" av det framtida Large Synoptic Survey Telescope (LSST) som kommer att möjliggöra oöverträffade vyer av universum från och med hösten 2022 och ge nya insikter om mörk energi och andra kosmiska mysterier. Sålänge, labbet har slutfört sitt arbete med en miniatyrversion som snart kommer att användas för att testa teleskopet och ta LSST:s första bilder av natthimlen.

Dessa bilder kommer att innehålla glimtar av asteroiders och objekts rörelser i vårt solsystem med banor bortom Neptunus, samt varningar om plötsliga händelser som supernovor, exploderande stjärnor som tillfälligt lyser upp delar av himlen.

Enheten, kallas ComCam (förkortning för Commissioning Camera), kommer att använda endast fyra procent av hela LSST-kamerans fokusplan och producera mycket mindre bilder, men det kommer att ge tillräckligt med "bildkraft" för att testa observatoriet medan dess ultimata kamera fortfarande är under konstruktion. Faktiskt, ComCams 144 megapixlar överträffar antalet pixlar som var tillgängligt för Sloan Digital Sky Survey, ett banbrytande astrofysiskt undersökningsprojekt i början av 2000-talet.

"ComCam kommer att ge oss ett bra försprång när det gäller att kontrollera alla gränssnitt mellan kameran, teleskop, webbplatsens infrastruktur och datahantering, säger Kevin Reil, LSST uppdragsforskare och SLAC stabsforskare.

Efter att ha slutfört integrationen av bildsensorer i ComCam och andra uppgifter, SLAC-teamet skickade idag enheten till LSST:s huvudkontor i Tucson, Arizona. Där, fler komponenter kommer att läggas till innan den färdiga ComCam skickas till sin slutdestination i Chile senare i år.

En miniatyr LSST-kamera

Den utomordentligt höga bildkvaliteten hos hela LSST-kameran kommer till stor del att bero på dess 189 toppmoderna bildsensorer. Ordnade i kvadratiska arrayer, kallade flottar, med nio sensorer vardera, de kommer att utgöra kamerans fokusplan. ComCam har bara en enda flotte, som tillhandahölls av DOE:s Brookhaven National Laboratory och nyligen infördes i ComCam-kryostaten vid SLAC.

Kryostaten, speciellt designad och byggd för ComCam, håller flotten på plats och kyler dess bildsensorer till mycket låga temperaturer för att eliminera oönskade bakgrundssignaler och förbättra bildkvaliteten. ComCam-kryostaten använder ett annat kylsystem än det för den slutliga LSST-kameran, vilket kräver ett mer komplext system för att kunna hantera 21 flottar.

Flotten innehåller även elektronikkort som ska digitalisera data tagna med ComCam. Dessa data kommer att skickas till datahanteringssystem vid National Science Foundation-stödda National Center for Supercomputing Applications vid University of Illinois i Urbana-Champaign och centra vid Frankrikes National Institute of Nuclear and Particle Physics och i Chile, där de kommer att analyseras av forskare runt om i världen.

SLAC bygger och testar även kamerakontrollsystemet, som gör det möjligt för observatoriets programvara att skicka kommandon till ComCam, till exempel, att byta filter och ta bilder. LSST-kameran kommer att använda samma kontrollsystem.

Mot första bilder

När ComCam anländer till Tucson, LSST-forskare kommer att lägga till linser, en filterväxlare och en slutare. De kommer att integrera hela instrumentet med observatoriets programvara och datorinfrastruktur och utföra avgörande tester, inklusive en torrkörning som kommer att simulera en natt av observationer.

"I stora projekt som LSST, det är spännande att se hårdvaran och mjukvaran förenas till ett fungerande system genom åren, " säger Brian Stalder, LSST beställningsforskare i Tucson.

Till sist, ComCam kommer att skickas till Chile och installeras på själva teleskopet, banar väg för LSST idrifttagning.

Dessutom, det kommer att producera LSST:s första bilder, om än i mycket mindre skala än den slutliga kameran. Även om naturvetenskapliga studier inte kommer att vara ComCams primära syfte, teamet förväntar sig att kameran ska producera bilder av mycket god kvalitet, Reil säger:"Det ska bli spännande att se dessa tidiga bilder tagna med vår helt nya, teleskop i världsklass."