Der Bau der LSST-Kamera dauerte zwei Jahrzehnte, und sie wird ein auf zehn Jahre angelegtes Projekt zur kosmischen Bildgebung starten. (Bild: Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory)
Die größte Digitalkamera der Welt, die LSST Kamera, markiert einen entscheidenden Wendepunkt in der astronomischen Forschung. Entwickelt vom Department of Energys SLAC National Accelerator Laboratory ein Schlüsselwerkzeug für die Erforschung der Dunklen Materie und Dunkler Energie.
Die LSST Kamera, ein technologisches Kraftpaket von der Größe eines kleinen Autos, ist das Ergebnis von zwanzig Jahren Forschung und Entwicklung. Mit einem Gewicht von etwa 3300 kg ist sie die größte Digitalkamera, die jemals für astronomische Zwecke gebaut wurde. Nach ihrer Fertigstellung macht sich die Kamera auf den Weg zum Vera C. Rubin Observatorium in Chile, um dort für die nächsten zehn Jahre den Himmel zu beobachten. Daher auch der Name: LSST steht für Legacy Survey of Space and Time. Ausgestattet mit dualen Linsen, ist die Kamera bereit, das Sonnensystem, die Milchstraße und darüber hinaus klar zu erfassen.
Das steckt in der LSST Kamera
Die etwa vier Meter lange und 1,65 m hohe LSST Kamera bringt eine extrem hohe Detailgenauigkeit in die astronomische Bildgebung. Mit einem Fokus, der auf ein Zehntel der Breite eines menschlichen Haares genau ist, und 10-Mikron-Pixeln, kann die Kamera Details eines Golfballs aus 15 Meilen Entfernung erfassen. Dafür verfügt sie über einen 3200-Megapixel-Sensor, der sich wiederum aus 189 einzelnen 16-Megapixel-Sensoren zusammensetzt. Die Brennebene der Kamera hat einen Durchmesser von 64 cm, was ihr ermöglicht, ein Sichtfeld von 3,5 Grad am Himmel zu erfassen.
Alles beginnt mit der Linse, die einen Durchmesser von etwa 1,5 Meter (5 Fuß) hat. Ihr Konstruktion alleine brauchte fünf Jahre. Nachdem das Licht die Linse passiert hat, trifft es auf einen oder mehrere von sechs Filtern, die jeweils optimiert sind, Licht aus einem bestimmten Bereich des Spektrums zu sammeln, von Ultraviolett bis nahem Infrarot (320-1050 nm). Sobald das Licht gefiltert ist, trifft es auf die Bildebene, die das Bild einfängt. Die Bildebene besteht aus 189 einzelnen Sensoren, die in Gruppen von neun zu einem sogenannten "Raft" zusammengefügt sind. Zudem verfügt die Kamera über mehr als 30 Meter Kabel und Schläuche, um das System mit Strom zu versorgen und Kühlmittel und Wasser zu bewegen, um das System auf der richtigen Temperatur zu halten. Hintergrund ist, dass die Operateure die atomare Aktivität in der Nähe des Brennpunkts der LSST-Kamera verlangsamen, indem sie die Umgebungstemperatur auf bis zu -100 °C (173 Kelvin) senken. Damit wollen sie sicherstellen, dass auch schwache Objekte gemessen werden können.
All diese Technik hat mit 168 Millionen Dollar ihren Preis.
Das LSST in Bilder
Travis Lange, stellvertretende Projektleiter für die LSST-Kamera, berichtet über die Reise der Kamera nach Chile zum Vera-Rubin-Observatorium.
Das soll die größte Digitalkamera leisten
Die Aufgabe der Kamera besteht darin, alle paar Nächte ein hochdetailliertes Bild des gesamten Südhimmels aufzunehmen, und zwar bis zu tausend Mal, so dass im Laufe der zehnjährigen Beobachtungszeit ein riesiger dreidimensionaler Film des Universums entsteht. Dabei fallen etwa 15 Terabyte an Bilddaten an – pro Nacht. Daraus wird anschließend eine Zeitrafferaufnahme erstellt, die die Entwicklung des Universums zeigt. Mit dieser Methode können die Forscher die Entwicklung von mehr als 20 Milliarden Galaxien beobachten, indem sie sowohl ihre Bewegungen als auch ihre Veränderungen verfolgen. Durch die wiederholte Aufnahme des Himmels lassen sich viele verschiedene kosmologische Phänomene untersuchen: von der Geburt von Sternen und der Kollision von Galaxien bis hin zu kurzlebigen Objekten wie Asteroiden, die unser Sonnensystem durchqueren. Dazu werden die Daten zur Verarbeitung an das RUIN US Data System am SLAC geschickt, wo Algorithmen die Art des Ereignisses entschlüsseln und innerhalb von 60 Sekunden nach dem Schließen des Kameraverschlusses Meldungen aussenden. So werden jede Nacht Millionen von Warnmeldungen erzeugt, die von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt genutzt werden, um unser Universum in Echtzeit zu studieren. Längerfristig wird dieser riesige Datenschatz es ermöglichen, die sich entwickelnde Struktur des Universums zu studieren und die Natur der dunklen Materie und der dunklen Energie besser zu verstehen, die den größten Teil des Energiegehalts des Universums ausmachen.
