Обсерватория Веры К. Рубин - Vera C. Rubin Observatory

Обсерватория Веры К. Рубин
Большой синоптический обзорный телескоп 3 4 render 2013.png
Рендеринг завершенного LSST
Альтернативные названия LSST Отредактируйте это в Викиданных
Названный в честь Вера Рубин Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а) Провинция Эльки , регион Кокимбо , Чили
Координаты 30 ° 14'40,7 ″ ю.ш. 70 ° 44'57,9 ″ з.д. / 30,244639 ° ю.ш. 70,749417 ° з.д. / -30.244639; -70.749417 Координаты: 30 ° 14'40,7 ″ ю.ш. 70 ° 44'57,9 ″ з.д. / 30,244639 ° ю.ш. 70,749417 ° з.д. / -30.244639; -70.749417
Организация Корпорация Large Synoptic Survey Telescope Corporation Отредактируйте это в Викиданных
Высота 2663 м (8737 футов), вершина пирса
Длина волны 320–1060 нм
Построено 2015–2021 гг. ( 2015–2021 годы ) Отредактируйте это в Викиданных
Первый свет ожидается в 2022/2023 г.
Стиль телескопа Трехзеркальный анастигмат , широкоугольный Paul-Baker / Mersenne-Schmidt
Диаметр 8,417 м (27,6 фута) физический
8,360 м (27,4 фута) оптический
5,116 м (16,8 фута) внутренний
Вторичный диаметр 3,420 м (1,800 м внутри)
Третичный диаметр 5,016 м (1,100 м внутри)
Угловое разрешение 0.7 "средний проводы предел
0,2" размер пикселя
Зона сбора 35 квадратных метров (376,7 квадратных футов)
Фокусное расстояние 10,31 м (f / 1,23) общая
9,9175 м (f / 1,186) основная
Монтаж альтазимутальное крепление Отредактируйте это в Викиданных Отредактируйте это в Викиданных
Веб-сайт www .vro .org /,% 20https: // www .lsst .org / Отредактируйте это в Викиданных
Обсерватория Веры К. Рубин находится в Чили.
Обсерватория Веры К. Рубин
Расположение обсерватории им. Веры К. Рубина
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
Художественная концепция LSST внутри купола. LSST проведет детальную съемку изображений в течение десяти лет в шести широких оптических диапазонах на основной площади обзора 18 000 квадратных градусов.

Вера С. Рубин Обсерватория , ранее упоминавшийся как Большой синоптическая Survey Telescope ( LSST ), астрономическая обсерватория , в настоящее время в стадии строительства в Чили. Его основной задачей будет астрономический обзор Legacy Survey of Space and Time ( LSST ). Обсерватория Рубин имеет широкоугольный отражающий телескоп с 8,4-метровым главным зеркалом, которое будет фотографировать все доступное небо каждые несколько ночей. Слово « синоптический» происходит от греческих слов σύν (син «вместе») и ὄψις (опсис «взгляд») и описывает наблюдения, дающие широкое представление о предмете в определенное время. Обсерватория названа в честь Веры Рубин , американского астронома, которая первой сделала открытия о скорости вращения галактик.

В телескопе используется новая трехзеркальная конструкция, вариант трехзеркального анастигмата , которая позволяет компактному телескопу доставлять четкие изображения в очень широком поле зрения диаметром 3,5 градуса. Изображения будут записываться с помощью 3,2-гигапиксельной ПЗС- камеры, самой большой цифровой камеры из когда-либо созданных . Телескоп расположен на пике Эль-Пеньон в Серро-Пачон , горе высотой 2682 метра в регионе Кокимбо , на севере Чили , рядом с существующими телескопами Близнецов Южного и Южного астрофизических исследований . База LSST расположена примерно в 100 километрах (62 миль) по дороге, в городе Ла-Серена .

LSST был предложен в 2001 году, а строительство зеркала началось (на частные средства) в 2007 году. LSST затем стал крупнейшим наземным проектом в рейтинге Astrophysics Decadal Survey 2010 , и официально строительство началось 1 августа 2014 года, когда Национальный научный фонд (NSF) уполномочил FY2014 часть ($ 27,5 млн) своего бюджета строительства. Финансирование поступает от NSF, Министерства энергетики США и частных средств, привлеченных специализированной международной некоммерческой организацией LSST Corporation. Операции находятся под управлением Ассоциации университетов для исследований в области астрономии (AURA).

Церемония закладки первого камня была проведена 14 апреля 2015 года. Строительство площадки началось 14 апреля 2015 года, первый свет для инженерной камеры ожидается в октябре 2022 года, а полные изыскательские работы начнутся не ранее октября 2023 года из-за графика , связанного с COVID. задержки. Данные LSST станут полностью общедоступными через два года.

Имя

В июне 2019 года Эдди Бернис Джонсон и Дженниффер Гонсалес-Колон инициировали переименование Большого синоптического обзорного телескопа (LSST) в обсерваторию Веры К. Рубин . Переименование было принято 20 декабря 2019 года. Официальное переименование было объявлено на зимнем собрании Американского астрономического общества 2020 года . Обсерватория носит имя Веры К. Рубин . Это имя отдает дань уважения Рубин и ее коллегам по исследованию природы темной материи путем картирования и каталогизации миллиардов галактик в пространстве и времени.

Телескоп будет называться Survey Telescope Симони в знак признательности частных жертвователей Чарльза и Лизы Симони.

История

Объектив L1 для LSST, 2018 г.

LSST является преемником давней традиции съемки неба . Они начинались как каталоги, составленные визуально в 18 веке, такие как каталог Мессье . Это было заменено фотографическими съемками, начиная с 1885 Harvard Тарелки коллекции , в National Geographic Society - Palomar Observatory Sky Survey , и другие. Примерно к 2000 году первые цифровые обзоры, такие как Sloan Digital Sky Survey (SDSS), начали заменять фотографические пластины из более ранних обзоров.

LSST развился из более ранней концепции телескопа темной материи , упомянутой еще в 1996 году. Пятый десятилетний отчет , Астрономия и астрофизика в новом тысячелетии , был выпущен в 2001 году и рекомендовал "Синоптический обзорный телескоп с большой апертурой" в качестве основного инициатива. Уже на этом раннем этапе были поставлены базовый план и цели:

Обзорный телескоп Simonyi Survey Telescope - это оптический телескоп класса 6,5 м, предназначенный для еженедельного обзора видимого неба до гораздо более слабого уровня, чем тот, который достигается при существующих обзорах. Он внесет в каталог 90 процентов сближающихся с Землей объектов размером более 300 м и оценит угрозу, которую они представляют для жизни на Земле. Он найдет около 10 000 примитивных объектов в поясе Койпера, который содержит летопись окаменелостей формирования Солнечной системы. Он также внесет свой вклад в изучение структуры Вселенной, наблюдая тысячи сверхновых как поблизости, так и на большом красном смещении, а также измеряя распределение темной материи с помощью гравитационного линзирования. Все данные будут доступны через Национальную виртуальную обсерваторию (см. Ниже в разделе «Малые инициативы»), предоставляя астрономам и общественности доступ к очень глубоким изображениям меняющегося ночного неба.

Ранняя разработка финансировалась за счет ряда небольших грантов, при этом основные взносы в январе 2008 года сделали миллиардеры в области программного обеспечения Чарльз и Лиза Симони и Билл Гейтс в размере 20 и 10 миллионов долларов соответственно. 7,5 млн долларов были включены в запрос бюджета NSF президента США на 2013 финансовый год. Департамент энергетики финансирует строительство цифрового компонента камеры по Национальной ускорительной лаборатории SLAC , в рамках своей миссии , чтобы понять темную энергию.

В десятилетнем исследовании 2010 года LSST был признан самым приоритетным наземным инструментом.

Финансирование NSF на остальную часть строительства было разрешено с 1 августа 2014 года. Камера отдельно финансируется Министерством энергетики. Ведущие организации:

По состоянию на ноябрь 2016 года критическим этапом проекта было создание, интеграция и тестирование камеры.

В мае 2018 года Конгресс неожиданно выделил гораздо больше средств, чем запрашивал телескоп, в надежде ускорить строительство и эксплуатацию. Руководство телескопа было благодарно, но не уверено, что это поможет, так как на поздней стадии строительства у них не было денежных ограничений.

Обзор

Конструкция обзорного телескопа Simonyi уникальна среди больших телескопов (основные зеркала класса 8 м) тем, что имеет очень широкое поле зрения: 3,5 градуса в диаметре или 9,6 квадратного градуса. Для сравнения, как Солнце, так и Луна , если смотреть с Земли , имеют диаметр 0,5 градуса или 0,2 квадратного градуса. В сочетании с большой апертурой (и, следовательно, способностью собирать свет) это даст ему впечатляюще большую площадь действия 319 м 2 ∙ градус 2 . Это более чем в три раза больше, чем у лучших существующих телескопов, телескопа Subaru с его Hyper Suprime Camera и Pan-STARRS , и более чем на порядок лучше, чем у большинства больших телескопов.

Оптика

Основное / третичное зеркало LSST успешно отлито, август 2008 г.
Оптика телескопа LSST.

Обзорный телескоп Simonyi Survey Telescope - последнее из множества усовершенствований, дающих телескопам более широкие поля зрения. В самых ранних телескопах-отражателях использовались сферические зеркала, которые, хотя их легко изготовить и испытать, страдают сферической аберрацией ; необходимо очень большое фокусное расстояние, чтобы уменьшить сферическую аберрацию до приемлемого уровня. Параболическая форма главного зеркала устраняет сферическую аберрацию на оси, но при этом поле зрения ограничивается внеосевой комой . Такая параболическая первичная обмотка, либо с основным фокусом, либо с фокусом Кассегрена , была наиболее распространенной оптической конструкцией телескопа Хейла в 1949 году. После этого в телескопах использовалась в основном конструкция Ричи-Кретьена , с использованием двух гиперболических зеркал для удаления сферической аберрации и комы. , оставляя только астигматизм и давая более широкое поле зрения. Большинство крупных телескопов со времен Хейла используют эту конструкцию - например, телескопы Хаббла и Кека - это телескопы Ричи-Кретьена. LSST будет использовать анастигмат с тремя зеркалами для устранения астигматизма: три несферических зеркала. В результате получаются четкие изображения в очень широком поле зрения, но за счет способности собирать свет из-за большого третичного зеркала.

Главное зеркало телескопа (M1) имеет диаметр 8,4 метра (28 футов), вторичное зеркало (M2) - 3,4 метра (11,2 фута) в диаметре, а третье зеркало (M3) внутри кольцевого главного зеркала - 5,0. метров (16 футов) в диаметре. Вторичное зеркало, как ожидается, будет самым большим выпуклым зеркалом в любом действующем телескопе, пока его не превзойдет вторичное зеркало ELT размером 4,2 м c.  2024 . Второе и третье зеркала уменьшают светосилу главного зеркала до 35 квадратных метров (376,7 квадратных футов), что эквивалентно телескопу диаметром 6,68 метра (21,9 фута). Если умножить это значение на поле зрения, получится ширина 336 м 2 ∙ градус 2 ; фактическая цифра уменьшена виньетированием .

Основное и третье зеркала (M1 и M3) выполнены в виде цельного куска стекла, «монолита M1M3». Размещение двух зеркал в одном месте сводит к минимуму общую длину телескопа, что упрощает быстрое изменение ориентации. Изготовление их из одного и того же куска стекла дает более жесткую структуру, чем два отдельных зеркала, что способствует быстрому оседанию после движения.

В оптику входят три линзы-корректора для уменьшения аберраций. Эти линзы и фильтры телескопа встроены в камеру. Первая линза диаметром 1,55 м является самой большой линзой из когда-либо созданных, а третья линза формирует вакуумное окно перед фокальной плоскостью.

Камера

Модель решетки фокальной плоскости LSST, фактический размер. Диаметр массива 64 см. Эта мозаика обеспечивает разрешение более 3 гигапикселей на изображение. Изображение Луны (30 угловых минут) присутствует, чтобы показать масштаб поля зрения. Модель демонстрирует Сюзанна Якоби, директор по коммуникациям обсерватории Рубин.

3,2-гигапиксельная цифровая камера с основным фокусом будет делать 15-секундную экспозицию каждые 20 секунд. Для переориентации такого большого телескопа (включая время установки) в течение 5 секунд требуется исключительно короткая и жесткая конструкция. Это, в свою очередь, означает очень маленькое диафрагменное число , что требует очень точной фокусировки камеры.

15-секундная выдержка - это компромисс, позволяющий обнаружить как слабые, так и движущиеся источники. Более длительные выдержки уменьшили бы накладные расходы на считывание показаний камеры и изменение положения телескопа, позволяя получать более глубокие изображения, но тогда быстро движущиеся объекты, такие как объекты, сближающиеся с Землей, будут значительно перемещаться во время экспозиции. Каждое пятно на небе отображается с двумя последовательными 15-секундными экспозициями, чтобы эффективно исключить попадание космических лучей на ПЗС-матрицу.

Фокальная плоскость камеры плоская, диаметром 64 см. Основное изображение выполняется мозаикой из 189 ПЗС- детекторов, каждый с разрешением 16 мегапикселей . Они сгруппированы в сетку «плотов» 5 × 5, где центральный 21 плот содержит 3 × 3 датчика изображения, в то время как четыре угловых плота содержат только три ПЗС-матрицы каждый для направления и управления фокусировкой. ПЗС-матрицы обеспечивают выборку лучше, чем 0,2 угловой секунды, и будут охлаждаться примерно до -100 ° C (173 K) для снижения шума.

Камера включает в себя фильтр, расположенный между второй и третьей линзами, и механизм автоматической смены фильтра. Хотя камера имеет шесть фильтров ( угризов ), охватывающих длины волн от 330 до 1080 нм, положение камеры между вторичным и третичным зеркалами ограничивает размер устройства смены фильтров. Одновременно он может содержать только пять фильтров, поэтому каждый день нужно выбирать один из шести, чтобы не использовать его для следующей ночи.

Обработка данных изображения

Скан гравюры Фламмариона, сделанный LSST в сентябре 2020 года.

С учетом технического обслуживания, плохой погоды и других непредвиденных обстоятельств ожидается, что камера будет делать более 200 000 снимков (1,28  петабайта без сжатия) в год, что намного больше, чем может просмотреть человек. Ожидается, что управление огромной мощностью телескопа и ее эффективный анализ будут наиболее технически сложной частью проекта. В 2010 году первоначальные потребности в компьютерах оценивались в 100 терафлопс вычислительной мощности и 15 петабайт памяти, увеличиваясь по мере сбора данных проектом. К 2018 году оценки выросли до 250 терафлопс и 100 петабайт памяти.

После того, как изображения сделаны, они обрабатываются в соответствии с тремя разными временными шкалами: по запросу (в пределах 60 секунд), ежедневно и ежегодно .

В стремительных продуктах сигналы, выдаваемые в течение 60 секунд наблюдения, об объектах, которые изменили яркость или положение относительно архивированных изображений этой позиции неба. Передача, обработка и различие таких больших изображений в течение 60 секунд (предыдущие методы занимали часы, на изображениях меньшего размера) сами по себе являются серьезной проблемой программной инженерии. За ночь будет генерироваться около 10 миллионов предупреждений. Каждое предупреждение будет включать следующее:

  • Идентификатор оповещения и базы данных: идентификаторы, однозначно идентифицирующие это оповещение.
  • Фотометрическая, астрометрическая и форма обнаруженного источника.
  • 30 × 30 пикселей (в среднем) вырезки шаблонных и разностных изображений (в формате FITS )
  • Временной ряд (до года) всех предыдущих обнаружений этого источника.
  • Различные итоговые статистические данные ("характеристики"), вычисляемые для временного ряда.

Для предупреждений не существует закрытого периода - они доступны для общественности сразу же, поскольку цель состоит в том, чтобы быстро передать почти все, что LSST знает о любом данном событии, что позволяет выполнять последующую классификацию и принятие решений. LSST будет генерировать беспрецедентную частоту предупреждений, сотни в секунду, когда телескоп работает. Большинству наблюдателей будет интересна лишь небольшая часть этих событий, поэтому оповещения будут отправляться «брокерам событий», которые пересылают подмножества заинтересованным сторонам. LSST предоставит простой брокер и предоставит полный поток предупреждений внешним брокерам событий. Цвикки Переходный фонд будет служить в качестве прототипа системы LSST, генерируя 1 миллион предупреждений за ночь.

Ежедневные продукты, выпущенные в течение 24 часов после наблюдения, включают изображения с той ночи и исходные каталоги, полученные из разностных изображений. Сюда входят параметры орбиты для объектов Солнечной системы. Изображения будут доступны в двух формах: необработанные снимки или данные прямо с камеры и изображения за одно посещение , которые были обработаны и включают инструментальное удаление сигнатуры (ISR), оценку фона, обнаружение источника, разбиение и измерения, оценку функции рассеяния точки. , а также астрометрическая и фотометрическая калибровка.

Продукты с данными о годовых выпусках будут предоставляться один раз в год путем повторной обработки всех научных данных, установленных на сегодняшний день. Это включает:

  • Откалиброванные изображения
  • Измерения положения, потоков и форм
  • Информация об изменчивости
  • Компактное описание кривых блеска
  • Единая переработка продуктов оперативных данных, основанных на разностной визуализации
  • Каталог примерно 6 миллионов объектов Солнечной системы с их орбитами
  • Каталог примерно 37 миллиардов небесных объектов (20 миллиардов галактик и 17 миллиардов звезд), каждый из которых имеет более 200 атрибутов.

Годовой выпуск будет частично рассчитан NCSA и частично IN2P3 во Франции.

LSST резервирует 10% своей вычислительной мощности и дискового пространства для продуктов данных, созданных пользователями . Они будут создаваться путем запуска пользовательских алгоритмов над набором данных LSST для специализированных целей с использованием прикладных программных интерфейсов (API) для доступа к данным и сохранения результатов. Это избавляет от необходимости загружать, а затем выгружать огромные объемы данных, позволяя пользователям напрямую использовать хранилище LSST и вычислительную мощность. Это также позволяет академическим группам иметь политику выпуска, отличную от LSST в целом.

Ранняя версия программного обеспечения обработки данных изображения LSST используется прибором Hyper Suprime-Cam телескопа Subaru , широкоугольным обзорным инструментом с чувствительностью, аналогичной LSST, но с одной пятой поля зрения: 1,8 квадратных градуса по сравнению с 9,6 квадратных градуса LSST.

Научные цели

Сравнение главных зеркал нескольких оптических телескопов . (LSST с очень большим центральным отверстием находится около центра диаграммы).

LSST покроет около 18 000 градусов 2 южного неба с 6 фильтрами в своем основном обзоре, с примерно 825 посещениями каждого пятна. Ожидается, что пределы величины 5σ ( SNR больше 5) будут составлять r <24,5 для отдельных изображений и r <27,8 для данных с полным суммированием.

Основная съемка будет занимать около 90% наблюдательного времени. Остальные 10% будут использованы для улучшения охвата конкретных целей и регионов. Сюда входят очень глубокие ( r ~ 26) наблюдения, очень короткое время повторного посещения (примерно одна минута), наблюдения «особых» регионов, таких как Эклиптика , Галактическая плоскость , Большое и Малое Магеллановы облака , а также области, подробно охваченные множеством - длинноволновые исследования, такие как COSMOS и Chandra Deep Field South . В совокупности эти специальные программы увеличат общую площадь примерно до 25 000 градусов 2 .

Конкретные научные цели LSST включают:

Ожидается, что благодаря широкому полю зрения и высокой чувствительности LSST будет одной из лучших перспектив для обнаружения оптических аналогов гравитационно-волновых событий, обнаруженных LIGO и другими обсерваториями.

Также есть надежда, что огромный объем полученных данных приведет к дополнительным счастливым открытиям.

Конгресс США поручил НАСА обнаружить и каталогизировать 90% популяции ОСЗ размером 140 метров и более. По оценкам, LSST обнаруживает 62% таких объектов, и, по данным Национальной академии наук , увеличение срока его исследования с десяти до двенадцати лет было бы наиболее экономически эффективным способом выполнения задачи.

Обсерватория Рубина имеет программу образования и информирования общественности (EPO). EPO обсерватории Рубина будет обслуживать четыре основные категории пользователей: широкую общественность, официальных преподавателей, главных исследователей в области гражданской науки и разработчиков контента в учреждениях неформального научного образования. Обсерватория Рубина будет сотрудничать с Zooniverse в ряде своих проектов в области гражданской науки.

Сравнение с другими обзорами неба

Спуск верхнего агрегата краном грузоподъемностью 500 т.

Было проведено много других оптических обзоров неба , некоторые из которых все еще продолжаются. Для сравнения, вот некоторые из основных используемых в настоящее время оптических обзоров с отмеченными отличиями:

  • Фотографические обзоры неба, такие как Обзор неба Паломарской обсерватории Национального географического общества и его оцифрованная версия, оцифрованный обзор неба . Эта технология устарела, имеет гораздо меньшую глубину и, как правило, взята с участков с худшим зрением. Однако эти архивы все еще используются, поскольку они охватывают гораздо больший временной интервал - в некоторых случаях более 100 лет - и покрывают все небо. Сканирование пластин достигло предела R ~ 18 и B ~ 19,5 на 90% неба и примерно на одну звездную величину слабее на 50% неба.
  • В рамках программы Sloan Digital Sky Survey (SDSS) (2000–2009) было обследовано 14 555 квадратных градусов неба в северном полушарии с помощью 2,5-метрового телескопа. Он продолжается и по сей день как спектрографический обзор. Его предельная фотометрическая величина колебалась от 20,5 до 22,2 в зависимости от фильтра.
  • Pan-STARRS (2010 – настоящее время) - это постоянный обзор неба с использованием двух широкопольных телескопов Ричи – Кретьена диаметром 1,8 м, расположенных в Халикала на Гавайях. Пока LSST не заработает, он останется лучшим детектором околоземных объектов. Его покрытие, 30 000 квадратных градусов, сравнимо с тем, что покрывает LSST. Глубина одиночного изображения в обзоре PS1 была между величиной 20,9-22,0 в зависимости от фильтра.
  • В рамках исследования DESI Legacy Imaging Surveys (с 2013 г. по настоящее время) исследуется 14 000 квадратных градусов северного и южного неба с помощью 2,3 -метрового телескопа Bok , 4-метрового телескопа Mayall и 4-метрового телескопа Victor M. Blanco . Legacy Surveys использует Legacy Survey в диапазоне Z Mayall, Sky Survey в Пекине и Аризоне и Dark Energy Survey . В Legacy Surveys Млечный Путь не рассматривался, поскольку он в первую очередь касался далеких галактик. Площадь DES (5000 квадратных градусов) полностью находится в пределах ожидаемой области обзора LSST на южном небе. Его экспозиции обычно достигают 23-24 звездной величины.
  • Gaia (2014 – настоящее время) - это продолжающийся космический обзор всего неба, основная цель которого - чрезвычайно точная астрометрия миллиарда звезд и галактик. Его ограниченная площадь сбора (0,7 м 2 ) означает, что он не может видеть такие тусклые объекты, как при других съемках, но его местоположение гораздо более точное. Несмотря на то, что он не делает экспозиций в традиционном смысле, он не может обнаружить звезды тусклее 21-й величины.
  • Цвикки Переходный Facility (2018-настоящее время ) является аналогичным обследованием быстрого широкого поля для обнаружения переходных событий. У телескопа еще большее поле зрения (47 квадратных градусов; 5-кратное поле зрения), но значительно меньшая апертура (1,22 м; 1/30 площади). Он используется для разработки и тестирования программного обеспечения автоматического оповещения LSST. Его экспозиции обычно достигают величины 20-21.
  • Наблюдения телескоп Пространства (планируется 2022) аналогичный быстрое обследование телескоп широкого поля используется в основном для военных применений, с вторичными гражданскими приложениями , в том числе космического мусора и NEO обнаружения и каталогизации.

Ход строительства

Прогресс строительства здания обсерватории LSST в Серро Пачон в сентябре 2019 года

Место Серро Пачон было выбрано в 2006 году. Основными факторами были количество ясных ночей в году, сезонные погодные условия и качество изображений, видимых через местную атмосферу (зрение). На площадке также должна быть существующая инфраструктура обсерватории, чтобы минимизировать затраты на строительство, и доступ к оптоволоконным линиям, чтобы вместить 30 терабайт данных, которые LSST будет производить каждую ночь.

По состоянию на февраль 2018 года строительство шло полным ходом. Оболочка здания саммита завершена, и в 2018 году было установлено основное оборудование, в том числе система отопления , вентиляции и кондиционирования воздуха , купол, камера для зеркального покрытия и узел крепления телескопа. Он также видел расширение базового объекта AURA в Ла-Серена и общежития на вершине, которое использовалось совместно с другими телескопами на горе.

К февралю 2018 года камера и телескоп пересекли критический путь. Считалось, что основной риск заключается в том, будет ли выделено достаточно времени для системной интеграции.

Проект остается в рамках бюджета, хотя бюджетные непредвиденные расходы ограничены.

В марте 2020 года работы на площадке саммита и основной камеры в SLAC были приостановлены из -за пандемии COVID-19 , хотя работа над программным обеспечением продолжается. За это время на базовый объект прибыла пусконаладочная камера и проходит там испытания. Он будет перенесен на вершину, когда это будет безопасно.

Зеркала

Главное зеркало, наиболее важная и трудоемкая часть строительства большого телескопа, было сделано в течение 7 лет по университету Аризона «s Steward Observatory Mirror Lab. Строительство кристаллизатора началось в ноябре 2007 года, отливка зеркала началась в марте 2008 года, а заготовка зеркала была объявлена ​​«идеальной» в начале сентября 2008 года. В январе 2011 года как фигуры M1, так и M3 были завершены генерация и тонкое шлифование, и На М3 началась полировка.

Зеркало было завершено в декабре 2014 года. Часть M3 особенно страдала от крошечных пузырьков воздуха, которые, когда они выходили на поверхность, вызывали дефекты поверхности "гусиные лапки". Пузырьки захватили шлифовальный абразив, в результате чего из пузырька исходили царапины длиной несколько миллиметров. Оставленные как есть, они увеличили бы функцию рассеяния точки телескопа , снизив чувствительность на 3% (до 97% от номинальной) и увеличив часть неба, скрытую яркими звездами, с 4% до 4,8% площади обзора. По состоянию на январь 2015 года в рамках проекта изучались способы заполнения отверстий и царапин, и был сделан вывод, что дальнейшая полировка не требуется, поскольку зеркальные поверхности превышают требования к функциональности конструкции.

Зеркало было официально принято 13 февраля 2015 года. Затем оно было помещено в транспортировочный ящик для зеркал и хранилось в авиационном ангаре до тех пор, пока оно не будет интегрировано с опорой для зеркала. В октябре 2018 года он был возвращен в лабораторию по производству зеркал и интегрирован с опорной ячейкой для зеркал. Он прошел дополнительные испытания в январе / феврале 2019 года, после чего был возвращен в транспортировочный ящик. В марте 2019 года он был отправлен грузовиком в Хьюстон, помещен на корабль для доставки в Чили и прибыл на саммит в мае. Там он будет воссоединен с опорной ячейкой зеркала и покрыт.

Камера для нанесения покрытий, которая будет использоваться для покрытия зеркал по прибытии, сама прибыла на саммит в ноябре 2018 года.

Вторичное зеркало было изготовлено Corning из стекла со сверхнизким коэффициентом расширения и отшлифовано до желаемой формы в пределах 40 мкм. В ноябре 2009 года заготовка была отправлена ​​в Гарвардский университет на хранение до тех пор, пока не поступит финансирование на ее завершение. 21 октября 2014 года заготовка вторичного зеркала была доставлена ​​из Гарварда в Exelis (ныне дочерняя компания Harris Corporation ) для тонкого шлифования. Готовое зеркало было доставлено в Чили 7 декабря 2018 г., покрытие было покрыто в июле 2019 г.

Строительство

Визуализация телескопа, купола и опорного здания в разрезе. Версия с полным разрешением - большая и очень подробная.

Раскопки на участке начались всерьез 8 марта 2011 года, и к концу 2011 года участок был выровнен. Кроме того, за это время конструкция продолжала развиваться, со значительными улучшениями в системе поддержки зеркал, перегородках от рассеянного света, ветровом стекле и т. Д. и экран калибровки.

В 2015 году большое количество битых пород и глины было обнаружено под площадкой опорного здания, примыкающей к телескопу. Это вызвало 6-недельную задержку строительства, поскольку оно было выкопано и пространство залито бетоном. Это не повлияло ни на сам телескоп, ни на его купол, более важные основы которого были тщательно исследованы при планировании площадки.

Здание было объявлено практически завершенным в марте 2018 года. По состоянию на ноябрь 2017 года ожидалось, что строительство купола будет завершено в августе 2018 года, но на снимке, сделанном в мае 2019 года, он все еще был незавершенным. Купол обсерватории Рубин (пока незаконченный) впервые повернулся своим ходом в 4 квартале 2019 года.

Узел крепления телескопа

На этом снимке недели показана сборка опоры телескопа 8,4-метрового обзорного телескопа Simonyi в обсерватории Вера К. Рубин, которая в настоящее время строится на вершине Серро Пачон в Чили.

Монтировка телескопа и опора , на которой она установлена, сами по себе являются значительными инженерными проектами. Основная техническая проблема заключается в том, что телескоп должен повернуться на 3,5 градуса к прилегающему полю и стабилизироваться в течение четырех секунд. Это требует очень жесткий пирса и телескоп крепление, с очень высокой скоростью и убиванием ускорением (10 ° / сек и 10 ° / с 2 , соответственно). Базовая конструкция условна: высота над азимутом из стали, с гидростатическими опорами по обеим осям, установленная на опоре, изолированной от фундамента купола. Тем не менее, пирс LSST необычно большой (диаметр 16 м) и прочный (стены толщиной 1,25 м) и установлен непосредственно на нетронутую коренную породу, где во время раскопок были приняты меры, чтобы избежать использования взрывчатых веществ, которые могут ее расколоть. Другими необычными конструктивными особенностями являются линейные двигатели на главных осях и утопленный пол на опоре. Это позволяет телескопу выдвигаться немного ниже азимутальных пеленгов, что обеспечивает очень низкий центр тяжести.

Контракт на сборку опоры телескопа был подписан в августе 2014 года. ТМА прошла приемочные испытания в 2018 году и прибыла на строительную площадку в сентябре 2019 года.

Камера

В августе 2015 года проект камеры LSST, который отдельно финансируется Министерством энергетики США , прошел экспертизу проекта «критическое решение 3», при этом комитет по обзору рекомендовал Министерству энергетики официально одобрить начало строительства. 31 августа было дано одобрение, и строительство SLAC началось . По состоянию на сентябрь 2017 года строительство камеры было завершено на 72% при наличии достаточного финансирования (включая непредвиденные расходы) для завершения проекта. К сентябрю 2018 года криостат был готов, линзы отшлифованы и доставлено 12 из 21 необходимого набора ПЗС-сенсоров. По состоянию на сентябрь 2020 года вся фокальная плоскость была завершена и проходила испытания.

Перед установкой последней камеры меньшая и более простая версия (камера для ввода в эксплуатацию или ComCam) будет использоваться «для выполнения задач ранней юстировки телескопа и ввода в эксплуатацию, завершения инженерных работ и, возможно, получения научных данных, пригодных для использования на раннем этапе».

Передача данных

Данные должны быть переданы с камеры на объекты на вершине, на базовые объекты, а затем в центр обработки данных LSST в Национальном центре суперкомпьютерных приложений в США. Эта передача должна быть очень быстрой (100 Гбит / с или лучше) и надежной, поскольку NCSA - это место, где данные будут обрабатываться в продукты научных данных, включая предупреждения о переходных событиях в реальном времени. Эта передача использует несколько оптоволоконных кабелей от базового объекта в Ла-Серена до Сантьяго , а затем по двум резервным маршрутам в Майами, где он подключается к существующей высокоскоростной инфраструктуре. Эти два избыточных канала были активированы в марте 2018 года консорциумом AmLight.

Поскольку передача данных пересекает международные границы, в нее вовлечено множество различных групп. К ним относятся Ассоциация университетов для исследований в области астрономии (AURA, Чили и США), REUNA (Чили), Международный университет Флориды (США), AmLightExP (США), RNP (Бразилия) и Университет штата Иллинойс в Урбана-Шампейн NCSA. (США), все из которых участвуют в группе инженеров сети LSST (NET). Это сотрудничество позволяет проектировать и обеспечивать сквозную производительность сети для нескольких сетевых доменов и поставщиков.

Возможное влияние спутниковых группировок

Исследование, проведенное в 2020 году Европейской южной обсерваторией, показало, что от 30% до 50% экспозиций в сумерках, получаемых обсерваторией Рубин, будут серьезно зависеть от спутниковых группировок . Обзорные телескопы имеют большое поле зрения и изучают недолговечные явления, такие как сверхновые звезды или астероиды , а методы смягчения последствий, которые работают на других телескопах, могут быть менее эффективными. Изображения будут особенно затронуты в сумерках (50%), а также в начале и конце ночи (30%). Для ярких следов полная экспозиция может быть испорчена сочетанием насыщенности, перекрестных помех (далекие пиксели получают сигнал из-за природы ПЗС-электроники) и ореолов (внутренние отражения в телескопе и камере), вызванные следом спутника, что влияет на площадь неба значительно больше, чем сама траектория спутника во время съемки. Для более слабых следов теряется только четверть изображения. Предыдущее исследование Обсерватории Рубина показало, что в сумерках влияние составляет 40%, и только ночи в середине зимы не будут затронуты.

Возможные подходы к этой проблеме - это уменьшение количества или яркости спутников, модернизация системы камер CCD телескопа или и то, и другое. Наблюдения за спутниками Starlink показали уменьшение яркости спутникового следа для затемненных спутников. Однако этого уменьшения недостаточно, чтобы смягчить эффект при проведении широкопольных съемок, таких как обсерватория Рубина. Поэтому SpaceX вводит солнцезащитные козырьки на новые спутники, чтобы части спутника не были видны с земли и не попадали под прямые солнечные лучи. Цель состоит в том, чтобы удерживать спутники ниже 7-й звездной величины, чтобы не перегружать детекторы. Это ограничивает проблему только следом спутника, а не всем изображением.

Примечания

Галерея

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки