211service.com
Gigantische camera volgt asteroïden
De eerste van vier nieuwe telescopen voor het volgen van asteroïden komt volgende maand online op Hawaï en belooft snel grote delen van de lucht te scannen - dankzij 's werelds grootste digitale camera.
In de gaten houden: Het prototype Pan-STARRS-telescoop, PS1, richtte zich tijdens proeven in 2008 op komeet Holmes. Het detail is ongeveer de helft van wat wordt verwacht wanneer de telescoop in december online gaat.
Het project, bekend als de Panoramische onderzoekstelescoop en Rapid Response System (Pan-STARRS) , heeft tot doel drie keer per maand de hele hemel te scannen die zichtbaar is vanaf de top van de berg Haleakala op het eiland Maui, Hawaï, op zoek naar asteroïden en nabije-aardobjecten (NEO's) met een diameter tot 300 meter. In het hart van elke telescoop bevindt zich een Digitale camera van 1,4 miljard pixels die brede delen van de nachtelijke hemel haarscherp kan fotograferen.
De eerste prototype-telescoop die de camera gebruikt, gaat in december online. Deze telescoop scant de nachtelijke hemel, op zoek naar asteroïden en kometen die een bedreiging kunnen vormen voor de aarde. Pan-STARRS is ontworpen om ten minste drie keer de verzamelkracht te hebben van de huidige NEO-telescopen.
De camera's van de Pan-STARRS, elk bestaande uit een 40-centimeter-vierkante reeks ladingsgekoppelde apparaten (CCD's), brengen nieuwe technologie naar de optica die in de astronomie wordt gebruikt. Misschien wel het meest innovatieve aspect is het vermogen van elke CCD-cel om een beeld elektronisch te verschuiven om atmosferische onscherpte tegen te gaan en duidelijkere astrofotografie te leveren, zegt Barry Burke, een senior medewerker bij MIT's Lincoln laboratorium , die de camera's maakt.
De sfeer is de limiet voor de kwaliteit van het beeld, maar er is een speciaal kenmerk van deze chips waardoor ze een deel van de onscherpte als gevolg van atmosferische effecten kunnen verwijderen, zegt Burke. Hiermee kan het beeld in elke richting in de chip worden verschoven op een manier die overeenkomt met de beweging van de sterren en een aanzienlijk deel van de onscherpte wegneemt.
Bekend als orthogonale overdracht CCD (OTCCD), gebruikt de technologie elektronica om het beeld aan te passen in plaats van mechanisch de lens of spiegel van een camera te kantelen, een meer gebruikelijke techniek die wordt gebruikt in consumentencamera's met optische beeldstabilisatie. Omdat het proces elektronisch is, kan de technologie worden gedistribueerd naar elke cel van de CCD-array, waardoor veel gedetailleerdere aanpassingen aan gelokaliseerde atmosferische turbulentie mogelijk zijn. Het resultaat is een beeld dat scherper is dan wat een observatorium op de grond zou kunnen produceren.
De mozaïekstructuur van de CCD-camera leidt ook tot een betrouwbaarder systeem en lagere productiekosten, zegt Burke. De chip zou onmogelijk zo groot kunnen worden gemaakt, dus zijn we genoodzaakt de camera op te splitsen in tegels, zegt hij.
Elke Pan-STARRS-camera bestaat uit een reeks van acht bij acht apparaten, elk met een acht bij acht reeks CCD-cellen. De grootte van elke cel - ongeveer zes millimeter aan een kant - wordt bepaald door een goede plek: als de chips veel groter zouden zijn, zou het aantal defecten erop - en dus de totale kosten om ze te maken - te hoog zijn; als ze veel kleiner waren, zou het veel moeilijker worden om ze in het brandpuntsvlak van de camera te ordenen.
Veel ogen: Elk onderdeel van de orthogonale transfer CCD-array bestaat uit een apparaat van vijf centimeter dat bestaat uit 64 CCD-chips. De grote array van acht bij acht bevat slechts 60 apparaten omdat de hoekelementen te ver van het midden van het brandpuntsvlak zouden zijn om bruikbare gegevens te verzamelen.
Een dergelijk ontwerp zal waarschijnlijk de weg van de toekomst zijn voor zeer grote focal-plane camera's, zegt Donald Figer, een astronoom en de directeur van de Rochester Imaging Detector Laboratorium (RIDL) , in New-York.
Door het brandvlak van de camera in een groot aantal CCD's te plaatsen en de orthogonale overdrachtstechnologie te gebruiken, kan een probleem worden voorkomen dat vaak voorkomt bij grotere CCD-chips, zegt Figer. Dit probleem, 'bloeien' genoemd, treedt op vanwege contrasten in de intensiteit van het licht dat uit een sterrenveld komt. Een zeer heldere ster kan een grote elektrische lading creëren in een bepaalde rij en kolom van een CCD-chip, omdat de intensiteit ervan het deel van de hemel dat op de chip is afgebeeld overweldigt. CCD's leveren hun gegevens langs de rijen en kolommen van de halfgeleidercircuits, zodat een sterk lichtsignaal de andere pixels in dezelfde rij en kolom kan overweldigen. Maar door veel chips te gebruiken, kan het effect worden gelokaliseerd en door het beeld te verplaatsen met behulp van orthogonale overdracht, kan de piekintensiteit worden gecorrigeerd.
Dankzij de orthogonale overdrachtscapaciteit kan het lading langs de segmenten schuiven, zegt Figer. Hiermee kunt u effectief een duidelijker beeld krijgen. Andere camera's doen zoiets, maar ze doen het door de spiegel te vervormen.
De benadering van Pan-STARRS verschilt van die welke wordt gebruikt in grote telescopen in andere observatoria, zoals de twee 10-meter telescopen van Keck Observatory op Mauna Kea, op Hawaï. Grote telescopen gebruiken doorgaans adaptieve optica om atmosferische turbulentie te corrigeren door gebruik te maken van een helder object, bekend als een natuurlijke gidsster, in de buurt van het doelwit. Door het beeld van de telescoop aan te passen om te corrigeren voor aberraties die zijn gedetecteerd in het beeld van de gidsster, wordt een veel helderder beeld verkregen, gecorrigeerd voor atmosferische turbulentie. In 99 procent van de gevallen is er echter geen natuurlijke gidsster beschikbaar, dus Keck 1 en Keck 2 gebruiken een lasergidsster, die wordt gecreëerd door een laserstraal met een natriumgolflengte naar de bovenste atmosfeer te sturen om een dunne laag van natriumatomen daar. Dit creëert een referentiepunt in de buurt van het observatiedoel, vergelijkbaar met een natuurlijke gidsster.
Een telescoop op de grond die is uitgerust met adaptieve optica kan beelden produceren met een resolutie die vergelijkbaar is met die van de Hubble-telescoop. De aanpak is echter te duur voor kleinere telescopen, zoals de 1,8-meter Pan-STARRS-scopes. Tegen lagere kosten resulteert de beeldcorrectie die door de OTCCD's wordt uitgevoerd echter in een beeld van vergelijkbare, zo niet zo goede kwaliteit.