Telescoopcamera maakt 's werelds grootste foto uit één opname van 3,2 gigapixel

Wetenschappers van hetSLAC National Accelerator Laboratory, een laboratorium van de Amerikaanse overheid, hebben digitale foto's gemaakt met een resolutie van 3200 megapixel. Dat is volgens hen de hoogste resolutie die ooit is gehaald bij een enkel shot.

De foto's zijn gemaakt met een combinatie van 189 beeldsensoren die uiteindelijk gebruikt gaan worden in de toekomstige camera van het in Chili in aanbouw zijnde Vera C. Rubin Observatory. Dit observatorium werd eerder aangeduid met de naam Large Synoptic Survey Telescope. De afbeeldingen zijn volgens de wetenschappers zo groot, dat er 378 4k-tv-schermen nodig zijn om een enkele gemaakte afbeelding in zijn geheel te kunnen zien. De sensor-array wordt momenteel door het laboratorium gebouwd en zal uiteindelijk elke paar nachten een panorama opleveren van de gehele zuidelijke hemel.

De eerste afbeeldingen zijn bedoeld als test. Halverwege volgend jaar zal de gehele camera, met afmetingen van 1,65 bij 3 meter en een gewicht van 2800 kilogram, gereed zijn voor de laatste testen. Voor het maken van de eerste afbeelding zijn de sensoren afgekoeld tot -101 graden Celsius, de temperatuur waarin ze normaal gesproken ook zullen opereren.

Bij de eerste tests zijn afbeeldingen gemaakt van allerlei objecten, zoals een romanesco, een op een bloemkool lijkende soort broccoli. Daarvoor werd gekozen vanwege de gedetailleerde structuur van het object. Dit werd gedaan zonder dat de camera al geheel gereed was. Er zit nog geen lens of telescoop voor de sensor. Om toch beeld te krijgen werd een camera obscura met een gat van 150 micrometer gebruikt om licht van het object op de sensoren te laten vallen.

Links de schematische opstelling van hoe de eerste foto's zijn gemaakt, waarbij de onderzoekers de projector uit de cryostat halen. De andere afbeelding is de schematische samenstelling van de camera, die in de komende paar maanden in zijn geheel in elkaar wordt gezet, inclusief lenzen, een sluiter en een filteruitwisselsysteem, zodat licht van meerdere golflengten kan worden opgevangen.

Het totale sensoroppervlak heeft een breedte van ongeveer 64cm en herbergt de 189 ccd-sensoren, die elk een oppervlak van 16cm² en een resolutie van 4000x4000 pixels hebben, ofwel 16 megapixel per stuk. Sets van negen sensoren en de ondersteunende elektronica zijn samengevoegd in vierkante eenheden. Daarvan zijn er 21 geplaatst met nog eens speciale eenheden die niet voor het maken van beelden worden gebruikt. De 3,2 miljard individuele pixels hebben een individueel formaat van 10 micrometer.

Dankzij de grote afmetingen kan de sensor een deel van de nachtelijke hemel in kaart brengen dat gelijkstaat aan het formaat van veertig keer de maan. De telescoop waar de sensor in terecht moet komen, is zo gemaakt dat de sensoren in staat moeten zijn om objecten te vinden die 100 miljoen keer minder helder zijn dan die objecten die nog zichtbaar zijn met het blote oog. De capaciteit om heel scherpe afbeeldingen te produceren bij hoge resoluties wordt ook bereikt doordat het beeldoppervlak zeer plat is.

Zodra het observatorium in oktober 2022 gereed is, zal er worden begonnen met het Legacy Survey of Space and Time. Dit is een onderzoek van tien jaar waarin gekeken wordt naar onder meer de eigenschappen van donkere materie, donkere energie, het verder catalogiseren van het zonnestelsel en het onderzoeken van de structuur van de Melkweg. Daartoe bestaat het observatorium uit een telescoop met een spiegel van acht meter, aangevuld met een 3200-megapixelcamera en een geautomatiseerd dataverwerkingssysteem. Er zullen afbeeldingen van twintig miljard sterrenstelsels worden gemaakt. Daarmee moet er meer kennis vergaard worden over hoe sterrenstelsels zich hebben ontwikkeld en kunnen de bestaande modellen voor donkere materie en energie beter getest worden. In totaal zal er 60 petabyte aan data worden vergaard.