SLAC ส่งมอบเลนส์ออพติคอลที่ใหญ่ที่สุดในโลก

เลนส์กล้องดิจิตอลสำหรับกล้องโทรทรรศน์การสำรวจ Synoptic ขนาดใหญ่ทำให้ LLNL พร้อมสำหรับการรวมเข้าด้วยกัน

เรื่องใหญ่: เลนส์ที่ใหญ่ที่สุดสำหรับกล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุด

เลนส์ขนาด 1.57 เมตรและคิดว่าเป็นเลนส์ออพติคอลประสิทธิภาพสูงที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา SLAC National Accelerator Laboratoryซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่จุดหมายปลายทางในท้ายที่สุดด้วยกล้องดิจิทัลที่ใช้โดยกล้องโทรทรรศน์การสำรวจซินคอปติกขนาดใหญ่ (LSST).

ชุดเลนส์กล้องเต็มรูปแบบรวมถึงเลนส์ L1 ขนาดใหญ่และเลนส์ L2 ที่มีขนาดเล็กกว่าซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.2 เมตรได้รับการออกแบบโดย Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) และสร้างมานานกว่าห้าปีโดย บอลอวกาศ และผู้รับเหมาช่วง ระบบออปติคอลแอริโซนา. เลนส์ตัวที่สาม L3 เส้นผ่านศูนย์กลาง 72 เซนติเมตรจะถูกส่งไปยัง SLAC ภายในหนึ่งเดือน

SLAC กำลังจัดการการออกแบบโดยรวมการประดิษฐ์และการประกอบขั้นสุดท้ายของกล้องดิจิตอล 3,200 ล้านพิกเซลของ LSST จำนวน 168 ล้านเหรียญสหรัฐซึ่งตอนนี้คาดว่าจะเสร็จสมบูรณ์ 90 เปอร์เซ็นต์และจะแล้วเสร็จภายในต้นปี 2564

“ ความสำเร็จของการผลิตชุดประกอบออพติคอลที่เป็นเอกลักษณ์นี้เป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความเชี่ยวชาญระดับแนวหน้าของโลกในด้านเลนส์ขนาดใหญ่ซึ่งสร้างขึ้นจากประสบการณ์หลายทศวรรษในการสร้างระบบเลเซอร์ที่ใหญ่ที่สุดและทรงพลังที่สุดในโลก” สก็อตโอลิเวียร์ผู้เป็น มีส่วนร่วมในโครงการ LSST ของ Lawrence Livermore มานานกว่าทศวรรษ

ตามที่ LSST Corporation กล่าวว่ากล้องดิจิทัลใน LSST เป็นกล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา โครงสร้างสุดท้ายจะมีขนาด 1.65 x 3 เมตรและหนัก 2,800 กก. เป็นอิมเมจออปติคอลรูรับแสงขนาดใหญ่ที่สามารถมองเห็นแสงได้ตั้งแต่ช่วงใกล้อัลตราไวโอเลตไปจนถึงอินฟราเรดใกล้

เมื่อประกอบเลนส์ L1 และ L2 จะอยู่ในโครงสร้างออปติกที่ด้านหน้าของตัวกล้อง L3 จะสร้างหน้าต่างทางเข้าไปยัง cryostat ของกล้องซึ่งมีระนาบโฟกัสและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้อง

ข้อกำหนดการโฟกัสที่แม่นยำ

กล้องดิจิตอล CCD จะบันทึกภาพที่เห็นโดยระบบแสงหลักของกล้องโทรทรรศน์ก การออกแบบสามกระจกใหม่รวมกระจกหลัก 8.4 เมตรรอง 3.4 เมตรและตติยภูมิ 5 เมตร แสงแรกที่ LSST คาดว่าจะเกิดขึ้นในปี 2563 โดยจะเริ่มดำเนินการเต็มรูปแบบในปี 2565

การออกแบบกล้องดิจิทัลที่สามารถบรรลุเป้าหมายการถ่ายภาพที่ทะเยอทะยานของ LSST ทำให้ LLNL สามารถรับมือกับความท้าทายต่างๆได้ตามรายงานของทีมงานโครงการ รูปแบบเครื่องตรวจจับขั้นสุดท้ายใช้กระเบื้องโมเสคของเครื่องตรวจจับซิลิกอน 16 ล้านพิกเซลจำนวน 189 เครื่องที่จัดเรียงบน "แพ" 21 "เพื่อให้ได้ความละเอียดรวม 3.2 กิกะพิกเซล

กล้องจะเปิดรับแสง 15 วินาทีทุก ๆ 20 วินาทีโดยกล้องโทรทรรศน์จะถูกกำหนดตำแหน่งใหม่และปรับให้เข้าที่ภายในห้าวินาทีโดยต้องใช้โครงสร้างที่สั้นและแข็งเป็นพิเศษ นี่หมายถึงค่า f ที่เล็กมากพร้อมกับการโฟกัสที่แม่นยำของกล้อง

เอกสาร LSST ระบุว่าการเปิดรับแสง 15 วินาทีเป็นการประนีประนอมเพื่อให้สามารถระบุแหล่งที่มาทั้งที่จางและกำลังเคลื่อนที่ได้ การเปิดรับแสงที่นานขึ้นจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการอ่านค่าของกล้องและการเปลี่ยนตำแหน่งของกล้องโทรทรรศน์ทำให้สามารถถ่ายภาพได้ลึกขึ้น แต่วัตถุที่เคลื่อนไหวเร็วและใกล้โลกจะเคลื่อนที่อย่างมีนัยสำคัญระหว่างการเปิดรับแสง แต่ละจุดบนท้องฟ้าจะต้องถ่ายภาพด้วยการเปิดรับแสง 15 วินาทีติดต่อกันสองครั้งเพื่อปฏิเสธการกระทบของรังสีคอสมิกบน CCD

“ ทุกครั้งที่คุณทำกิจกรรมเป็นครั้งแรกมีความท้าทายและการผลิตเลนส์ LSST L1 ก็พิสูจน์แล้วว่าไม่แตกต่างกัน” จัสตินวูล์ฟแห่ง LLNL ให้ความเห็น “ คุณกำลังทำงานกับเศษแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าห้าฟุตและหนาเพียงสี่นิ้ว การใช้งานที่ไม่ถูกต้องการกระแทกหรืออุบัติเหตุใด ๆ อาจส่งผลให้เลนส์เกิดความเสียหายได้ เลนส์เป็นผลงานฝีมือและเราทุกคนภูมิใจในตัวนี้มาก”