Испытана самая большая цифровая камера в мире

Для нового телескопа создана самая большая в мире цифровая камера.

Для нового телескопа создана самая большая в мире цифровая камера.
Иллюстрация Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory.

Чувствительная часть камеры содержит 189 датчиков (маленькие чёрные квадраты).

Чувствительная часть камеры содержит 189 датчиков (маленькие чёрные квадраты).
Фото Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory.

Каждый отдельный датчик (маленький чёрный квадрат) по разрешению близок к стандартной камере.

Каждый отдельный датчик (маленький чёрный квадрат) по разрешению близок к стандартной камере.
Фото Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory.

Изображение портрета Веры Рубин, полученное с помощью новой камеры. Каждый квадратный блок снимка - изображение с отдельного датчика разрешением в 16 мегапикселей.

Изображение портрета Веры Рубин, полученное с помощью новой камеры. Каждый квадратный блок снимка - изображение с отдельного датчика разрешением в 16 мегапикселей.
Фото SLAC National Accelerator Laboratory.

Для нового телескопа создана самая большая в мире цифровая камера.
Чувствительная часть камеры содержит 189 датчиков (маленькие чёрные квадраты).
Каждый отдельный датчик (маленький чёрный квадрат) по разрешению близок к стандартной камере.
Изображение портрета Веры Рубин, полученное с помощью новой камеры. Каждый квадратный блок снимка - изображение с отдельного датчика разрешением в 16 мегапикселей.

Инженеры провели испытания самой большой в мире цифровой фотокамеры.

Устройство делает снимки с разрешением 3200 мегапикселей. Чтобы отобразить такое фото без сжатия, потребовалось бы 378 телевизионных экранов сверхвысокой чёткости с разрешением 4K.

Новая камера имеет огромную чувствительность к свету: она способна заметить пламя свечи с расстояния в тысячи километров. Впечатляет и способность различать мелкие детали: система "увидит" четырёхсантиметровый мяч для пинг-понга с расстояния в 25 километров.

Устройство станет сердцем строящегося 8,4-метрового телескопа, известного как Обсерватория имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory). Этот инструмент будет установлен в Чили.

Полностью собрать камеру планируется к середине 2021 года. Пока инженеры собрали и испытали её чувствительную часть, содержащую датчики света (ПЗС-матрицы).

Эта установка имеет ширину более 60 сантиметров и состоит из 189 отдельных датчиков. Каждый такой сенсор имеет разрешение в 16 мегапикселей, как обычная современная цифровая камера. При этом отдельные пиксели очень малы: около 10 микрометров в ширину.

Чувствительная часть камеры содержит 189 датчиков (маленькие чёрные квадраты).

Датчики собраны в 21 блок по 9 штук. Промежутки между соседними блоками всего лишь впятеро шире человеческого волоса. Поскольку эти матрицы очень хрупкие, установка их так близко друг к другу была рискованной операцией. Блоки легко могли выйти из строя, случайно соприкоснувшись друг с другом. А между тем каждый из них стоит три миллиона долларов США (около 228 миллионов рублей по текущему курсу).

Каждый отдельный датчик (маленький чёрный квадрат) по разрешению близок к стандартной камере.

Именно поэтому специалисты потратили целый год на отработку процедуры установки датчиков. И всё прошло блестяще. 21 блок, формирующий изображение, и ещё четыре специальных блока для настройки телескопа заняли точно отведённые им места. К слову, вся конструкция необычайно точно выровнена: все датчики лежат в одной плоскости с точностью до десятой доли толщины человеческого волоса.

Чтобы испытать камеру, ещё не имеющую объектива, специалисты прибегли к ловкому трюку. Они спроецировали свет сквозь отверстие диаметром 0,15 миллиметра. Объектом наблюдений служили специально подобранные фотографии.

В их числе был портрет выдающегося астронома Веры Рубин, в честь которой был назван телескоп. Эта женщина прославилась исследованиями движения галактик. В частности, её открытия стали одними из первых наблюдательных свидетельств существования тёмной материи.

Изображение портрета Веры Рубин, полученное с помощью новой камеры. Каждый квадратный блок снимка – изображение с отдельного датчика разрешением в 16 мегапикселей.

В пресс-релизе исследования полученные снимки приведены в полном разрешении. Поэтапно увеличивая разрешение (при этом на экране будет отображаться всё меньшая часть изображения), можно увидеть даже следы дифракции света.

Тесты подтвердили уникальные качества устройства.

"Эти характеристики просто поразительны, – признаётся сотрудник проекта Стивен Ритц (Steven Ritz) из Калифорнийского университета в Санта-Круз. – Эти уникальные особенности позволят реализовать амбициозную научную программу Обсерватории [имени Веры] Рубин".

Задачи, стоящие перед инструментом, действительно грандиозны. Планируется, что в одном кадре установка будет охватывать участок неба, превышающий по площади полную Луну в 40 раз (большинство профессиональных телескопов имеют куда более узкое поле зрения). Обсерватории понадобится всего несколько ночей, чтобы сделать полную панораму южного неба.

Между тем она будет вести непрерывные наблюдения в течение десяти лет. За это время в кадр попадут около двадцати миллиардов галактик и огромное количество других объектов. Также быстрые снимки больших участков неба дадут уникальную возможность отслеживать вспышки самой разной природы, от взрывов сверхновых до уничтожения звёзд чёрными дырами. Пока даже сложно представить, какие открытия принесут столь обширные наблюдательные данные.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о самой быстрой в мире камере и о камере с искусственным интеллектом.