Rendere le immagini straordinarie ancora migliori
Yousuke Utsumi, scienziato della LSST Camera, afferma che una delle sfide centrali è “convertire le immagini in conoscenza scientifica”. Dopotutto, la fotocamera non è progettata solo per scattare belle foto, ma piuttosto per creare una mappa precisa dell’universo, che richiede di scattare immagini dettagliate e accurate di galassie distanti. “Vogliamo misurare le galassie con precisione per comprendere la natura della materia oscura”.
Ciò richiede qualcosa di più che semplici obiettivi e sensori appositamente progettati, afferma Utsumi, perché non importa quanto siano ben progettati e costruiti questi componenti, ci saranno delle imperfezioni. Ad esempio, considera un’immagine scattata da una normale fotocamera: ci saranno sempre alcune distorsioni nella forma e nel colore vicino ai bordi. Ci saranno anche lievi distorsioni nei sensori digitali e effetti simili varranno per la fotocamera LSST. “Dobbiamo capire cosa sta succedendo lì in modo da poterlo correggere.”
Utsumi e il suo team hanno scattato migliaia di immagini in tre mesi con i sensori della fotocamera LSST di tutti i tipi di forme e modelli. Hanno poi confrontato le immagini della fotocamera con gli originali per capire come correggere eventuali distorsioni o errori. Il team ha anche lavorato su come correggere altri problemi, come il fatto che gli oggetti più luminosi appaiono più grandi di quanto non siano in realtà, così come i “fantasmi” o immagini di un oggetto che appaiono a causa della diafonia elettronica tra i sensori all’interno della fotocamera.
“Adesso sappiamo molto sulla fotocamera, quindi sarà emozionante vedere come funziona sul telescopio”, afferma Utsumi.
Costruire una fotocamera più infallibile
Sebbene il lavoro di Utsumi sia fondamentale per far funzionare la fotocamera nel miglior modo possibile, i sensori e gli obiettivi sono solo due insiemi di componenti in una fotocamera delle dimensioni di un piccolo SUV. La telecamera è dotata di un sistema di refrigerazione e aspirazione, di più computer di bordo e di una serie di altri dispositivi elettronici che monitorano e controllano il funzionamento della telecamera.
Stuart Marshall, il fisico delle operazioni della LSST Camera, ha il compito di assicurarsi che tutti questi sistemi funzionino correttamente. “Una volta che tutto funziona correttamente, possiamo sederci e prendere i dati, e c’è un piccolo esercito di persone che guardano ciò che viene fuori e fanno scienza”, dice. “Mi sono concentrato per assicurarmi che tutto funzioni affinché ciò accada.”
Arrivarci significa molto lavoro dietro le quinte sull’infrastruttura della telecamera. “Se lavori a ritroso rispetto ai sensori, affinché funzionino, devono essere freddi. Devono essere a meno 100 gradi Celsius, o -148 gradi Fahrenheit, e non puoi essere a meno 100 gradi a meno che non ti trovi nel vuoto, e dobbiamo avere energia e comunicazione e i dati devono fluire.”
A questo punto, ciò significa fare molti test e, nel caso qualcosa non vada, provare diverse idee per identificare la causa di un problema e trovare una soluzione. Ad esempio, Marshall afferma di aver dedicato molto tempo nell’ultimo anno all’aggiornamento del sistema di aspirazione per migliorarne l’affidabilità. Di conseguenza, il team della telecamera ha cambiato alcune valvole e aggiornato il software per rendere il sistema più infallibile. “Se ti trovi in cima a una montagna a 9.000 piedi nel mezzo della cupola del telescopio, è più facile commettere un errore”, poiché c’è meno ossigeno in quota e più cose in movimento rispetto alla camera bianca dello SLAC, dice Marshall . “Quindi stiamo cercando di assicurarci che il sistema possa rilevare gli errori prima che si verifichino danni. Ce n’è moltissimo integrato nell’intero sistema di telecamere.
Preparazione dei controlli della fotocamera per il momento cruciale
Una sfida forse più sottile, afferma lo scienziato senior Tony Johnson, è assicurarsi che tutto il software della fotocamera funzioni nel miglior modo possibile. Johnson lavora sul software di controllo della telecamera, che la accende e spegne, reagisce a condizioni anomale, regola i parametri della telecamera secondo necessità e la spegne se qualcosa va particolarmente storto. Lavora anche con il sistema di acquisizione dati, che preleva i dati dai sensori della fotocamera e li invia al mondo.
“In questa fase, tutto è quasi finito, ma una miriade di cose possono essere migliorate”, afferma Johnson. “Ad esempio, possiamo scrivere in modo affidabile un’immagine dal sistema di acquisizione dati entro due secondi ogni volta, o a volte ci vuole un po’ più tempo e talvolta questo causa un problema?”
Quindi, dice Johnson, lui e il suo team lavorano per rintracciare problemi come questi, che possono coinvolgere software o hardware, e assicurarsi che tutti i pezzi funzionino insieme come previsto.
Un’altra questione su cui Johnson sta lavorando: assicurarsi che la fotocamera funzioni come previsto una volta compiuto il viaggio in Cile, dove si posizionerà in cima al Simonyi Survey Telescope presso l’Osservatorio Rubin e inizierà il suo lavoro.
“Un aspetto di questo è che la fotocamera è stata costruita da un gruppo piuttosto ristretto di persone, e c’è un gruppo abbastanza ristretto di persone esperte in ogni parte della fotocamera”, afferma Johnson. “Ciò di cui abbiamo bisogno è trasferirlo agli specialisti che gestiranno l’osservatorio giorno e notte, quindi dobbiamo fare una discreta quantità di trasferimento di conoscenze”. In parte è una questione di documentazione, ma significa anche lavorare con gli scienziati in Cile per identificare potenziali problemi, continuare a migliorare il software e, in generale, rendere il sistema più affidabile.
“È una sfida, ma la maggior parte delle volte è una sfida entusiasmante”, afferma Johnson. “Penso che la maggior parte di noi che costruisce la fotocamera non la costruisce solo perché ci piace costruire hardware o software, anche se potremmo fare queste cose. Lo stiamo costruendo perché vediamo che l’obiettivo finale è ricavarne nuova scienza”.
Fonte: Università di Stanford
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
