大型綜合巡天望遠鏡 薇拉·魯賓天文台 LSST 32 億畫素輸出的相機

[peter]

https://blog.executivebiz.com/2019/09/ball-aerospace-ships-survey-telescope-lens-assembly-to-lawrence-livermore-natl-lab/



https://www.lsst.org/about/camera

[peter]

https://www.lsst.org/news/tma-arrives-summit



The TMA Arrives at the Summit

WIKI 
預計在2019年有工程第一光，2021年有科學第一光
 =>  with first light anticipated in 2020, and full operations for a ten-year survey commencing in January 2022.

[peter]

世上最大鏡片與 32 億像素相機實際上是大型天氣觀測望遠鏡（LSST）建造計劃的一部分。組裝後的望遠鏡將運送到智利的 Cherro Pachon 山頂上安裝。望遠鏡預計每隔 20 秒拍攝一張 15 秒曝光的夜空相片，即只需大約 3 個晚上，便可將整個天空拍攝下來，一直持續 10 年，目的是監測星體的細微變化。按計劃，LSST 建造計劃將於 2022 年完工。

https://www.dcfever.com/news/readnews.php?id=26237

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世上最小感光元件 
https://www.dcfever.com/news/readnews.php?id=26362
最近一項健力士世界紀錄被刷新，由 OmniVision 公司製造的感光元件尺寸只有 0.575mm x 0.575mm，提供 4 萬像數（200 x 200）解像度，主要用於微型醫療用相機內，例如讓醫生可以看到人體內血管的狀況。



LSST 是最大

[peter]

https://technews.tw/2020/03/25/starlink-large-synoptic-survey-telescope-spacex/ 


隨著 SpaceX 的 Starlink 衛星群一批接著一批發射升空，天文學家也迫切想知道它們對地面望遠鏡觀測的影響程度有多大。最近，科學家分析了衛星對大型綜合巡天望遠鏡（建設中）的干擾程度，毫不意外，結果非常不理想。

大型綜合巡天望遠鏡（Large Synoptic Survey Telescope，LSST）為建設中的廣視野巡天反射望遠鏡，主鏡直徑 8.4 米，每 3 天就會拍攝全天 1 次，預計明（2021）年帶來科學第一光，2022 年開始展開進行為期 10 年的全面運行調查，任務包括協助追蹤小行星、暗物質探索、剖析銀河系結構等。

理想情況下，LSST 望遠鏡上的 32 億像素感光耦合元件（CCD）相機將能進行 30 秒長曝光、以拍攝昏暗而遙遠的物體，其亮度比肉眼所見之亮度還要黯淡 2,000 萬倍。也因此，這座望遠鏡必須在完全無光害污染的天空下才能達到最高效率。

人們可能還不太了解 Starlink 星際互聯網計畫帶來的天文觀測影響，這 12,000 顆在低地軌道（LEO）運行的衛星比其他衛星都還要亮，當通過望遠鏡觀測視野時將嚴重干擾成像，比如去年底時，位於托洛洛山美洲際天文台的布蘭科 4 米望遠鏡（Blanco 4米望遠鏡）在利用 DECam 相機拍攝天空時，在一張曝光 333 秒的圖像（如下）中竟然出現了至少 19 條光紋，推測就是第二批 Starlink 衛星所造成。而根據大型綜合巡天望遠鏡科學團隊的一篇最新研究，預計 LSST 望遠鏡將近三分之一的圖像至少都會包含一條衛星軌跡線；在黃昏或黎明拍攝的所有圖像更至少都會拍到 1 條衛星軌跡，如果不採取任何措施來緩解這懸而未決的問題，團隊預計事後的分析工作量將大增至少 4 年。

另一個問題與 Starlink 衛星的部署方式有關。火箭初步釋放有效載荷的軌道高度為離地 290 公里，接著衛星再慢慢調升到離地 550 公里左右的任務軌道，然而這過程形成了「衛星列車」奇景，如果觀測位置正確，你或許已看過天空不止出現一兩次發光的衛星列車。

對天文學家來說，衛星在照片上劃過的痕跡，可能會迫使他們整理時直接將一半圖片丟到回收桶，然後多花時間重新拍攝；其他解決辦法則包括引進更強大的圖像處理算法，以解決衛星軌跡光紋；或是開發預測衛星軌跡的軟體，防止望遠鏡在同一時間掃描同一區天空；再更激進的，直接更改望遠鏡設計以阻止衛星的反射光，否則 Starlink 衛星群對天文觀測造成的傷害難以彌補。

今年 1 月 SpaceX 發射第 3 批 Starlink 衛星群，其中有一顆塗有實驗塗層，可以讓衛星反射率降低，後續觀察雖然亮度真的降低了，但變動幅度不大。對此，SpaceX 表示他們正在更積極應對這個問題，未來 Starlink 衛星可能會配備遮光罩。

[peter]

https://www.spacex.com/news/2020/04/28/starlink-update

LSST = Vera C. Rubin Observatory


https://en.wikipedia.org/wiki/Vera_C._Rubin_Observatory

https://www.cnbeta.com/articles/science/972889.htm 

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 LSST 32 億畫素輸出的相機  

https://youtu.be/Tb7nfJrNnKQ

https://technews.tw/2020/09/09/megapixel-vera-c-rubin-observatory-broccoli-digital-camera/

大型綜合巡天望遠鏡（Large Synoptic Survey Telescope，LSST）是一台建設中的超巨大地面望遠鏡，預計接下來幾年內展開為期 10 年的調查，屆時每 3 天就會拍攝全天 1 次，幫助天文學家解決諸多宇宙奧秘，比如星系如何演化、暗物質與暗能量的理論真偽等。

而提到 LSST 就不可不知，這台望遠鏡將攜帶目前全世界最大、能支援 32 億畫素的電荷耦合元件（CCD）數位相機，天文學家準備用這台完整焦平面超過 0.6 公尺的相機對宇宙進行成像，其分辨率相當可觀，在地球上能看見 25 公里外的 1 顆高爾夫球、數千公里外的一根蠟燭、發現比肉眼可見還要暗 1 億倍的物體。

LSST 相機將能看到 25 公里外的 1 顆高爾夫球。


圖像尺寸也很大，如果想要 1：1 顯示，需要 378 個 4K 高畫質電視螢幕拼在一起才能完整展現，可想而知照片有多清晰。

近期，史丹佛大學團隊完成了 LSST 相機核心集成 189 個獨立 CCD 感光元件的焦平面「試拍」照，練習對象是花椰菜，如果你想看看 32 億畫素下的花椰菜長怎樣，可以點此連結進入。相機基本設計類似一般智慧型手機的相機，都是靠感光元件捕捉物體發出的光或物體反射的光轉換為電訊號、然後拼合出照片。

不同地方在於，LSST 相機的核心共包含了 189 個獨立 CCD 感光元件，並且需經高風險組裝過程確保複雜的電子設備無連接出入，首先每 9 個 CCD 元件包裝成 1 個「筏」（為方便理解，可以想成把 9 個元件組裝進一個格子裡，如下圖所示），總共 21 個「筏」加上另外 4 個帶其他用途的「筏」再完整集成為相機核心。



189 個 CCD 元件將集成 LSST 望遠鏡相機核心。

接下來幾個月，LSST 相機團隊將繼續整合其餘零件包括：鏡頭、快門、濾鏡更換系統等，到 2021 年中期，整體尺寸相當於運動休旅車的相機將準備進行最終測試。

未來 10 年，相機將拍攝約 200 億個星系的高解析圖像，更重要的是科學家將獲得「時間序列」照，我們能看到哪些恆星的亮度發生了變化、捕捉近地小行星在天空中的移動軌跡。

只不過，也就是這個備受矚目的天文觀測生力軍，還沒升空就先被 SpaceX 大量發射的低軌星鏈（starlink）衛星下馬威。已有不少報告指出，如果低軌衛星在夜空中的亮度不改善，那麼 LSST 到時候曝光拍攝的照片將留下一堆衛星經過的光條紋，恐怕半數都得直接丟到回收桶重拍。

[peter]

https://www.dcfever.com/news/readnews.php?id=28842 

由於感光元件擁有比人類肉眼高 1 億倍的靈敏度，因此必須放置在低溫（-101.1°C）恆溫器中，避免熱力導致雜訊產生。至於在上周進行的第一次拍攝測試，SLAC 國家加速器實驗室的科學家找來一棵西蘭花作對象，原因是它帶有複雜的細節。

拍攝測試的具體操作是，工作人員先將西蘭花放到有內部照明的盒子裡，盒頂的 0.15 毫米針孔會將西蘭花投影到感光元件上。其後料學家還找來一張弗拉瑪里昂雕刻（Flammarion engraving）的照片和維拉魯賓（Vera Rubin）的肖像作為拍攝測試對象。有興趣的影友可到這裡 
https://www6.slac.stanford.edu/news/2020-09-08-sensors-world-largest-digital-camera-snap-first-3200-megapixel-images-slac.aspx

觀看高解像度照片。   

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https://www.universetoday.com/147760/vera-rubins-monster-3200-megapixel-camera-takes-its-first-picture-in-the-lab/

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https://www.universetoday.com/148696/vera-rubin-should-be-able-to-detect-a-couple-of-interstellar-objects-a-month/ 

Vera Rubin Should be Able to Detect a Couple of Interstellar Objects a Month

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http://www.xinhuarexian.com/articleid/299587

寻找这些天体可能是薇拉·C·鲁宾天文台(Vera C.Rubin)的工作，该天文台正准备开始迄今最雄心勃勃的太阳系调查。鲁宾预计将发现大约十倍于目前所知的小行星，再加上盖亚卫星(Gaia卫星)，该卫星从地球L2地球-太阳拉格朗日点(SunLagrange Point)测量天空，可能为我们提供追踪地球碎片的最佳近期前景

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https://tw.stock.yahoo.com/news/%E5%8F%B2%E4%B8%B9%E7%A6%8F%E7%A0%94%E7%99%BC%E5%85%A8%E7%90%83%E6%9C%80%E5%A4%A7%E6%95%B8%E4%BD%8D%E7%9B%B8%E6%A9%9F-%E9%87%8D%E9%81%943%E5%99%B8-%E5%A4%A7%E5%B0%8F%E6%9C%89%E5%A6%82%E8%BF%B7%E4%BD%A0%E8%B2%A8%E8%BB%8A-061808989.html

這個巨型相機被稱為「傳承調查的時空相機」（Legacy Survey of Space and Time Camera，簡稱LSST相機），規模有一輛迷你貨車的大小，重達3噸，需要兩個人才能抬起5英尺的鏡頭蓋。當它離開設計建造所在地SLAC國家加速器實驗室時，將搭乘一架747飛機包機飛行，由一個十人團隊在另一端進行組裝。

這個尺寸的相機實用性有限，如同其名，只有一個目的：用25呎寬的鏡子與32億像素的焦平面捕捉夜空。史丹福大學粒子物理學與天體物理學教授羅德曼(Aaron Roodman)表示，這個想法是建造一台能拍攝整個夜空照片的相機。

研究計畫由聯邦能源部提供經費、耗資1.68億元。雖然史丹福可能是建造相機的最佳地點，大學所在城市巴洛阿圖卻沒有合適天空可使用它。使用這種相機的地點是智利Cerro Pachon高地沙漠的魯賓天文台(Rubin Observatory)。其具備所需條件，在2萬英呎處空氣平穩。

LSST相機將安裝在一個巨大轉圜上，可以像砲塔一樣旋轉，夜間每15秒記錄一次圖像。每張轉換為3200兆位元的圖像，將透過連接智利到門羅公園的指定光纖線路傳輸。

SLAC國家加速器實驗室與國家光學紅外天文學研究實驗室簽訂一份為期十年的合約，管理魯賓天文台。羅德曼估算，將可看到60億個太陽系星體，其中大部分是小行星，數量是已經觀測到星體的50倍。

[peter]

大型綜合巡天望遠鏡 LSST 

LSST 相機核心集成189 個獨立CCD 感光元件 

https://www.sfchronicle.com/bayarea/article/Photos-Stanford-just-built-the-world-s-largest-17475544.php  




https://www.lsst.org/about/camera/focalplane

https://petapixel.com/2022/10/04/3200-megapixels-the-worlds-largest-camera-is-almost-complete/

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https://www.dcfever.com/news/readnews.php?id=33953 

天文拍攝而設計的相機重 3 噸，前組鏡片直徑達 1.57 米，目前已被《健力士世界紀錄大全》認定為全球最大的光學設備。至於 32 億像素感光元件亦問鼎世界最大的寶座。它實際上是由 21 個 3x3 方陣，共 189 片 CCD 感光元件組成，能够感測由近紫外光至近紅外線波長的光線，而且運作時為减少噪訊，感光元件會被冷卻到 -100°C。

其實整部 LSST 天文相機還包括一組反射鏡，其中最大的一片鏡片直徑達到 27 英尺（8.2 米），整體來說對應 3.5° 的視野，即大約等同天空上 40 個滿月的面積。不過比較關鍵的一組 6 個的濾光片，目前尚待安裝。這些濾光片統統加上塗層，只允許特定波長的光線通過。 一旦完成安裝並通過最終測試，LSST 相機就會在 2023 年 5 月裝進一架專用的波音 747 貨機上，移送至智利維拉魯賓天文台。按照計劃，相機預計會在 2024 年拍攝第一張正式的照片。到時，32 億像素的感光元件在每個晚上都會拍下 15TB 的數據。科學家將從這些數據中，試圖解開宇宙裡面一些最大的謎團，包括暗能量（dark energy）和暗物質（dark matter）的性質。

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https://www.cnbeta.com/articles/science/1327103.htm

该相机的分辨率高达32亿像素，足以看清月球上的一粒尘埃。其最大镜头直径为1.57米，是有史以来同类镜头中最大的。