p Após 16 anos de planejamento e engenharia dedicados, cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA (DOE) concluíram uma matriz de sensor de 3,2 gigapixels para a câmera que será usada no Large Synoptic Survey Telescope (LSST), um enorme telescópio que observará o universo como nunca antes. p "Este é o maior array de dispositivo acoplado de carga (CCD) que já foi construído, "disse Paul O'Connor, cientista sênior da divisão de instrumentação do Brookhaven Lab. "São três bilhões de pixels. Nenhum telescópio jamais colocou tantos sensores em uma câmera."

p A matriz de sensores digitais é composta por cerca de 200 sensores de 16 megapixels, dividido em 21 módulos chamados "jangadas". Cada jangada pode funcionar por conta própria, mas quando combinados, eles verão uma área do céu que pode acomodar mais de 40 luas cheias em uma única imagem. Os pesquisadores vão juntar essas imagens para criar um filme de lapso de tempo do universo visível completo acessível a partir do Chile.

p Atualmente em construção no topo de uma montanha no Chile, LSST é projetado para capturar as imagens mais completas do nosso universo que já foram alcançadas. O projeto para construir a instalação do telescópio e da câmera é um esforço colaborativo entre mais de 30 instituições de todo o mundo, e é financiado principalmente pelo Office of Science do DOE e pela National Science Foundation. O SLAC National Accelerator Laboratory do DOE está liderando o esforço geral para construir a câmera - a maior câmera do mundo para astronomia - enquanto Brookhaven liderou o projeto, construção, e qualificação da matriz de sensor digital - o "filme digital" para a câmera.

p "É o coração da câmera, "disse Bill Wahl, gerente do subsistema de jangada científica do projeto LSST no Laboratório Brookhaven. "O que fizemos aqui em Brookhaven representa anos de grande trabalho de muitos cientistas talentosos, engenheiros, e técnicos. Seu trabalho levará a uma coleção de imagens nunca antes vista por ninguém. É um momento emocionante para o projeto e para o laboratório. "

p Brookhaven iniciou seu programa de pesquisa e desenvolvimento LSST em 2003, com a construção da matriz de sensores digitais a partir de 2014. No período que antecedeu a construção, Brookhaven projetou e fabricou o equipamento de montagem e teste para as jangadas científicas usadas em Brookhaven e SLAC. O Laboratório também criou uma instalação de produção automatizada e uma sala limpa, junto com o software de produção e rastreamento.

p "Fizemos questão de automatizar o máximo possível da instalação de produção, "O'Connor disse." Testar uma única jangada pode levar até três dias. Estávamos trabalhando em um cronograma apertado, portanto, tínhamos nossa instalação automatizada funcionando 24 horas por dia, 7 dias por semana. Claro, por uma preocupação com a segurança, sempre tivemos alguém monitorando as instalações durante o dia e a noite. "

p Construindo a complexa matriz de sensores, que opera no vácuo e deve ser resfriado a -100 ° Celsius, é um desafio por si só. Mas a equipe de Brookhaven também foi encarregada de testar cada jangada totalmente montada, bem como sensores e eletrônicos individuais. Uma vez que cada jangada foi concluída, ele precisava ser cuidadosamente embalado em um ambiente protetor para ser enviado com segurança em todo o país para o SLAC.

p A equipe LSST em Brookhaven completou a primeira jangada em 2017. Mas logo depois, eles foram apresentados a um novo desafio.

p "Mais tarde, descobrimos que as características do projeto levaram inadvertidamente à possibilidade de que os fios elétricos nas jangadas pudessem entrar em curto, "O'Connor disse." A taxa na qual esse efeito estava impactando as jangadas era da ordem de apenas 0,2%, mas para evitar qualquer possibilidade de degradação, passamos pelo trabalho de reformar quase todas as jangadas. "

p Agora, apenas dois anos após o início da produção de jangadas, a equipe construiu e despachou com sucesso a balsa final para o SLAC para integração na câmera. Isso marca o fim de um projeto de 16 anos em Brookhaven, que será seguido por muitos anos de observação astronômica.

p Muitos dos talentosos membros da equipe recrutados em Brookhaven para o projeto LSST eram jovens engenheiros e técnicos contratados logo após a pós-graduação. Agora, todos foram atribuídos a projetos de física em andamento no laboratório, como a atualização do detector PHENIX no Colisor de íons pesados ​​relativísticos - um DOE Office of Science User Facility para pesquisa de física nuclear - para sPHENIX, bem como trabalho contínuo com o detector ATLAS no Large Hadron Collider do CERN. Brookhaven é o laboratório anfitrião dos EUA para a colaboração ATLAS

p "O papel de Brookhaven no projeto de câmera LSST proporcionou novas e empolgantes oportunidades para engenheiros, técnicos, e cientistas em eletro-óptica, onde especificações muito exigentes devem ser atendidas, "Wahl disse." A equipe multidisciplinar que montamos fez um excelente trabalho ao atingir os objetivos de design e estou orgulhoso de nosso tempo juntos. Assistir aos engenheiros e cientistas juniores crescerem e se tornarem membros de equipe muito capazes foi extremamente gratificante. "

p O Brookhaven Lab continuará a desempenhar um papel importante no LSST daqui para frente. À medida que o telescópio passa pela fase de comissionamento, Os cientistas de Brookhaven servirão como especialistas na matriz de sensores digitais da câmera. Eles também fornecerão suporte durante as operações do LSST, que estão projetados para começar em 2022.

p "O comissionamento de uma câmera tão complexa será uma tarefa estimulante e desafiadora, "disse o físico de Brookhaven Andrei Nomerotski, que está liderando as contribuições de Brookhaven para as fases de comissionamento e operação do projeto LSST. "Depois de anos usando fontes de sinal artificiais para a caracterização do sensor, estamos ansiosos para ver estrelas e galáxias reais nos CCDs LSST. "

p Uma vez operacional na Cordilheira dos Andes, O LSST atenderá quase todos os subconjuntos da comunidade astrofísica. Talvez o mais importante, O LSST permitirá que os cientistas investiguem a energia escura e a matéria escura - dois quebra-cabeças que confundem os físicos há décadas. Também é estimado que o LSST encontrará milhões de asteróides em nosso sistema solar, além de oferecer novas informações sobre a criação de nossa galáxia. As imagens capturadas pelo LSST serão disponibilizadas para físicos e astrônomos nos EUA e Chile imediatamente, fazendo do LSST um dos experimentos de cosmologia mais avançados e acessíveis já criados. Hora extra, os dados serão disponibilizados ao público em todo o mundo.