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27 de fevereiro de 2024

O Gigantesco E Complexo Sistema De Aquisição de Dados do Observatório Rubin

Quando o Observatório Vera C. Rubin começar a tirar fotos do céu noturno em alguns anos, sua câmera, a  Legacy Survey of Space and Time de 3.200 megapixels produzirá uma enorme quantidade de dados valiosos para todos, desde os astrônomos que estudam cosmologia até pessoas que rastreiam asteroides que podem colidir com a Terra.

Você já deve ter lido sobre como o Telescópio de Pesquisa Simonyi do Observatório Rubin coletará luz do universo e a iluminará na câmera LSST do Departamento de Energia, como os pesquisadores gerenciarão os dados que vêm da câmera e as inúmeras coisas que eles tentarão para aprender sobre o universo ao nosso redor.

O que você provavelmente não leu é como os pesquisadores vão conseguir essa grande quantidade de imagens incrivelmente detalhadas da parte de trás da maior câmera digital do mundo, descer cabos de fibra ótica e entrar nos computadores que as enviarão de Cerro Pachón, no Chile, para o mundo.

Gregg Thayer, cientista do SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA, é o responsável pelo sistema de aquisição de dados do Observatório Rubin, que lida com esse processo essencial. Aqui, ele nos orienta através de alguns dos principais passos.

O sistema de aquisição de dados começa logo na parte de trás do plano focal , um composto de 189 sensores digitais usados ​​para capturar imagens do céu noturno, além de vários outros usados ​​para alinhar a câmera ao capturar imagens, então, 71 placas de circuito retiram os pixels brutos dos sensores e os preparam para a próxima etapa.

Como há tão pouco espaço dentro do criostato, Thayer e sua equipe decidiram combinar as etapas: os sinais elétricos primeiro entram nas placas de circuito que penetram na parte de trás do criostato. Essas placas de circuito convertem os dados em sinais ópticos que são alimentados em cabos de fibra óptica fora do criostato.

Por que fibra óptica? Os dados inevitavelmente se transformam em ruído se você for longe o suficiente ao longo de um cabo de sinal, e o cabo aqui precisa ser longo – cerca de 150 metros ou 500 pés – para ir do topo do telescópio até a base. O problema é agravado por uma taxa de dados de três gigabits por segundo, cerca de cem vezes mais rápida que a internet padrão; baixa potência na fonte para reduzir o calor próximo aos sensores da câmera digital; e restrições mecânicas, como curvas apertadas, que exigem interconexões de cabos onde mais sinal é perdido. Thayer diz que os fios de cobre projetados para sinais elétricos não podem transmitir dados com rapidez suficiente nas distâncias necessárias e, mesmo que pudessem, são grandes e pesados ​​demais para atender às demandas mecânicas do sistema.

Uma vez que o sinal desce da câmera, ele alimenta 14 placas de computador desenvolvidas no SLAC como parte de um sistema de aquisição de dados de uso geral. Cada placa é equipada com oito módulos de processamento integrados e switches Ethernet de 10 gigabit por segundo que conectam as placas. (Cada placa também converte os sinais ópticos de volta para sinais elétricos.) Três dessas placas leem os dados da câmera e os preparam para serem enviados montanha abaixo e para a instalação de dados dos EUA no SLAC e outra na Europa. Mais três emulam a própria câmera – essencialmente, eles permitem que os pesquisadores que trabalham no projeto pratiquem a coleta de dados, realizem diagnósticos e assim por diante quando a própria câmera não estiver disponível, diz Thayer.

As oito placas finais servem a um propósito crucial, mas facilmente esquecido. “Há um cabo que desce a montanha do cume até La Serena, de onde pode chegar à rede de longa distância para as instalações de dados dos EUA e da Europa”, diz Thayer. “Se esse cabo for cortado por qualquer motivo, podemos armazenar até três dias de dados para permitir que o telescópio continue operando durante o reparo”.

Da base do telescópio, há aquela última perna montanha abaixo, e então a aquisição de dados está completa. É hora de os dados saírem para o mundo.

Fonte:

https://phys.org/news/2022-03-exploring-rubin-observatory-giant-acquisition.html

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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