Αστεροσκοπείο Βέρα Κ. Ρούμπιν

Το **Αστεροσκοπείο Βέρα Κ. Ρούμπιν**, παλαιότερα γνωστό ως **Μεγάλο Συνοπτικό Ερευνητικό Τηλεσκόπιο** (**LSST**), είναι αστρονομικό αστεροσκοπείο στην περιοχή Κοκίμπο της Χιλής. Κύριος στόχος του είναι να διεξάγει μια αστρονομική έρευνα του νότιου ουρανού κάθε λίγες νύχτες, δημιουργώντας ένα δεκαετές αρχείο, που ονομάζεται Έρευνα Κληροδότημα του Διαστήματος και του Χρόνου (Legacy Survey of Space and Time, επίσης συντομογραφία LSST). Το αστεροσκοπείο βρίσκεται στην κορυφή Ελ Πενιόν του Σέρρο Πατσόν, ύψους 2.682 μέτρων, στη βόρεια Χιλή, δίπλα στα υπάρχοντα τηλεσκόπια Νότιο Gemini και Νότια Αστροφυσική Έρευνα. Η βασική εγκατάσταση βρίσκεται περίπου 100 χιλιόμετρα οδικώς από τη Λα Σερένα.

Το αστεροσκοπείο πήρε το όνομά του από τη Βέρα Ρούμπιν, μια Αμερικανίδα αστρονόμο που πρωτοστάτησε στις ανακαλύψεις σχετικά με τους ρυθμούς περιστροφής των γαλαξιών. Είναι μια κοινή πρωτοβουλία του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ (NSF) και του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) και λειτουργεί από κοινού από το NOIRLab του NSF και το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC.

Το Αστεροσκοπείο Ρούμπιν στεγάζει το Τηλεσκόπιο Επισκόπησης Σιμόνγι, ένα ευρέος πεδίου κατοπτρικό τηλεσκόπιο με πρωτεύον κάτοπτρο διαμέτρου 8,4 μέτρων. Χρησιμοποιεί μια παραλλαγή του αναστιγματικού τριών κατόπτρων για να παρέχει ευκρινείς εικόνες σε οπτικό πεδίο διαμέτρου 3,5 μοιρών. Οι εικόνες καταγράφονται από μια κάμερα απεικόνισης με συσκευή συζευγμένου φορτίου (CCD) 3,2 gigapixel, τη μεγαλύτερη κάμερα που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. 

To Ρούμπιν αναμένεται να καταγράψει εκατομμύρια σουπερνόβα, περισσότερους από πέντε εκατομμύρια αστεροειδείς (συμπεριλαμβανομένων ~100.000 αντικειμένων κοντά στη Γη) και να απεικονίσει περίπου 20 δισεκατομμύρια γαλαξίες, 17 δισεκατομμύρια αστέρια και έξι εκατομμύρια μικρά σώματα του Ηλιακού Συστήματος.

## Ιστορία
Το Αστεροσκοπείο Ρούμπιν προτάθηκε το 2001 ως LSST. Η κατασκευή του κατόπτρου ξεκίνησε (με ιδιωτικά κεφάλαια) το 2007. Το LSST έγινε στη συνέχεια το κορυφαίο μεγάλο επίγειο έργο στην Δεκαετή Έρευνα Αστροφυσικής του 2010 και η κατασκευή του ξεκίνησε επίσημα την 1η Αυγούστου 2014. Η χρηματοδότηση προήλθε από το NSF, το DOE και ιδιωτική χρηματοδότηση που συγκέντρωσε η ιδιωτική LSST Discovery Alliance. Οι λειτουργίες διαχειρίζεται ο Σύνδεσμος Πανεπιστημίων για την Έρευνα στην Αστρονομία (AURA). Το κόστος κατασκευής αναμενόταν να είναι περίπου 680 εκατομμύρια δολάρια.

Η κατασκευή του εργοταξίου ξεκίνησε τον Απρίλιο του 2015. Η κάμερα τέθηκε σε λειτουργία τον Οκτώβριο του 2024, ενώ οι φωτογραφίες από το πρώτο φως του συστήματος δημοσιεύθηκαν στις 23 Ιουνίου 2025. Οι πλήρεις εργασίες έρευνας έχουν προγραμματιστεί να ξεκινήσουν στις αρχές του 2026, έχοντας καθυστερήσει λόγω προβλημάτων που σχετίζονται με την πανδημία COVID.

Τα πρώτα φωτόνια που αναλύθηκαν από το πλήρες όργανο ανιχνεύθηκαν στις 15 Απριλίου 2025, εμφανιζόμενα ως δακτύλιοι πριν το όργανο ρυθμιστεί για να τα εστιάσει ως κουκκίδες. Εικόνες από το πρώτο φως του πλήρους συνδυασμού τηλεσκοπίου και κάμερας δημοσιεύθηκαν στις 23 Ιουνίου 2025. Οι πρώτες εικόνες ήταν μια σύνθετη εικόνα του τρισχιδούς νεφελώματος και του νεφελώματος της Λιμνοθάλασσας και αποσπάσματα από μια ευρεία άποψη γαλαξιών στο Σμήνος της Παρθένου. Η εικόνα του Σμήνους της Παρθένου τραβήχτηκε στις αρχές Μαΐου σε διάστημα τεσσάρων νυχτών. Οι πρώτες εικόνες έδειξαν πάνω από 2.000 νέους αστεροειδείς. Μια πρώιμη ανακάλυψη ήταν ο ασυνήθιστα μεγάλος και γρήγορα περιστρεφόμενος 2025 MN45 στην Κύρια Ζώνη.

## Τηλεσκόπιο Σιμόνγι
Ο σχεδιασμός του ερευνητικού τηλεσκοπίου Σιμόνγι ξεχωρίζει ανάμεσα στα μεγάλα τηλεσκόπια χάρις στο ευρύ οπτικό του πεδίο: 3,5&nbsp;μοίρες σε διάμετρο, ή 9,6&nbsp;τετραγωνικές μοίρες. Για λόγους σύγκρισης, τόσο ο Ήλιος όσο και η Σελήνη, όπως φαίνονται από τη Γη, έχουν φαινόμενη διάμετρο μισή μοίρα και το καθένα καλύπτει περίπου 0,2&nbsp;τετραγωνικές μοίρες στον ουρανό. Σε συνδυασμό με το μεγάλο διάφραγμα (και επομένως την ικανότητα συλλογής φωτός), αυτό δίνει στο Ρούμπιν μια μεγάλη έκταση φωτός 319&nbsp;m2⋅μοίρα2. Αυτή είναι περισσότερο από τρεις φορές μεγαλύτερη από τα υπάρχοντα τηλεσκόπια, το τηλεσκόπιο Σουμπαρού και το Pan-STARRS, και περισσότερο από μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από τα περισσότερα μεγάλα τηλεσκόπια.

### Οπτικά
μικρογραφία|Οπτικά
Τα πρώτα ανακλαστικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούσαν σφαιρικά κάτοπτρα που ήταν εύκολο να κατασκευαστούν και να δοκιμαστούν. Ωστόσο, επειδή πάσχουν από σφαιρική εκτροπή, χρειαζόταν μεγάλη εστιακή απόσταση για να επιτευχθεί ένα ανεκτό επίπεδο σφαιρικής εκτροπής. Ένα παραβολικό πρωτεύον κάτοπτρο αφαιρεί την σφαιρική εκτροπή επί του άξονα, αλλά το οπτικό πεδίο περιορίζεται στη συνέχεια από το σφάλμα κόμης. Ένα τέτοιο παραβολικό πρωτεύον κάτοπτρο, είτε με εστία πρωτεύοντος είτε με εστίαση Κασέγκρεν, ήταν ο πιο κοινός οπτικός σχεδιασμός μέχρι το Τηλεσκόπιο Χέιλ το 1949. Μετά από αυτό, τα τηλεσκόπια χρησιμοποίησαν κυρίως τον σχεδιασμό Ρίτσι-Κρετιάν, χρησιμοποιώντας δύο υπερβολικά κάτοπτρα για την αφαίρεση τόσο της σφαιρικής εκτροπής όσο και της κόμης, αυξάνοντας το χρήσιμο οπτικό πεδίο, που περιοριζόταν από τον αστιγματισμό και τις εκτροπές ανώτερης τάξης. Τα περισσότερα μεταγενέστερα μεγάλα τηλεσκόπια χρησιμοποίησαν αυτόν τον σχεδιασμό - για παράδειγμα, τα τηλεσκόπια Χαμπλ και Κεκ. Το LSST χρησιμοποιεί αντ' αυτού ένα αναστιγματικό τριών κατόπτρων για την ακύρωση του αστιγματισμού χρησιμοποιώντας τρία μη σφαιρικά κάτοπτρα. Το αποτέλεσμα είναι ευκρινείς εικόνες σεευρύ οπτικό πεδίο, εις βάρος κάποιας δύναμης συλλογής φωτός λόγω του μεγάλου τριτογενούς καθρέφτη που αποκρύπτει το τμήμα της οπτικής διαδρομής.

Το κύριο κάτοπτρο του τηλεσκοπίου (M1) έχει διάμετρο 8,4 μέτρα, το δευτερεύον κάτοπτρο (M2) έχει διάμετρο 3,4 μέτρα και το τριτογενές κάτοπτρο (M3), μέσα στο δακτυλιοειδές πρωτεύον, έχει διάμετρο 5 μέτρα. Το δευτερεύον κάτοπτρο είναι το μεγαλύτερο κυρτό κάτοπτρο σε οποιοδήποτε τηλεσκόπιο σε λειτουργία. (Θα ξεπεραστεί από το δευτερεύον κάτοπτρο των 4,2 μέτρων του Εξαιρετικά Μεγάλου Τηλεσκοπίου όταν ολοκληρωθεί). Το δεύτερο και το τρίτο κάτοπτρο μειώνουν την περιοχή συλλογής φωτός του πρωτεύοντος κατόπτρου σε 35 τετραγωνικά μέτρα, με ενεργό διάφραγμα ισοδύναμο με μονό κάτοπτρο διαμέτρου 6,42 μέτρων. Πολλαπλασιάζοντας την περιοχή συλλογής με το οπτικό πεδίο προκύπτει μια έκταση φωτός 336&nbsp;m2 ⋅μοίρες2· η πραγματική τιμή μειώνεται από το βινιετάρισμα.

Τα πρωτεύοντα και τριτεύοντα κάτοπτρα (M1 και M3) σχηματίζονται από ένα ενιαίο κομμάτι γυαλιού, τον μονόλιθο M1M3. Η τοποθέτηση των δύο κατόπτρων στην ίδια θέση ελαχιστοποιεί το συνολικό μήκος του τηλεσκοπίου, διευκολύνοντας τον γρήγορο επαναπροσανατολισμό. Η κατασκευή τους από το ίδιο κομμάτι γυαλιού έχει ως αποτέλεσμα μια πιο άκαμπτη δομή από δύο ξεχωριστά κάτοπτρα, συμβάλλοντας στην ταχεία σταθεροποίηση μετά την κίνηση. 
μικρογραφία|Φακός L1, 2018
Τα οπτικά περιλαμβάνουν τρεις διορθωτικούς φακούς για τη μείωση των εκτροπών. Αυτοί οι φακοί, και τα φίλτρα του τηλεσκοπίου, είναι ενσωματωμένοι στη μονάδα της κάμερας. Ο πρώτος φακός, με διάμετρο 1,55&nbsp;μέτρα, είναι ο μεγαλύτερος φακός που κατασκευάστηκε ποτέ και ο τρίτος φακός σχηματίζει το παράθυρο κενού μπροστά από το εστιακό επίπεδο.

Σε αντίθεση με πολλά τηλεσκόπια, το Ρούμπιν δεν επιχειρεί να αντισταθμίσει την ατμοσφαιρική διασπορά. Μια τέτοια διόρθωση, η οποία απαιτεί τη ρύθμιση ενός επιπλέον στοιχείου στην οπτική διάταξη, θα ήταν δύσκολο να επιτευχθεί στα 5 δευτερόλεπτα που είναι διαθέσιμα μεταξύ των σκοπεύσεων. Αποτελεί επίσης μια τεχνική πρόκληση λόγω της μικρής εστιακής απόστασης. Ως αποτέλεσμα, οι μικρότερες ζώνες μήκους κύματος μακριά από το ζενίθ έχουν μειωμένη ποιότητα εικόνας.

#### Ανίχνευση μετώπου κύματος
Το τηλεσκόπιο χρησιμοποιεί ένα ενεργό οπτικό σύστημα, με αισθητήρες μετώπου κύματος στις γωνίες της κάμερας, για να διατηρεί τους καθρέφτες με ακρίβεια σχεδιασμένους και εστιασμένους. Το οπτικό πεδίο είναι πολύ μεγάλο για να χρησιμοποιηθεί προσαρμοστική οπτική για διόρθωση της ατμοσφαιρικής τύρβης. Η ανίχνευση πραγματοποιείται σε τρία στάδια:

* Οι συσκευές παρακολούθησης λέιζερ διασφαλίζουν ότι τα εξαρτήματα είναι κεντραρισμένα και κοντά στις προβλεπόμενες θέσεις.
* Εφαρμόζονται διορθώσεις ανοιχτού βρόχου για τη διόρθωση των εγγενών εκτροπών του κατόπτρου, της κλίσης των συνιστωσών ως συνάρτηση του υψομέτρου και της θερμοκρασίας, καθώς και της επιλογής φίλτρου.
* Οι μετρήσεις εστίασης και σχήματος πραγματοποιούνται από αισθητήρες στις γωνίες του οπτικού πεδίου για τη διόρθωση των οπτικών.

Το ακριβές σχήμα και η εστίαση του συγκροτήματος κατόπτρου εκτιμώνται και στη συνέχεια διορθώνονται, συγκρίνοντας τις εικόνες σε τέσσερα σύνολα σκόπιμα αποεστιασμένων CCD (ένα μπροστά από το εστιακό επίπεδο και ένα πίσω, βλέπε σχήμα). Μία μέθοδος διόρθωσης προχωρά αναλυτικά, εκτιμώντας μια πολυωνυμική περιγραφή Zernike του τρέχοντος σχήματος του κατόπτρου και από αυτήν υπολογίζοντας ένα σύνολο διορθώσεων για την αποκατάσταση του σχήματος και της εστίασης. Μια άλλη μέθοδος, σημαντικά ταχύτερη, χρησιμοποιεί μηχανική μάθηση για αυτήν την εργασία.

### Κάμερα
μικρογραφία|Αισθητήρας κάμερας
μικρογραφία|Μοντέλο σε φυσικό μέγεθος της συστοιχίας εστιακού επιπέδου – η διάμετρος της συστοιχίας είναι 64 cm και θα παρέχει 3,2 gigapixel ανά εικόνα. Η εικόνα της Σελήνης (30 λεπτά) υπάρχει για να δείξει την κλίμακα του οπτικού πεδίου. Το μοντέλο βρίσκεται στην κατοχή της Σούζαν Τζάκομπι, διευθύντριας επικοινωνίας του Αστεροσκοπείου Ρούμπιν.
Η ψηφιακή φωτογραφική μηχανή 3,2 gigapixel λαμβάνει εκθέσεις 30 δευτερολέπτων.  Η κάμερα βρίσκεται στην τριτεύουσα εστίαση, όχι στην κύρια εστίαση. Ο επαναπροσανατολισμός ενός τόσο μεγάλου τηλεσκοπίου (συμπεριλαμβανομένου του χρόνου σταθεροποίησης) εντός 5 δευτερολέπτων απαιτεί μια κοντή και άκαμπτη δομή. Αυτό με τη σειρά του συνεπάγεται έναν μικρό αριθμό f, ο οποίος απαιτεί ακριβή εστίαση.

Η χρήση δύο εκθέσεων των 15 δευτερολέπτων αποτελεί συμβιβασμό για την ανίχνευση τόσο αμυδρών όσο και κινούμενων πηγών. Η σύσταση για μία μόνο έκθεση 30 δευτερολέπτων μειώνει την επιβάρυνση της ανάγνωσης της κάμερας και της επανατοποθέτησης του τηλεσκοπίου, επιτρέποντας βαθύτερη απεικόνιση. Οι κοσμικές ακτίνες που χτυπούν τα CCD τελικά ανιχνεύθηκαν αξιόπιστα σε μία μόνο εικόνα 30 δευτερολέπτων.

Το εστιακό επίπεδο της κάμερας είναι επίπεδο και έχει διάμετρο 64 εκατοστά. Η κύρια απεικόνιση πραγματοποιείται από ένα μωσαϊκό 189 ανιχνευτών CCD των 16 megapixel. Ομαδοποιούνται σε ένα πλέγμα 5×5 "σχεδιών". Οι 21 κεντρικές σχεδίες περιέχουν αισθητήρες απεικόνισης 3×3, ενώ οι τέσσερις γωνιακές σχεδίες περιέχουν τρεις η καθεμία, για καθοδήγηση και έλεγχο εστίασης. Οι CCD παρέχουν δειγματοληψία καλύτερη από 0,2 δευτερόλεπτα τόξου και ψύχονται στους περίπου  για τη μείωση του θορύβου.

Η κάμερα περιλαμβάνει ένα φίλτρο που βρίσκεται ανάμεσα στον δεύτερο και τον τρίτο φακό και έναν αυτόματο μηχανισμό αλλαγής φίλτρου. Παρόλο που η κάμερα διαθέτει έξι φίλτρα (ugrizy) που καλύπτουν τα μήκη κύματος 330–1080&nbsp;, η θέση της κάμερας μεταξύ του δευτερεύοντος και του τριτεύοντος κατόπτρου περιορίζει το μέγεθος του εναλλάκτη φίλτρων της. Μπορεί να χωρέσει πέντε φίλτρα ταυτόχρονα, επομένως ένα από τα έξι παραλείπεται κάθε βράδυ.

## Επιστημονικοί στόχοι
Το Αστεροσκοπείο θα απεικονίσει περίπου 18.000&nbsp;τετραγωνικές μοίρες του νότιου ουρανού με έξι φίλτρα στην κύρια έρευνά του, με περίπου 825 επισκέψεις σε κάθε σημείο σε διάστημα 10 ετών. Τα όρια μεγέθους 5 *σ* (SNR μεγαλύτερο από 5) αναμένεται να είναι *r*&nbsp;2, αντίστοιχα). Ο βασικός σχεδιασμός είναι συμβατικός: μια αλταζιμουθιακή βάση κατασκευασμένη από χάλυβα, με υδροστατικά έδρανα και στους δύο άξονες, τοποθετημένη σε έναν πιλώνα που είναι απομονωμένος από τα θεμέλια του θόλου. Ο πιλώνας του Αστεροσκοπείου είναι ασυνήθιστα μεγάλος (16 μέτρα διάμετρος), στιβαρός (τοίχοι πάχους 1,25 μέτρων) και τοποθετημένος απευθείας σε παρθένο βραχώδες υπόστρωμα, όπου κατά την εκσκαφή δόθηκε προσοχή ώστε να αποφευχθεί η χρήση εκρηκτικών που θα το ράγιζαν. Άλλα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά σχεδιασμού είναι οι γραμμικοί κινητήρες στους κύριους άξονες και μια εσοχή στο δάπεδο στη βάση. Αυτό επιτρέπει στο τηλεσκόπιο να εκτείνεται ελαφρώς κάτω από τα αζιμουθιακά ρουλεμάν, μειώνοντας το κέντρο βάρους του.

Η σύμβαση για τη συναρμολόγηση υπογράφηκε τον Αύγουστο του 2014. Πέρασε τις δοκιμές αποδοχής το 2018 και έφτασε στο χώρο τον Σεπτέμβριο του 2019. Μέχρι τον Απρίλιο του 2023, η βάση κηρύχθηκε «ουσιαστικά ολοκληρωμένη» και παραδόθηκε στο Αστεροσκοπείο.

### Κάμερα
Τον Αύγουστο του 2015, η ερευνητική κάμερα, η οποία χρηματοδοτήθηκε ξεχωριστά από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DoE), πέρασε την αξιολόγηση σχεδιασμού "κρίσιμης απόφασης 3". Στις 31 Αυγούστου, ξεκίνησε η κατασκευή στο SLAC. Μέχρι τον Σεπτέμβριο του 2018, ο κρυοστάτης είχε ολοκληρωθεί, οι φακοί είχαν λειανθεί και 12 από τις 21 σχεδίες CCD είχαν παραδοθεί. Από τον Σεπτέμβριο του 2020, ολόκληρο το εστιακό επίπεδο βρισκόταν υπό δοκιμή. Μέχρι τον Οκτώβριο του 2021, το τελευταίο από τα έξι φίλτρα είχε ολοκληρωθεί και παραδοθεί. Μέχρι τον Νοέμβριο του 2021, ολόκληρη η κάμερα είχε ψυχθεί στην απαιτούμενη θερμοκρασία λειτουργίας της, επιτρέποντας τις τελικές δοκιμές.

Η κάμερα αναφέρθηκε ότι ολοκληρώθηκε στις αρχές του 2024. Η κάμερα έφτασε στο αστεροσκοπείο τον Μάιο του 2024 και εγκαταστάθηκε τον Μάρτιο του 2025.

## Παραπομπές

Κατηγορία:Οπτικά τηλεσκόπια
Βερα Κ. Ρουμπιν
Κατηγορία:Σελίδες με μη επιθεωρημένες μεταφράσεις