Ela tem o tamanho de um carro pequeno e consegue captar imagens com resolução de até 3,1 gigapixels. Trata-se da câmera Legacy Survey of Space and Time (LSST), recentemente concluída pelo Laboratório Nacional de Aceleradores dos Estados Unidos com a missão de mapear o espaço. Os cientistas e engenheiros envolvidos no projeto levaram à “enésima potência” valores e números que configuram uma câmera digital top de linha, ou seja, tudo na LSST é hiperdimensionado – isso inclui um avançado sistema de time lapse que será usado para compreender a matéria escura e a energia escura no cosmo. O custo do projeto é estimado em US$ 168 milhões.

A LSST é a maior câmera astronômica do mundo e será instalada no norte do Chile, considerada como região ideal para observatórios espaciais

Andy Rasmussen, físico da equipe do Laboratório Nacional de Aceleradores e cientista de testes e integração da LSST, explica que a câmera chega a uma superfície de imagem de 3,1 gigapixels ao reunir um conjunto composto por 189 sensores individuais, cada qual com um CCD de 41 x 40 mm e 16,4 MP – ou seja, cada sensor é maior do que o padrão de médio formato mercado atual e, quando dispostos juntos, fornecem um círculo de imagem de 634 mm. Os pixels individuais têm 10 micra (1 mm dividido por 10) de tamanho, o que os torna quase três vezes maiores que a área dos pixels em um sensor full frame de 24 MP.

Ao contrário de muitos projetos astronômicos e espaciais, o LSST é reconhecidamente uma câmera: tem obturador mecânico, lente e filtros de montagem traseira

Para utilizar esse vasto sensor, a LSST conta com uma lente com três elementos reconhecida pelo Guinness Book como “a maior lente óptica de alto desempenho já fabricada do mundo”. O elemento frontal tem 1,57 m de diâmetro e forma conjunto com outros dois de 1,2 m e de 72 cm de diâmetro. Atrás desse conjunto pode ser colocado um dos seis filtros de 76 cm que permitem à câmera capturar apenas comprimentos de onda específicos de luz para mapear o espaço. Mas a câmera não será usada apenas para capturar imagens de resolução fenomenal. Ela também será colocada no sistema de timelapse para produzir uma série de panoramas espaciais que serão “costurados”.

Um dos seis filtros de 76 cm que são trocados depois que a câmera fotografa um conjunto de imagens de 1.000 regiões do céu para onde está voltada

A câmera vai ser montada como parte de um telescópio com uma distância focal efetiva de 10 m, proporcionando um ângulo de visão diagonal de 3,5 graus (equivalente a uma teleobjetiva de 682 mm formato em 35 mm). Rasmussen contextualiza isso: “o diâmetro externo do espelho primário é de 8,4 metros e a lente opera em uma abertura máxima equivalente a f/0,08, ou seja, cerca de oito pontos a mais de luz do que uma abertura f/1.2”. Cada chip de 16 MP conta com dezesseis canais de leitura que levam a amplificadores separados, cada qual com tempo de leitura de cerca de dois segundos (todos os 3.216 canais são lidos simultaneamente) – os chips serão mantidos a uma temperatura de -100°C por questões técnicas.

A câmera usa 189 sensores de imagem em conjunto para atingir a resolução de 3,1 gigapixels

A LSST será instalada no Observatório Vera C. Rubin, construído no Cerro Pachón, em Vicuña, região de Coquimbo, norte do Chile, a 2.682 metros de altitude. A câmera fará uma série de exposições de 30 segundos (ou pares de exposições de 15 segundos, dependendo das consequências do ruído para as diferentes bandas de comprimento de onda) de cerca de 1.000 seções do céu do sul ao longo de sete dias. Cada seção será fotografada seis vezes usando o mesmo filtro antes de passar para o próximo. E todo esse processo será repetido cerca de 1.000 vezes ao longo de um período de dez anos para criar um lapso de tempo que deverá permitir aos cientistas compreender melhor a expansão do universo, além de possibilitar a observação de eventos como explosões de supernovas que ocorrem durante esse período.

O Observatório Vera C. Rubin foi construído no Cerro Pachón, em Vicuña, no Chile, a 2.682 metros de altitude

Os sensores, criados pela empresa Teledyne e2v, são sensíveis a uma faixa muito ampla de luz “começando em torno de 320 nm, onde a atmosfera começa a ser transparente, até o infravermelho próximo, onde o silício se torna transparente (1.050 nm)”, explica Rasmussen. Os sensores têm 100 micra (1 mm dividido por 100) de espessura para uma compensação entre maior sensibilidade à luz vermelha e a propagação de carga que ocorre à medida que são usados pixels cada vez mais profundos.