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Brasil constrói segunda maior câmera astronômica do mundo

Câmeras astronômicas

Com informações da Agência Fapesp - 23/03/2015

Projeto conceitual da JPCam. [Imagem: Fernando Santoro/J-PAS]

Nos próximos meses, o Observatório Astronômico de Javalambre (OAJ), na região de Aragão, na Espanha, iniciará um mapeamento do Universo observável a partir do hemisfério Norte durante quatro anos, com o objetivo de produzir um mapa tridimensional com centenas de milhões de galáxias, compreendendo um quinto de todo o céu do planeta.

Para isso, serão utilizados dois telescópios com grande campo de visão, sendo um menor - com espelho de 80 centímetros de diâmetro e uma câmera de 85 megapixels (milhões de pixels) acoplada - e um telescópio principal, com espelho de 2,5 metros de diâmetro, equipado com uma câmera de 1,2 gigapixel (bilhão de pixels), com capacidade de produzir imagens em 59 cores de cada estrela, galáxia, quasar, supernova e objeto do sistema solar observado.

Batizada de JPCam, a câmera óptica de 1,2 gigapixel será a segunda maior no mundo para uso em astronomia.

E uma grande equipe de pesquisadores brasileiros está diretamente envolvida no projeto e construção da JPCam.

Subsistema contendo os sensores CCD de captura das imagens. [Imagem: e2v]

JPCam

Tanto a JPCam como a câmera de 85 megapixels estão sendo construídas com a participação de pesquisadores brasileiros no âmbito do projeto "O Universo em 3D: astrofísica com grandes levantamentos de galáxias", apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

O observatório e os telescópios foram financiados pelo governo da Espanha, e o Brasil se responsabilizou pela construção das câmeras.

Os pesquisadores brasileiros são responsáveis pela parte mecânica da câmera, incluindo um dispositivo que controlará a entrada de luz e as bandejas de filtros de imagem de 14 detectores. O subsistema óptico do instrumento será construído por uma empresa inglesa contratada pela colaboração astronômica, que tem a participação de universidades e instituições de pesquisa do Brasil e da Espanha.

"A JPCam possibilitará produzir imagens em 59 cores de quase cada pixel do céu observado, o que é algo absolutamente novo", explica Laerte Sodré Júnior, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) e coordenador do projeto.

"Existem instrumentos astronômicos que fazem isso, mas em uma região minúscula do céu e não com a quantidade de filtros de imagem que a JPCam terá. Com isso, será possível abrir uma nova janela na Astronomia", disse Sodré.

Sistema para inserção dos filtros sobre os sensores, para captura de diversos comprimentos de onda. [Imagem: K.Taylor et al. (2013)]

Cerro Tololo

Outro grupo de pesquisadores do IAG-USP, em colaboração com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), o Observatório Nacional (ON) e o Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), está desenvolvendo outra câmera de 85 megapixels que será acoplada a um novo telescópio, com espelho de 87 centímetros de diâmetro, que está sendo instalado no Observatório Internacional de Cerro Tololo, no Chile.

O telescópio de Cerro Tololo mapeará durante três a quatro anos o Universo observável no hemisfério Sul e completará as observações realizadas pelo telescópio menor do Observatório Astronômico de Javalambre.

Com isso, será possível observar mais um sétimo de todo o céu, cobrindo toda a região visível do espectro eletromagnético.

Maiores câmeras de telescópios

A maior câmera astronômica em operação tem 1,4 gigapixel e está instalada no telescópio Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), da Universidade do Havaí.

Há uma câmera ainda maior em construção, com capacidade de 3,2 gigapixels, que será utilizada no LSST (Large Synoptic Survey Telescope), mas com previsão para entrar em operação em 2022, no Chile.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=brasil-constroi-segunda-maior-camera-astronomica-mundo&id=010110150323#.VRBDw_nF91Y

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Vídeo mais rápido do mundo chega a 100 bilhões de qps

Câmeras mais rápidas do mundo

A câmera mais rápida do mundo consegue visualizar pulsos de laser individuais (embaixo). [Imagem: Liang Gao et al. - 10.1038/516046a]

As câmeras mais rápidas do mundo já permitem mostrar a luz em câmera lenta e até filmar reações químicas.

Mas será difícil bater a velocidade de uma nova técnica de vídeo de alta velocidade criada por Liang Gao e seus colegas da Universidade de Washington, nos Estados Unidos.

Sem depender de flashes ou iluminação estroboscópica, a câmera consegue capturar eventos a uma velocidade de até 100 bilhões de quadros por segundo.

Isto é várias ordens de magnitude mais rápido do que técnicas similares de imageamento ultrarrápido, que são limitadas pelos sistemas de armazenamento dos chips e pela velocidade de leitura eletrônica das operações, o que as limita a cerca de 10 milhões de quadros por segundo.

A nova técnica, chamada CUP (compressed ultrafast photography, fotografia ultrarrápida comprimida), deverá ter amplos usos nas pesquisas científicas de virtualmente todas as áreas onde é necessário observar fenômenos muito rápidos, do estudo da fotossíntese aos fenômenos ópticos, além da astronomia.

Imageamento computacional

A nova filmadora não se parece com a sua câmera digital. Trata-se de um conjunto de vários equipamentos projetados para funcionar em conjunto com microscópios e telescópios para capturar fenômenos físicos dinâmicos. Depois que as imagens são capturadas, elas são processadas em um computador comum, uma técnica conhecida como imageamento computacional.

A nova filmadora foi projetada para funcionar em conjunto com microscópios e telescópios. [Imagem: Liang Gao et al. - 10.1038/516046a]

A técnica CUP fotografa o objeto com uma lente especial, que leva os fótons do objeto através de uma estrutura em formato de tubo até um aparelho minúsculo chamado DMD (dispositivo de microespelhos digitais), menor do que uma moeda, mas contendo cerca de 1 milhão de microespelhos, cada um medindo 7 micrômetros quadrados. Os microespelhos são usados para codificar a imagem, refletindo então os fótons para um divisor de feixe que os dispara por uma fenda para uma câmera de listras.

Lá os fótons são convertidos em elétrons, que são então medidos com o uso de dois eletrodos, permitindo converter tempo em espaço - os eletrodos aplicam uma tensão decrescente, de modo que os elétrons chegam em diferentes momentos e em diferentes posições verticais.

Finalmente, um CCD - este sim, um sensor similar ao das câmeras digitais comuns - grava os dados para enviá-los ao computador.

Tudo isto ocorre em 5 nanossegundos.

Observações astronômicas

"Pela primeira vez os seres humanos podem ver pulsos de luz em tempo real", disse o professor Lihong Wang. "Cada nova técnica, especialmente uma que representa um salto quântico à frente, é sempre seguida de um grande número de novas descobertas. Nossa esperança é que a CUP irá permitir novas descobertas na ciência - de um tipo que não podemos nem mesmo prever."

Ele acrescenta que a nova câmera poderá alterar a forma como as observações astronômicas são feitas.

"Combine o imageamento CUP com o telescópio espacial Hubble e teremos a mais precisa resolução espacial do Hubble e a mais alta resolução temporal da CUP. Essa combinação pode permitir desvendar uma nova ciência," afirmou.

Bibliografia:

Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second
Liang Gao, Jinyang Liang, Chiye Li, Lihong V. Wang
Nature
Vol.: 516, 74-77
DOI: 10.1038/nature14005

Technology: Ultrafast imaging takes on a new design
Brian W. Pogue
Nature
Vol.: 516, 46-47
DOI: 10.1038/516046a

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=video-mais-rapido-do-mundo&id=010110141208#.VIb9GzHF_tg

Tecido robótico atrai atenção da NASA

Robótica elástica

Os robôs moles, de corpo flexível, têm-se mostrado uma opção interessante devido à simplicidade dos seus mecanismos de locomoção.

Michelle Yuen e seus colegas da Universidade de Purdue, nos Estados Unidos, estão tentando ampliar ainda mais o potencial dessa nova classe de dispositivos.

A ideia é aprimorar um conceito de "tecnologia elástica", que permita construir exoesqueletos de vestir, que possam dar maior firmeza e força às pessoas, robôs com peles sensoriais e roupas para pilotos e astronautas que neutralizem as "forças G" a que eles são submetidos.

Os protótipos iniciais desse tecido robótico consistem de uma malha de algodão contendo sensores plásticos e fios de músculos artificiais feitos com metais com memória de forma, materiais que, depois de flexionados, retornam à posição original quando recebem uma corrente elétrica.

"Nós integramos tanto a atuação quanto o sensoriamento, enquanto a maioria dos tecidos robóticos atualmente em desenvolvimento apresenta somente o sensoriamento ou outros componentes eletrônicos que utilizam malhas condutoras," disse a professora Rebecca Kramer, orientadora da equipe.

O tecido robótico é produzido em uma máquina de costura comum, o que permitirá no futuro sua incorporação em roupas e macacões.

Robôs espaciais

Os primeiros testes estão sendo feitos criando "roupas" para blocos de espuma ou materiais infláveis. A força exercida pela roupa robótica transforma esses blocos inertes em robôs que se locomovem como minhocas.

Mas o trabalho já está inscrito em um projeto da NASA que solicitou a vários grupos de pesquisadores que criem "peles elásticas ativas para robótica flexível".

O objetivo é desenvolver uma classe de robôs moles nos quais todos os elementos funcionais sejam incorporados em uma pele elástica. Esta pele deve incluir circuitos eletrônicos flexíveis, que são menos sensíveis às vibrações, o que os tornará resistentes o suficiente para missões espaciais.

Esta tecnologia deverá permitir que os astronautas levem folhas de pele robótica leves e fáceis de guardar, que poderão ser montadas nos objetos necessários quando a missão chegar ao seu destino.

Bibliografia:

Conformable Actuation and Sensing with Robotic Fabric
Michelle Yuen, Arun Cherian, Jennifer Case, Justin Seipel, Rebecca K. Kramer
IEEE Int. Conference on Intelligent Robotics and Systems

Variable Stiffness Fabrics with Embedded Shape Memory Materials for Wearable Applications
Thomas Chenal, Jennifer Case, Jamie Paik, Rebecca K. Kramer
IEEE Int. Conference on Intelligent Robotics and Systems

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tecido-robotico-nasa&id=010180141017#.VFol8PnF9qU