Skip to content
Home » Na brand en moessons hervat DESI het catalogiseren van de kosmos

Na brand en moessons hervat DESI het catalogiseren van de kosmos

    Telescope with stars above

    Op 11 juni sloeg de bliksem in op een afgelegen bergkam in het Baboquivari-gebergte buiten Tucson, Arizona. Binnen enkele dagen had de Contreras Fire 8 mijl afgelegd en Kitt Peak beklommen, een 6800 meter hoge berg bezaaid met witte telescoopkoepels. Binnen een daarvan bevond zich het Dark Energy Spectroscopic Instrument, het hart van een hemelonderzoek van de volgende generatie dat de grootste 3D-kaart van het universum creëert.

    Onderzoekers gebruiken DESI om donkere energie te bestuderen, de mysterieuze kracht die de uitdijing van ons universum versnelt. Het is een aanwijzing voor de fundamentele werking van de natuur, hoe het universum is geëvolueerd en hoe het kan eindigen.

    Medewerkers die jarenlang bezig waren met het ontwerpen, bouwen en besturen van het instrument, zagen op webcams de vlammen over de zuidelijke rand van het observatorium vegen – totdat de stroom uitviel. Ze schakelden over op het kijken naar de kronkelende paden van vliegtuigen die brandvertragend afvlogen.

    Toen de rook was opgetrokken, keerden de teams terug om iets verbazingwekkends te vinden: alle wetenschappelijke apparatuur was intact. Gedurende een aantal weken hebben ze onderdelen zorgvuldig schoongemaakt en de systemen van DESI één voor één aangezet. Op 10 september begon DESI opnieuw de nachtelijke hemel in beeld te brengen.

    “We zijn opgelucht om terug te keren naar onze wetenschap met apparatuur die bijna net zo goed presteert als voor de brand”, zegt Michael Levi, directeur van de internationale DESI-samenwerking en een wetenschapper bij het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy, dat beheert het project. “Ik ben de brandweerlieden en de bemanningen die de site hebben beveiligd eeuwig dankbaar en hun geduld en vindingrijkheid om de zaken weer aan de gang te krijgen.”

    Het is nog niet helemaal ‘business as usual’, aangezien door de brand hoogspanningsleidingen en het hogesnelheidsnetwerk dat normaal wordt gebruikt om gegevens te verzenden, zijn uitgeschakeld. De telescoop wordt tijdelijk aangedreven door een generator en de informatie die elke nacht wordt geregistreerd, moet een meer omslachtige route nemen naar onderzoekers over de hele wereld. Elke dag worden de gegevens (ongeveer 80 gigabyte waard op een heldere nacht, waarbij ongeveer 150.000 hemellichamen worden vastgelegd) op een externe harde schijf geladen en over de kronkelende bergweg gereden, langs de onlangs verkoolde mesquite en terugkaatsende wilde grassen, voor verwerking in Tucson .

    DESI heeft de succesvolle herstart voor een groot deel te danken aan snelle acties van de bemanningen op de berg die de kostbare uitrusting veilig stelden.

    “We hebben tests uitgevoerd tijdens de herstart en vonden weinig prestatieverlies ondanks de verschrikkelijke omstandigheden die de berg meemaakte”, zegt Claire Poppett, een van DESI’s hoofdwaarnemers en een natuurkundige bij het Space Sciences Laboratory van UC Berkeley. “Het werk dat de bemanning deed om het instrument te beschermen was fenomenaal, en we zouden niet in de goede vorm zijn waarin we ons nu bevinden zonder het instrument.”

    DESI animatie

    Met dank aan: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/T. Slovinski

    Vuur op de berg

    DESI is gehuisvest in de Nicholas U. Mayall 4-meter Telescope bij Kitt Peak National Observatory. Toen de brand naderde, evacueerden niet-essentiële medewerkers. Een klein team bleef achter om de site zo goed mogelijk te beveiligen. Ze draaiden de telescoop om weg te kijken van de naderende rook, schakelden de elektronica uit en bedekten de spiegel en lenzen die sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand afbeelden.

    “Het belangrijkste was de optica”, zegt Matthew Evatt, manager werktuigbouwkunde bij NOIRLab van NSF, dat de Mayall-telescoop bedient met financiering van DOE. “We scharrelden rond en vonden dekzeilen en plastic die we eerder in DESI hadden achtergelaten.”

    Evatt en Bob Stupak, de supervisor voor elektronica-onderhoud bij NOIRLab, klommen op ladders en maakten de plastic platen over de spiegel met een diameter van 4 meter vast met behulp van bungee-koorden, spanbanden en elektrische tape. Ze manoeuvreerden met de telescoop en een schaarlift om toegang te krijgen tot DESI’s correctorcilinder en deze te bedekken, die zes glazen lenzen op één lijn houdt. Al snel werden ook zij geëvacueerd, met achterlating van alleen brandweerlieden en twee NOIRLab-medewerkers die bekend waren met de locatie: Fred Wortman en Zade Arnold.

    In de vroege uren van 17 juni raasde het vuur over het hoofdobservatorium, waardoor de witte koepels rood gloeiden van gereflecteerd vuurlicht.

    Het vuur en de rook wikkelden zich rond de piek en gingen verder naar het noorden, waarbij in totaal ongeveer 30.000 hectare werd verbrand voordat ze werden ingesloten. Bij het observatorium zijn vier ondersteunende gebouwen afgebrand, maar alle wetenschappelijke apparatuur en telescopen hebben het overleefd.

    “Deze plek is een tweede thuis voor mij”, zegt Arnold, de milieu- en veiligheidstechnicus van de locatie die dicht bij het observatorium opgroeide, dat op het land van Tohono O’odham ligt. Kitt Peak (of Iolkam Du’ag), die boven de Sonorawoestijn beneden uitsteekt, wordt beschouwd als een “Sky Island”: een afgelegen bergtop met een uniek ecosysteem, inclusief enkele onverwachte bewoners, zoals beren.

    “Het is een klein stukje paradijs waar ik elke dag naartoe ga, en ik wilde het veilig houden”, zegt Arnold.

    Terwijl hotshot-bemanningen borstels opruimden, rugbranden onder controle hielden en brandjes blussen, ondersteunden Wortman en Arnold hun inspanningen bij het verstrekken van informatie over de brandkraan en watersystemen van de locatie. Toen teams later de stroom uitschakelden om mogelijke opflakkeringen te voorkomen, stopte het brandkraansysteem, dus de twee tuigden een zwaartekracht-gevoed watersysteem op zodat hulpverleners konden drinken en hun vrachtwagens konden vullen. “De inspanningen van Fred en Zade waren van vitaal belang”, zegt Levi.

    Video van Contreras Fire bij KPNO 15-17 juni 2022

    Deze time-lapse, genomen vanaf de webcam van de Mayall Telescope, toont de Contreras Fire die Kitt Peak nadert van 15-17 juni 2022.

    weg naar herstel

    Het duurde enkele weken om de site te beveiligen en basisfuncties zoals stroom en water te herstellen. De brand had de toegangsweg van het observatorium beschadigd en alle vangrails en kilometers elektriciteitspalen weggebrand. Het werd op de voet gevolgd door moessons, die modderstromen veroorzaakten. Omdat de verkoolde vegetatie de grond niet kon stabiliseren, viel een rotsblok ter grootte van een auto op de weg. Bemanningen die de locatie betreden om de schade te beoordelen en te beginnen met opruimen, reisden samen in een dagelijkse caravan om verstoringen van de wegreparaties tot een minimum te beperken.

    “De hoeveelheid werk die het kost om van zoiets te herstellen, is altijd verrassend”, zegt Stupak. “Deze faciliteit is zo’n beetje een kleine stad hier. We zijn behoorlijk geïsoleerd. Alles, van drinkwater tot data, is een enorme inspanning van veel mensen.”

    DESI-medewerkers hanteerden een methodische aanpak, waarbij ze één systeem tegelijk opstartten en viermaal controleerden. Experts zochten naar rookschade, verwisselden luchtfilters en maakten de optische componenten schoon met een speciale wasbeurt van kooldioxide. Ze controleerden de 5.000 robotpositioners die roteren en op sterrenstelsels vergrendelen, en plaatsten de spectrografen (hulpmiddelen die de golflengte van licht meten) onder vacuüm, waarbij ze gedurende meerdere dagen alle lucht verwijderden. De laatste stap was het inschakelen van gevoelige beeldsensoren, bekend als CCD’s, die licht omzetten in gegevens en werken in extreme kou. Het werkte allemaal. Toen de moesson eindelijk opklaarde, hervat DESI het catalogiseren van de kosmos.

    Het hemelonderzoek gebruikt de afstand en snelheid van verre sterrenstelsels en verzamelt gegevens die bekend staan ​​​​als “roodverschuivingen”. Tijdens het eerste jaar van waarnemingen voorafgaand aan de brand liepen onderzoekers al voor op schema, met 14 miljoen sterrenstelsels en quasar roodverschuivingen – maar liefst 30% van het totaal dat ze van plan zijn te verzamelen tijdens de vijfjarige looptijd van het instrument. De samenwerking verwacht geen langetermijneffecten van de brand en werkt toe naar een grote datarelease begin 2023.

    In de komende maanden zullen de bemanningen doorgaan met het repareren van de grotere locatie en het verbeteren van het instrument, waarbij de optiek extra wordt schoongemaakt om ze weer in de staat van voor de brand te brengen.

    “Het voelt geweldig om weer in de lucht te zijn”, zegt Poppett, die al meer dan tien jaar aan DESI werkt. “Het feit dat de telescoop en het instrument er nog steeds zijn, is alles wat we nodig hebben – en het heeft slechts een kleine aanpassing nodig om weer zo goed te zijn als voorheen.”

    Noot van de redactie: een versie van dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door Berkeley Lab.