.New 400,000-Pixel Superconducting Camera Offers Unprecedented View of the Cosmos

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새로운 400,000픽셀 초전도 카메라로 우주의 전례 없는 풍경 제공

초전도 카메라 천문학 개념

주제:천문학카메라외계행성NASA초전도성 NASA 제공: 2024년 5월 21일 초전도 카메라 천문학 개념

최근 초전도 카메라 기술의 획기적인 발전으로 인해 희미한 천문 신호를 감지할 수 있는 400,000픽셀 카메라가 개발되었습니다. 최소한의 소음으로 작동하는 이 카메라는 NASA의 DSOC 프로젝트에 적용함으로써 지구와 유사한 행성 검색에 혁명을 일으키고 심층 우주 통신을 향상시킬 수 있습니다. 신용: SciTechDaily.com 400,000픽셀의 새로운 초전도 카메라는 천문학 및 양자 기술 응용 분야를 위한 저잡음 고해상도 이미징 분야에서 전례 없는 기능을 제공합니다. 먼 별이나 외계 행성과 같은 희미한 천체를 추적할 때 모든 광자를 포착하는 것은 임무의 과학적 성과를 극대화하는 데 필수적입니다. 이 작업에 사용되는 카메라는 극도로 낮은 소음 수준에서 작동하고 가장 작은 양의 빛(단일 광자)을 감지해야 합니다. 역사적으로 초전도 카메라는 이러한 저잡음 및 고감도 요구 사항을 충족하면서도 작은 크기로 인해 제한되었으며, 종종 수천 픽셀을 초과하지 않아 고해상도 이미지를 캡처하는 용량이 제한되었습니다. 그러나 최근 한 연구팀의 획기적인 발전으로 그 장벽이 무너져 400,000픽셀의 초전도 카메라가 탄생했습니다. 이러한 발전을 통해 자외선부터 적외선까지 넓은 스펙트럼에 걸쳐 희미한 천문 신호를 감지할 수 있습니다.

40만 화소 초전도 카메라 초전도 나노와이어 단일 광자 검출기를 기반으로 한 400,000픽셀 초전도 카메라. 출처: Adam McCaughan/NIST

다른 카메라 기술도 많이 존재하지만 초전도 탐지기를 사용하는 카메라는 작동 소음이 매우 적기 때문에 천문학 임무에 사용하기에 매우 매력적입니다. 희미한 광원을 이미징할 때 카메라가 수신된 빛의 양을 충실하게 보고하고 수신된 빛의 양을 왜곡하거나 자체적인 잘못된 신호를 주입하지 않는 것이 중요합니다. 초전도 탐지기는 저온 작동과 독특한 구성으로 인해 이 작업을 수행할 수 있는 능력이 뛰어납니다. 프로젝트 책임자인 Adam McCaughan 박사가 설명했듯이 "이러한 검출기를 사용하면 하루 종일 데이터를 수집하여 수십억 개의 광자를 포착할 수 있으며 그 중 10개 미만의 광자가 소음의 결과입니다."

바크롬 오리포프(Bakhrom Oripov)와 라이언 모르겐스턴(Ryan Morgenstern)

바크롬 오리포프(Bakhrom Oripov)와 라이언 모르겐스턴(Ryan Morgenstern) NIST 팀원 Bakhrom Oripov(왼쪽)와 Ryan Morgenstern(오른쪽)이 특수 극저온 스테이지에 초전도 카메라를 장착하고 있습니다. 출처: Adam McCaughan/NIST

그러나 초전도 탐지기는 천문학적 응용 분야에서 큰 가능성을 갖고 있지만 상대적으로 적은 수의 픽셀을 허용하는 작은 카메라 크기로 인해 해당 분야에서의 사용이 방해를 받았습니다. 이러한 감지기는 매우 민감하기 때문에 서로 간섭하지 않고 작은 영역에 많은 감지기를 포장하는 것은 어렵습니다. 또한 이러한 감지기는 극저온 냉장고에서 차갑게 유지되어야 하므로 카메라에서 따뜻한 판독 전자 장치로 신호를 전달하는 데 몇 개의 전선만 사용할 수 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 미국 국립표준기술연구소(NIST), NASA 제트추진연구소( JPL ), 콜로라도 볼더대학교 연구진은 2차원 초전도-나노와이어 단일체 심문에 시간 영역 다중화 기술을 적용했다. 광자 검출기(SNSPD) 어레이. 개별 SNSPD 나노와이어는 교차하는 행과 열로 배열됩니다. 광자가 도착하면 행 감지기와 열 감지기를 트리거하는 데 걸리는 시간을 측정하여 신호를 보낸 픽셀을 확인합니다. 이 방법을 사용하면 카메라는 수천 개의 와이어 대신 단 몇 개의 판독 와이어에 많은 행과 열을 효율적으로 인코딩할 수 있습니다.

https://youtu.be/R1hG7GzjHyI

이 애니메이션은 연구원들이 해당 유형의 최고 해상도 카메라인 400,000개의 단일 와이어 초전도 카메라를 구축할 수 있게 해주는 새로 개발된 판독 시스템을 묘사합니다. 출처: S. Kelley/NIST

SNSPD는 MKID(마이크로파 운동 유도 감지기), TES(전이 에지 센서) 및 QCD(양자 용량 감지기)를 비롯한 다양한 초전도 감지기 기술 모음의 한 유형의 감지기입니다. SNSPD는 다른 기술에서 요구하는 밀리켈빈 온도보다 훨씬 더 높은 온도에서 작동할 수 있고 개별 광자의 색상을 확인할 수는 없지만 매우 우수한 타이밍 해상도를 가질 수 있다는 점에서 독특합니다. SNSPD는 거의 20년 동안 NIST, JPL 및 커뮤니티의 다른 사람들과 공동으로 연구해 왔으며 이 최신 작업은 더 넓은 초전도 검출기 커뮤니티의 발전 덕분에 가능했습니다.

팀이 이 판독 아키텍처를 구현한 후, 매우 많은 수의 픽셀을 사용하여 초전도 카메라를 구성하는 것이 즉시 간단해졌습니다. 기술 책임자인 Bakhrom Oripov 박사는 "여기서 가장 큰 발전은 감지기가 완전히 독립적이라는 것입니다. 따라서 더 많은 픽셀이 있는 카메라를 원한다면 칩에 더 많은 감지기를 추가하기만 하면 됩니다."라고 설명했습니다. 연구원들은 최근 프로젝트가 400,000픽셀 장치였지만, 100만 픽셀이 넘는 장치에 대한 시연도 예정되어 있으며 아직 상한선을 찾지 못했다고 지적합니다.

초전도 카메라를 테스트하기 위한 두 개의 프로토타입 극저온 냉각기

초전도 카메라를 테스트하기 위한 두 개의 프로토타입 극저온 냉각기 원자외선 파장에서 초전도 카메라를 테스트하는 데 사용되는 두 개의 프로토타입 극저온 냉각기를 들고 있는 JPL 팀원들. 왼쪽부터 Emanuel Knehr, Boris Korzh, Jason Allmaras, Andrew Beyer. 출처: 보리스 코르즈(Boris Korzh)/NASA JPL

연구원들이 카메라가 유용할 수 있다고 생각하는 가장 흥미로운 것 중 하나는 태양계 외부의 지구와 유사한 행성을 검색하는 것입니다. 이러한 행성을 성공적으로 탐지하기 위해 미래의 우주 망원경은 먼 별을 관찰하고 궤도를 도는 행성에서 나오는 반사되거나 방출되는 빛의 작은 부분을 찾을 것입니다. 이러한 신호를 감지하고 분석하는 것은 매우 어렵고 매우 긴 노출이 필요합니다. 즉, 망원경으로 수집한 모든 광자는 매우 가치가 있습니다. 믿을 수 없을 정도로 적은 양의 빛을 감지하려면 신뢰할 수 있는 저잡음 카메라가 중요합니다. SNSPD 카메라는 지구에서 심우주 임무의 광통신 신호를 감지하는 데에도 사용할 수 있습니다.

실제로 NASA는 현재 행성 간 공간에서 자유 공간 광통신을 최초로 시연하는 심우주 광통신(DSOC) 프로젝트를 통해 이 기능을 시연하고 있습니다. DSOC는 10월 13일에 발사 되어 프시케 소행성으로 향하는 프시케(Psyche )라는 우주선의 데이터를 팔로마 천문대(Palomar Observatory)의 SNSPD 기반 지상 터미널로 보내고 있습니다. 광 링크는 행성 간 거리에서 무선 주파수 링크보다 훨씬 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다.

프시케 데이터를 수신하는 지상국용으로 개발된 카메라의 뛰어난 타이밍 해상도를 통해 우주선의 광학 데이터를 디코딩할 수 있으며, 이는 무선 신호를 사용하는 경우보다 주어진 시간에 훨씬 더 많은 데이터를 수신할 수 있게 해줍니다. 이 센서는 지구상의 많은 응용 분야에도 유용할 것입니다. 이 카메라의 작동 파장은 매우 유연하기 때문에 이전에는 감지할 수 없었던 세포와 분자의 희미한 신호를 감지하는 생체 의학 이미징 애플리케이션에 최적화될 수 있습니다.

McCaughan 박사는 이렇게 말했습니다. “우리는 이 카메라를 신경과학자들의 손에 쥐어주고 싶습니다. 이 기술은 완전히 비침해적인 방식으로 우리의 두뇌를 연구할 수 있는 새로운 도구를 제공할 수 있습니다.” 마지막으로, 통신과 거래를 보호하는 방식은 물론 복잡한 프로세스를 시뮬레이션하고 최적화하는 방식을 변화시킬 것으로 예상되는 빠르게 성장하고 있는 양자 기술 분야도 이 흥미로운 기술로부터 이점을 얻을 수 있습니다.

단일 광자는 단일 비트의 양자 정보를 전송하거나 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 많은 기업과 정부는 현재 양자 컴퓨터와 통신 링크를 확장하고 쉽게 확장할 수 있는 단일 광자 카메라에 대한 액세스를 확장하려고 노력하고 있으며 양자 기술의 잠재력을 최대한 활용하는 데 있어 주요 장애물 중 하나를 극복할 수 있습니다. 연구팀에 따르면 다음 단계는 이 초기 시연을 수행하고 우주 응용 분야에 맞게 최적화하는 것입니다.

공동 프로젝트 책임자인 Boris Korzh 박사는 "현재 우리는 개념 증명 시연을 진행하고 있지만 잠재력을 최대한 발휘하려면 이를 최적화해야 합니다."라고 말했습니다. 연구팀은 현재 자외선과 적외선 모두에서 이 신기술의 유용성을 검증할 초고효율 카메라 시연을 계획하고 있습니다.

https://scitechdaily.com/new-400000-pixel-superconducting-camera-offers-unprecedented-view-of-the-cosmos/

메모 2405220301

초전도체 카메라는 광자신호에 반응하는 전자기의 판독 능력을 극대화 시킬 수 있다. 나의 msbase 값은 광자반응 (2d.msbase/3d.qpeoms)에 무제한적인 수천억조의 픽셀 설정과 수학적인 개념적인 즉시 반응이지만, 전자기적 매카니즘의 반응으로 해석하려면 초전도체 전자감응이 현대적인 관측장비화 될 수 있다.

소스1.
먼 별이나 외계 행성과 같은 희미한 천체를 추적할 때 모든 광자를 포착하는 것은 임무의 과학적 성과를 극대화하는 데 필수적입니다. 이 작업에 사용되는 카메라는 극도로 낮은 소음 수준에서 작동하고 가장 작은 양의 빛(단일 광자)을 감지해야 합니다.

역사적으로 초전도 카메라는 이러한 저잡음 및 고감도 요구 사항을 충족하면서도 작은 크기로 인해 제한되었으며, 종종 수천 픽셀을 초과하지 않아 고해상도 이미지를 캡처하는 용량이 제한되었습니다. 그러나 최근 한 연구팀의 획기적인 발전으로 그 장벽이 무너져 400,000픽셀의 초전도 카메라가 탄생했습니다. 이러한 발전을 통해 자외선부터 적외선까지 넓은 스펙트럼에 걸쳐 희미한 천문 신호를 감지할 수 있습니다.

최소한의 소음으로 작동하는 이 카메라는 NASA의 DSOC 프로젝트에 적용함으로써 지구와 유사한 행성 검색에 혁명을 일으키고 심층 우주 통신을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 발전을 통해 자외선부터 적외선까지 넓은 스펙트럼에 걸쳐 희미한 천문 신호를 감지할 수 있습니다

1.
연구팀의 매카니즘을 시뮬레이션으로 보니, 먼별이나 우주 네트워크의 광자 신호를 카메라에 수신하는 모습은 msbase의 렌즈에 와닿는 위치값에 해당된다. 간단히 설명하면 보기1.을 예를들 수 있다. 물론 보기1. 4×4 픽셀수를 가지만 4억×4억 픽셀로도 무제한 확장이 가능한 magic square(msbase)이다. 임의 광자가 보기1.에 와 닿는다면 01~16까지의 숫자 중 하나에 와 닿을 것이다. msbase 픽셀수를 높이면 감도가 더 강하다는 뜻이 된다. 아주 희미한 빛도 구골셀에 안잡힐리 없지만 관측기 제작은 불가능할 것이다. 그래서 나의 msbase 픽셀은 개념적인 감응으로 본 것이다. 허허.

보기1.
04110613
14051203
15080902
01100716

여기서 중요한 사실은 보기1.을 'qpeoms로 감지한다'는 점

이다. 예를들어 광자가 05에 와 닿았다면 보기2. oms가 최소한 5개 겹친 것이다. 보기1. 수신기에 광자가 닿은 위치로 인하여 보기2.의 값이 변한 것이 초전도체로 판독된 감응이다. 이런 방식으로도 행성간 실시간 우주 광통신,송수신이 가능한 비트 설정으로도 간단히 설계될 수 있다. 허허. 물론 보기1.2.을 좀더 확장하여 400억 픽셀로 금새 만들어낼 수 있다. 어허. 그러면 거의 모든 희미한 빛조차도 뭔지를 다 파악할수 있을거여. 어허.

보기2.
04110608
14001203
10080902
01100216

No photo description available.

Memo 2405220301

Superconductor cameras can maximize the ability to read electromagnetism that responds to photon signals. My msbase value is a mathematical and conceptual immediate response with an unlimited number of trillions of pixel settings for photon response (2d.msbase/3d.qpeoms), but if interpreted as a response of an electromagnetic mechanism, superconductor electromagnetic response can be used as a modern observation equipment. You can.

Source 1.
When tracking faint celestial bodies such as distant stars or exoplanets, capturing every photon is essential to maximize the mission's scientific output. The cameras used for this task must operate at extremely low noise levels and detect the smallest amounts of light (single photons).

Historically, superconducting cameras, while meeting these low-noise and high-sensitivity requirements, have been limited by their small size, often not exceeding a few thousand pixels, limiting their capacity to capture high-resolution images. But a recent breakthrough by a research team has broken that barrier, creating a 400,000-pixel superconducting camera. These advances allow the detection of faint astronomical signals across a broad spectrum, from ultraviolet to infrared.

This camera, which operates with minimal noise, could revolutionize the search for Earth-like planets and improve deep space communications when applied to NASA's DSOC project. These advances allow the detection of faint astronomical signals across a broad spectrum from ultraviolet to infrared.

One.
Through a simulation of the research team's mechanism, the camera receiving photon signals from distant stars or space networks corresponds to the position value hitting the msbase lens. To briefly explain, Example 1 can be given as an example. Of course, example 1. It is a magic square (msbase) that has a pixel count of 4×4 but can be infinitely expanded to 400 million×400 million pixels. If a random photon hits example 1, it will hit one of the numbers 01 to 16. Increasing the number of msbase pixels means stronger sensitivity. Even the faintest light would not be caught by a googol cell, but it would be impossible to build an observation device. So my msbase pixel is viewed as a conceptual response. haha.

.Exploring extremes in the search for life on Mars

화성 생명체 탐색의 극단 탐험

미네소타 대학교 크레딧: Joseph Heili, Tanner Hoog, Aaron EngelhartMAY 20, 2024

사람들은 NASA의 첫 번째 탐사선이 화성의 황량하고 황량한 표면의 이미지를 보내면서 화성에서의 생명체 탐색이 끝났다고 생각할 수도 있습니다. 그러나 과학자들이 이곳 지구에서 생명체가 번성할 수 있는 극한 조건에 대한 이해를 넓히고 외계 생명체가 어떤 모습일지에 대한 개념을 확장함에 따라 화성 생명체에 대한 탐색은 계속되고 있습니다. 최근 몇 년 동안 NASA 임무는 화성 표면에 과염소산 염이 풍부하다는 증거를 발견했습니다 .

과염소산염은 대기 중의 물을 모아서 결합하여 염수라고 불리는 농축 용액을 형성할 수 있습니다. 액체 물은 생명에 매우 중요하기 때문에 NASA는 화성에서 생명체를 찾는 전략을 "물을 따라가는 것"으로 설명했습니다. 결과적으로 과염소산염 염수는 많은 관심을 끌었습니다. Nature Communications 저널에 발표된 새로운 연구에서 생명과학대학 연구자들은 화성의 독특한 지구화학적 환경이 과거나 현재의 생명체를 어떻게 형성할 수 있는지 연구실에서 연구했습니다.

Aaron Engelhart 조교수가 이끄는 팀은 두 가지 유형의 리보핵산(RNA, 알려진 살아있는 유기체에 필수적인 분자)과 지구의 단백질 효소를 조사하여 이들이 과염소산염 염수에서 어떻게 기능하는지 확인했습니다. 그들은 발견했다: 모든 RNA는 과염소산염 염수에서 놀랍게도 잘 작동했습니다. 단백질 효소는 과염소산염 염수에서 RNA만큼 기능하지 않았습니다. 지구상의 극한 환경 , 즉 고온이나 고염도에서 사는 유기체에서 진화한 단백질만이 기능을 할 수 있습니다.

과염소산염 염수에서 RNA 효소는 염소 원자를 포함하는 새로운 분자를 생성하는 등 지구에서 일반적으로 수행하지 않는 작업을 수행할 수 있습니다. 이 반응은 이전에 과학자들에 의해 관찰된 적이 없었습니다. Engelhart는 “이러한 결과를 종합해 보면 RNA가 화성에서 발견되는 매우 염도가 높은 환경에 고유하게 적합하며 우주의 다른 물체에서도 발견될 수 있음을 보여줍니다.”라고 Engelhart는 말했습니다.

"이 극단적인 염분 내성은 과거 화성에서 생명체가 어떻게 형성되었는지, 또는 오늘날 화성 조건에서 생명체가 어떻게 형성되고 있는지에 영향을 미칠 수 있습니다." 연구팀은 그들이 발견한 염소화 화학과 고염도 조건에서 RNA가 수행할 수 있는 다른 반응을 계속 조사하고 있습니다.

추가 정보: Tanner G. Hoog 외, 옥시염소 염수의 Emergent Ribozyme Behaviors는 화성 분자 진화의 독특한 틈새를 나타냅니다, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48037-2 저널 정보: 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 미네소타대학교 제공

https://phys.org/news/2024-05-exploring-extremes-life-mars.html

메모 2405220412

최근에 내블로그에 올려진 스페이스x사의 유튜브 활동을 보면 화성에 가기 위해 로켓 실험이 다양하게 이뤄지고 있음을 본다.

사람들은 NASA의 첫 번째 탐사선이 화성의 황량하고 황량한 표면의 이미지를 보내면서 화성에서의 생명체 탐색이 끝났다고 생각할 수도 있다. 그러나 과학자들이 이곳 지구에서 생명체가 번성할 수 있는 극한 조건에 대한 이해를 넓히고 외계 생명체가 어떤 모습일지에 대한 개념을 확장함에 따라 화성 생명체에 대한 탐색은 계속되고 있다.

궁극적으로 일론 머스크가 생각한 인류의 거주가능 정착지로 만들내어야 하니까. 불가능도 가능하게 만들 판이라 가능성이 있는 것에 도전과 탐색이 지속된다. 화성에 땅은 존재하니까. 허허. msbase 만들고 확장하면 상황 끝이다. 어허.

최근 몇 년 동안 NASA 임무는 화성 표면에 과염소산 염이 풍부하다는 증거를 발견했다 . 과염소산염은 대기 중의 물을 모아서 결합하여 염수라고 불리는 농축 용액을 형성할 수 있다. 액체 물은 생명에 매우 중요하기 때문에 NASA는 화성에서 생명체를 찾는 전략을 "물을 따라가는 것"으로 설명했다. 결과적으로 과염소산염 염수는 많은 관심을 끌었다.

연구팁은 두 가지 유형의 리보핵산(RNA, 알려진 살아있는 유기체에 필수적인 분자)과 지구의 단백질 효소를 조사하여 이들이 과염소산염 염수에서 어떻게 기능하는지 확인했다.

어라? 모든 RNA는 과염소산염 염수에서 놀랍게도 잘 작동했다. 단백질 효소는 과염소산염 염수에서 RNA만큼 기능하지 않았다. 지구상의 극한 환경 , 즉 고온이나 고염도에서 사는 유기체에서 진화한 단백질만이 기능을 할 수 있다. 과염소산염 염수에서 RNA 효소는 염소 원자를 포함하는 새로운 분자를 생성하는 등 지구에서 일반적으로 수행하지 않는 작업을 수행할 수 있다. 이 반응은 이전에 과학자들에 의해 관찰된 적이 없었다.

이러한 결과를 종합해 보면 RNA가 화성에서 발견되는 매우 염도가 높은 환경(msbase.n2) 극단에서의 도약은 고유하게 적합(oss 적용)하며 우주의 다른 물체에서도 발견될 수 있음을 보여준, 이 극단적인 염분 내성은 과거 화성에서 생명체가 어떻게 형성되었는지 불문하고 오늘날 화성 조건에서 생명체가 어떻게 형성되고 있는지에 영향을 미칠 수 있다.

No photo description available.

Memo 2405220412

If you look at SpaceX's YouTube activities recently posted on my blog, you can see that various rocket experiments are being conducted to go to Mars.

One might think the search for life on Mars was over when NASA's first rover sent back images of the planet's desolate, desolate surface. But the search for life on Mars continues as scientists expand their understanding of the extreme conditions under which life can thrive here on Earth and expand their notions of what extraterrestrial life might look like.

Ultimately, we need to create a habitable settlement for humanity as envisioned by Elon Musk. Since we are trying to make the impossible possible, we continue to challenge and explore what is possible. Because there is land on Mars. haha. Once you create and expand msbase, the situation is over. Uh huh.

In recent years, NASA missions have found evidence that perchlorate is abundant on the Martian surface. Perchlorate can collect and combine with atmospheric water to form a concentrated solution called brine. Liquid water is so important to life that NASA has described its strategy for finding life on Mars as "following the water." As a result, perchlorate brines have attracted much attention.

Research Tips examined two types of ribonucleic acid (RNA, a molecule essential to any known living organism) and Earth's protein enzymes to see how they function in perchlorate brine.

what? All RNAs performed surprisingly well in perchlorate saline. Protein enzymes did not function as well as RNA in perchlorate saline. Only proteins that evolved in organisms living in extreme environments on Earth, that is, high temperatures or high salinity, can function. In perchlorate brine, RNA enzymes can perform tasks not normally performed on Earth, such as creating new molecules containing chlorine atoms. This reaction has never been observed by scientists before.

Taken together, these results show that RNA is uniquely suited (oss applied) for a jump from the extreme of the very salty environment found on Mars (msbase.n2) and that it can also be found in other objects in the universe. Salinity tolerance could affect how life forms under conditions on Mars today, regardless of how life formed on Mars in the past.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca