全球最大數(shù)碼相機(jī)拍攝出史上最高像素照片，天文學(xué)新時(shí)代即將開啟
SLAC工作人員首次照下了32億像素的數(shù)碼照片，也是通過單次成像得到的最高像素的照片。
這些照片特別大，要用378塊4K超高清電視屏幕才能完整展示出其中的一張；它們的清晰度能讓你看見大約24千米外的一顆高爾夫球。
而拍攝這張照片的成像傳感器陣列，將會(huì)成為薇拉·庫珀·魯賓天文臺(tái)（Vera C. Rubin Observatory）相機(jī)的核心部件。接下來，這個(gè)傳感器陣列將并入SLAC仍在建的全球最大數(shù)碼相機(jī)中。在魯賓天文臺(tái)組建完成后，這個(gè)相機(jī)將可以拍下整個(gè)南天的全景圖——每隔幾晚就能照一張；如此這般，持續(xù)十年。每晚，魯賓天文臺(tái)都需要處理、儲(chǔ)存超過20 TB的數(shù)據(jù)。
這些數(shù)據(jù)會(huì)從相機(jī)傳入魯賓天文臺(tái)的時(shí)空遺產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（Legacy Survey of Space and Time，LSST）數(shù)據(jù)庫中，這個(gè)數(shù)據(jù)庫包含了比地球人口還多的星系，和數(shù)不清的天體的運(yùn)動(dòng)信息。利用LSST相機(jī)，魯賓天文臺(tái)能拍出有史以來最宏大的天文學(xué)電影，并揭開許多重要的宇宙之謎的面紗。這其中就包括暗物質(zhì)和暗能量之謎：LSST產(chǎn)出的數(shù)據(jù)將用于暗能量科學(xué)協(xié)作項(xiàng)目（Dark Energy Science Collaboration，DESC），幫助我們進(jìn)一步了解這種推動(dòng)宇宙加速膨脹的神秘能量。這是一個(gè)重要的里程碑，焦平面為給LSST提供圖像，它將是魯賓天文臺(tái)得力、敏感的眼睛。
魯賓天文臺(tái)
組裝最強(qiáng)相機(jī)
LSST相機(jī)的焦平面包含了189個(gè)獨(dú)立傳感器，即CCD。每個(gè)CCD能輸出1600萬像素。這也是大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)的成像傳感器輸出的像素量。
“科學(xué)筏”（science rafts）的安裝在美國(guó)能源部的布魯克黑文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成：一個(gè)“科學(xué)筏”內(nèi)含9個(gè)CCD，以及它們的輔助元件。安裝完成后，“科學(xué)筏”被運(yùn)送到SLAC。在SLAC，相機(jī)團(tuán)隊(duì)會(huì)往一個(gè)固定網(wǎng)格里，插入21個(gè)“科學(xué)筏”和還有4個(gè)不用于成像的特殊筏。
LSST相機(jī)焦平面的單個(gè)成像傳感器和輔助元件會(huì)被包裝進(jìn)一個(gè)個(gè)單元里，稱作“筏”。有兩種不同的單元：為魯賓天文臺(tái)科學(xué)項(xiàng)目輸出圖像的，是21個(gè)方形筏（中央），每個(gè)包含9個(gè)傳感器；除此之外，有四個(gè)特殊筏（左側(cè)），每個(gè)包含3個(gè)傳感器，用于相機(jī)對(duì)焦，以及將望遠(yuǎn)鏡與地球旋轉(zhuǎn)同步。
焦平面有許多非常特殊的性質(zhì)。它不僅含有32億個(gè)像素，而且這些像素非常?。s10微米寬），整個(gè)焦平面十分平整，凹凸不超過人類頭發(fā)寬度的十分之一。這保證了相機(jī)能輸出清晰且具有高解析度的圖像。焦平面的直徑約為61厘米，如此之大的焦平面，能拍到相當(dāng)于大約40個(gè)滿月大小的天空。而且，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)敏感度極高，能探測(cè)到比肉眼可見程度要暗1億倍的物體。
在接下來的10年間，這個(gè)相機(jī)將會(huì)搜集大約200億個(gè)星系的圖像。這些數(shù)據(jù)能促進(jìn)我們對(duì)星系演化的了解，也能更深入、更精確地檢驗(yàn)我們的暗物質(zhì)和暗能量模型。不論是對(duì)太陽系，還是對(duì)可觀測(cè)宇宙邊緣的物體的詳細(xì)研究——對(duì)很多科學(xué)領(lǐng)域來說，這個(gè)天文臺(tái)都會(huì)是一個(gè)絕佳的設(shè)施。
LSST相機(jī)焦平面的表面積大到足以拍到40個(gè)滿月大小的天空?qǐng)D像。它的清晰度之高，你能從大約24公里外看見一個(gè)高爾夫球。
首次拍下32億像素的照片 焦平面于今年早些時(shí)候才被組裝完成。在6個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，SLAC機(jī)組人員提心吊膽地將25個(gè)科學(xué)筏插入網(wǎng)格的狹窄狹槽中。為了讓成像面積最大化，相鄰筏上傳感器之間的間隙還不到5根頭發(fā)絲寬。成像傳感器相互接觸時(shí)極易破裂，因此整個(gè)操作過程非常棘手。 焦平面已被放置到了低溫恒溫器內(nèi)部，在這里，傳感器冷卻到-101℃，這是它們正常運(yùn)作所需的溫度。由于疫情，相機(jī)團(tuán)隊(duì)的成員們一連數(shù)月無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。他們最終在5月恢復(fù)了有限的工作，并且需要遵循嚴(yán)格的社交距離要求。目前他們正在進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試，以確保焦平面能夠滿足魯賓天文臺(tái)科學(xué)計(jì)劃的技術(shù)要求。 其中一項(xiàng)測(cè)試就是對(duì)包括羅馬花椰菜（Romanesco，有著極其細(xì)微的表面結(jié)構(gòu)）在內(nèi)的各種物體首次拍下32億像素的圖像。為了在相機(jī)尚未組裝完成的情況下做到這一點(diǎn)，SLAC團(tuán)隊(duì)利用150微米的針孔將圖像投影到焦平面上。 最后沖刺階段 團(tuán)隊(duì)在完成相機(jī)組裝之后，將迎來更具挑戰(zhàn)性的工作。 在接下來的幾個(gè)月中，他們會(huì)將低溫恒溫器和焦平面插入相機(jī)機(jī)身，并添加相機(jī)鏡頭，包含世界上最大的光學(xué)鏡頭、快門和用于研究不同顏色夜空的濾鏡更換系統(tǒng)。到2021年中期，這款大小與一輛SUV相當(dāng)?shù)南鄼C(jī)，將準(zhǔn)備開始最終測(cè)試，接著將被運(yùn)往智利。 SLAC首席研究官兼基礎(chǔ)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任喬安尼·休伊特（JoAnne Hewett）說：“相機(jī)完成在即，這非常令人興奮。能在建立魯賓天文臺(tái)的這一關(guān)鍵部分中發(fā)揮如此重要的作用，對(duì)此我們感到自豪。這是一座里程碑，使我們通過前所未有的方式，朝著探索宇宙的基本問題邁出了一大步?！?/span> ELSEs ELSE 1024x128 ELSE 2048x512 ELSE 1024x256 像素規(guī)格 1024 × 128 1024 × 256 2048 × 512 感光區(qū)域 26.6mm × 3.3 mm 26.6 mm × 6.7 mm 27.6 mm × 6.9 mm 像素尺寸 26 μm × 26 μm 26 μm × 26 μm 13.5 μm × 13.5 μm ELSEi （圖片為4096x4096） ELSE 1024 x1024 ELSE 2048x2048 ELSE 4096x4096 像素規(guī)格 1024 × 1024 2048 × 2048 4096 × 4096 感光區(qū)域 13.3 mm × 13.3 mm 27.6 mm × 27.6 mm 61.4 mm × 61.4 mm 像素尺寸 13 μm × 13 μm 13.5 μm × 13.5 μm 15 μm × 15 μm