一些新款智慧型手機已能支援高達 2 億畫素的相機,不過一台準備安裝在大型綜合巡天望遠鏡上、可以支援 32 億畫素輸出的相機是什麼概念?天文學家們最近剛幫這台全球最大的數位相機試拍了幾張練習照,練習對象為花椰菜──你想看看高解析的花椰菜長怎樣嗎?

大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)是一台建設中的超巨大地面望遠鏡,預計接下來幾年內展開為期 10 年的調查,屆時每 3 天就會拍攝全天 1 次,幫助天文學家解決諸多宇宙奧秘,比如星系如何演化、暗物質與暗能量的理論真偽等。

而提到 LSST 就不可不知,這台望遠鏡將攜帶目前全世界最大、能支援 32 億畫素的電荷耦合元件(CCD)數位相機,天文學家準備用這台完整焦平面超過 0.6 公尺的相機對宇宙進行成像,其解析度相當可觀,在地球上能看見 25 公里外的 1 顆高爾夫球、數千公里外的一根蠟燭、發現比肉眼可見還要暗 1 億倍的物體。

▼ LSST 相機將能看到 25 公里外的 1 顆高爾夫球。


圖像尺寸也很大,如果想要 1:1 顯示,需要 378 個 4K 高畫質電視螢幕拼在一起才能完整展現,可想而知照片有多清晰。

近期,史丹佛大學團隊完成了 LSST 相機核心集成 189 個獨立 CCD 感光元件的焦平面「試拍」照,練習對象是花椰菜,如果你想看看 32 億畫素下的花椰菜長怎樣,可以點此連結進入。相機基本設計類似一般智慧型手機的相機,都是靠感光元件捕捉物體發出的光或物體反射的光轉換為電訊號、然後拼合出照片。

不同地方在於,LSST 相機的核心共包含了 189 個獨立 CCD 感光元件,並且需經高風險組裝過程確保複雜的電子設備無連接出入,首先每 9 個 CCD 元件包裝成 1 個「筏」(為方便理解,可以想成把 9 個元件組裝進一個格子裡,如下圖所示),總共 21 個「筏」加上另外 4 個帶其他用途的「筏」再完整整合為相機核心。

▼ 189 個 CCD 元件將整合 LSST 望遠鏡相機核心。


接下來幾個月,LSST 相機團隊將繼續整合其餘零件包括:鏡頭、快門、濾鏡更換系統等,到 2021 年中期,整體尺寸相當於運動休旅車的相機將準備進行最終測試。

未來 10 年,相機將拍攝約 200 億個星系的高解析圖像,更重要的是科學家將獲得「時間序列」照,我們能看到哪些恆星的亮度發生了變化、捕捉近地小行星在天空中的移動軌跡。

只不過,也就是這個備受矚目的天文觀測生力軍,還沒升空就先被 SpaceX 大量發射的低軌星鏈(starlink)衛星下馬威。已有不少報告指出,如果低軌衛星在夜空中的亮度不改善,那麼 LSST 到時候曝光拍攝的照片將留下一堆衛星經過的光條紋,恐怕半數都得直接丟到回收桶重拍。

(圖片來源:史丹佛大學

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