一些新款智慧型手机已能支援高达 2 亿画素的相机,不过一台准备安装在大型综合巡天望远镜上、可以支援 32 亿画素输出的相机是什么概念?天文学家们最近刚帮这台全球最大的数位相机试拍了几张练习照,练习对象为花椰菜──你想看看高解析的花椰菜长怎样吗?

大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)是一台建设中的超巨大地面望远镜,预计接下来几年内展开为期 10 年的调查,届时每 3 天就会拍摄全天 1 次,帮助天文学家解决诸多宇宙奥秘,比如星系如何演化、暗物质与暗能量的理论真伪等。

而提到 LSST 就不可不知,这台望远镜将携带目前全世界最大、能支援 32 亿画素的电荷耦合元件(CCD)数位相机,天文学家准备用这台完整焦平面超过 0.6 公尺的相机对宇宙进行成像,其解析度相当可观,在地球上能看见 25 公里外的 1 颗高尔夫球、数千公里外的一根蜡烛、发现比肉眼可见还要暗 1 亿倍的物体。

▼ LSST 相机将能看到 25 公里外的 1 颗高尔夫球。


图像尺寸也很大,如果想要 1:1 显示,需要 378 个 4K 高画质电视萤幕拼在一起才能完整展现,可想而知照片有多清晰。

近期,史丹佛大学团队完成了 LSST 相机核心集成 189 个独立 CCD 感光元件的焦平面「试拍」照,练习对象是花椰菜,如果你想看看 32 亿画素下的花椰菜长怎样,可以点此连结进入。相机基本设计类似一般智慧型手机的相机,都是靠感光元件捕捉物体发出的光或物体反射的光转换为电讯号、然后拼合出照片。

不同地方在于,LSST 相机的核心共包含了 189 个独立 CCD 感光元件,并且需经高风险组装过程确保复杂的电子设备无连接出入,首先每 9 个 CCD 元件包装成 1 个「筏」(为方便理解,可以想成把 9 个元件组装进一个格子里,如下图所示),总共 21 个「筏」加上另外 4 个带其他用途的「筏」再完整整合为相机核心。

▼ 189 个 CCD 元件将整合 LSST 望远镜相机核心。


接下来几个月,LSST 相机团队将继续整合其余零件包括:镜头、快门、滤镜更换系统等,到 2021 年中期,整体尺寸相当于运动休旅车的相机将准备进行最终测试。

未来 10 年,相机将拍摄约 200 亿个星系的高解析图像,更重要的是科学家将获得「时间序列」照,我们能看到哪些恒星的亮度发生了变化、捕捉近地小行星在天空中的移动轨迹。

只不过,也就是这个备受瞩目的天文观测生力军,还没升空就先被 SpaceX 大量发射的低轨星链(starlink)卫星下马威。已有不少报告指出,如果低轨卫星在夜空中的亮度不改善,那么 LSST 到时候曝光拍摄的照片将留下一堆卫星经过的光条纹,恐怕半数都得直接丢到回收桶重拍。

(图片来源:史丹佛大学

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