物理学家|世界上最大的数码相机就快组装完成，深空探索之旅即将展开太空

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终于， “时空遗产调查”相机将在智利的高山之巅以高分辨率开始扫描夜空。
上图：无人机拍摄的照片显示， 2021年7月，智利正在建设维拉·鲁宾天文台。
在一个以前用于粒子物理实验的旧实验大厅里，一个法国工程师团队正在检查有史以来最大的数码相机的滤光片。 2021年10月，在加利福尼亚州门洛帕克的 SLAC 国家加速器实验室里相机正在进行最后的组装过程。当这台高分辨率成像仪最终投入使用时，它将为我们提供宇宙深处令人惊叹的景象。
该仪器是时空遗产调查（LSST）相机。这台 3.2 吉像素（32 亿像素）的相机最终将安装在智利山顶的维拉鲁宾天文台，在那里它将每三天拍摄半个南方天空。它将为天文学家、天体物理学家和宇宙学家提供大约每周一次的天空区域的完整图像。
负责相机组装和测试的首席科学家、天体物理学家亚伦·鲁德曼（Aaron Roodman）告诉我们：“我们将在天空的某个区域内，看到比人们以前看到的更暗的物体。很多人做过很深入的研究，但他们只在很小的天空区域内。而新的望远镜将能够在一大片区域内观测到很远很远的地方 —— 从时空角度来说，也就是过去。 ”
这些每周的照片将组成“时空遗产调查”（Legacy Survey of Space and Time），这是一项为期10年的对南方天空的调查，将收集有关太空中物体的形状、位置和颜色的数据，包括数百万颗恒星和数十亿个星系。这些每15秒拍摄一次的图像，将使研究人员密切关注近地小行星，了解银河系的起源和演化，了解暗物质和暗能量的本质，并有可能发现宇宙中全新的现象。
上图：相机的组件正在SLAC国家加速器实验室的一间无尘室中进行组装。
天体物理学家兼鲁宾天文台台长史蒂文·卡恩（Steven Kahn）解释道：“最重要的是尽快获得尽可能多的天空，并反复这么做。简单地说，它会告诉我们‘发生了什么变化？它是如何改变的？’ ，我们将完全掌握这一切。 ”
相机图像的规律性，将有效地提供对太空中近距离和远距离事件的实时了解，让人们全面了解我们的宇宙到底有多动态。
LSST相机有六个像转盘一样旋转的滤光片，可以根据特定夜晚的光线条件和工作人员试图捕捉的物体进行切换。滤光片可以让相机在六个不同波段的电磁光谱中拍摄天空，从近紫外波段到近红外波段。
上图：相机的低温恒温器，焦平面位于底部白色盒子的真空中。
最初的计划是在 2014 年之前在智利安装该相机，但该相机的生产因延误而受到阻碍，最近一次推迟是由于 covid-19 。天体物理学家亚伦·鲁德曼认为，即使没有新冠大流行的挑战，管理如此庞大的跨学科科学家和工程师团队“就像放牧一样” 。但现在，一切终于走到了一起。
鲁宾天文台台长史蒂文·卡恩则表示：“如果不是因为新冠肺炎，我们可能会在一年前就发货了。但在这个阶段，由于一切都已经接近组装完成，所以一切都很关键。 ”
相机的前端由三个镜头和使用的滤镜组成，相对简单。但在它的后面是5.5英尺宽、10英尺长相机的核心部分：焦平面，也就是望远镜镜面投射光线的区域。
焦平面由189个电荷耦合器件（CCD）组成，这些CCD分成21组，每组9个，全部在接近零下150华氏度的真空中冷却，以减少图像中的噪声，从而提高相机的灵敏度。每个2英尺长的CCD顶部都有正方形的传感器，这些传感器构成了焦平面，焦平面非常平坦，它向任何方向的倾斜都不会超过10微米（人类的头发直径约为70微米）。 CCD本身基本上就是数码相机；它们以九个一组的形式聚集在一起，拍摄天空的马赛克图像。这项技术将吸收望远镜三面反射镜反射的所有光线。
把焦平面组合在一起就像驯服一头野兽。大量的 CCD 需要非常平整，且非常靠近地排列成一个阵列，但它们实际上又不能相互接触，以避免损坏其中任何一个。鲁宾天文台台长史蒂文·卡恩解释道：“如果存在间隙，我们只是在浪费光。星星会落入那个空间，然后我们将无法获得数据。将焦平面组装起来，就像在四周间隙不到一厘米的空间中停放一辆豪华汽车。而且，每个组件都比一辆玛莎拉蒂贵，这使得组装（在 SLAC 的洁净室中进行）是一个压力很大的过程。 ” 去年，该团队在花椰菜头上测试了完成的焦平面。