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科技會報

天文学家制作了世上第一个 32 亿像素的感光元件


LSST
Jacqueline Orrell

史丹佛大学的天文学家们打造了世上最高「像素」的相机,将设备在智利的 Legacy Survey of Space and Time(LSST)望远镜上,用于长时间、大范围地观测夜空。目前相机机身还在制作当中,先完成的是它最核心的感光元件 —— 这片巨大的 CCD 感光器竟达到 32 亿像素(3,200 MP),是一般手机镜头的差不多 200 倍。换成另一种说法,这相当于 378 个 4K 电视的总像素,也就是说想要 1:1 地显示它输出的照片的话,可要 378 台 4K 电视才做得到。当然,更高像素的照片在过去是有的,只是它们都是靠着在不同时间拍摄的照片拼而成,而这台相机可是一次快门就有 32 亿像素输出呢。

以组装上来说,它其实是由多达 189 个 16MP 的 CCD 元件组装而成,先是每 9 个 CCD 元件包装成一个「筏(Raft)」,再将一共 21 个「筏」排列成十字体。在十字体的四角还有四个特殊用途的筏,但并不用于拍照。每个「筏」的造价高达 300 万美元,一共花了六个月的精细调整才组装完成,主要是要将它们全部固定在同一个平面上,相互之间的高低落差不能大于头发直径的 1/10。目前科学家已经用它拍摄了第一张「照片」,确保了整个影像的各处都在同一个焦平面上,产生清晰的画面。

在感光器之外,其镜头组也在赶工当中,包括一片直径 1.57 米的光学镜片,据信是世界上最大的单一片光学玻璃。最后组好的相机将有一台 SUV 那么大,可以一口拍下等同于七个满月宽(或 40 个满月面积)的夜空,这让它每隔几个晚上就能将整个南半球的天航拍摄一遍,并且预计至少运转 10 年。这使得它可以长时间追踪各种星体、乃至于星系的变化,将原本只是「相片」的夜空变成「电影」,为科学家带来前所未有的长期变化数据。组装好的相机预计 2021 年中进行测试。