在一個以前用于粒子物理實驗的舊實驗大廳里，一組法國工程師正在檢查濾光片，這將是有史以來最大的數碼相機。 現在是 2021 年 10 月魯賓物理學家，我正在加利福尼亞州門洛帕克的 SLAC 國家加速器實驗室觀看相機的組裝過程。 當這款高分辨率成像儀最終投入使用時，它將為我們提供令人驚嘆的深宇宙景觀。
該儀器是時空（LSST）相機。 這臺 3.2 十億像素的相機最終將安裝在智利山頂維拉-魯賓天文臺的頂部，每三天將拍攝到一半的南部天空。 它將大約每周一次為天文學家、天體物理學家和宇宙學家提供該地區天空的完整圖片。
負責相機組裝和測試的首席科學家、天體物理學家艾倫·魯德曼說：“我們將在天空的某個區域看到比人們以前見過的更暗的物體。” “人們做了一些深層次的事情，但他們只停留在天空的微小區域。” 新望遠鏡將能夠在廣闊的區域內看到很遠很寬的區域，從而可以清楚地看到過去。
相機的組件在 SLAC 國家加速器實驗室的潔凈室中進行檢查。 照片：艾薩克
這些每周的肖像將共同構成“空間和時間調查的遺產”，這是一項為期 10 年的南部天空調查魯賓物理學家，將收集有關太空物體的形狀、位置和顏色的數據，其中包括數百萬顆恒星和數十億個星系。 這些圖像每 15 秒拍攝一次，將使研究人員能夠密切關注近地小行星，深入了解銀河系的起源和演化，了解暗物質和暗能量的本質，并有可能發現全新的現象在宇宙中。
天體物理學家兼魯賓天文臺臺長斯蒂芬·卡恩告訴路透社：“主要問題是盡快獲得盡可能多的天空，并且一遍又一遍地這樣做。” “它能做的最簡單的事情就是說，‘改變了什么？它是如何改變的？我們會在這方面做得很好。”
相機圖像的規律性將有效地實時了解近處和遠處的空間事件，從而全面了解我們的宇宙是如何動態的。
相機的冷凍箱，焦平面位于底部白色盒子的真空中。 照片：艾薩克
LSST 相機有六個光學濾鏡，它們像懶惰的蘇珊一樣旋轉，并且可以根據特定夜晚的光線條件和工作人員試圖捕捉的物體進行更改。 這些濾光片將使相機能夠在從近紫外到近紅外的六個不同電磁波譜波段對天空進行成像。
最初計劃于 2014 年在智利安裝這款相機，但相機的生產受到了延誤的影響，最近一次是由于新冠肺炎 (covid-19) 造成的。 魯德曼說，即使沒有大流行的挑戰，管理如此龐大的跨學科科學家和工程師團隊也“就像放貓一樣”。 但現在，事情終于走到了一起。
“如果沒有新冠疫情，我們可能在一年前就已經把相機運出去了，”汗說。 “在這個階段，由于一切都已接近組裝，所以一切都很關鍵。”
相機的前端由三個鏡頭和正在使用的任何濾鏡組成。 非常簡單。 但其背后是 5.5 英尺寬、10 英尺長相機的皇冠上的寶石：它的焦平面，即望遠鏡光線照射到的區域。
焦平面由189個CCD陣列組成，排列成21組，每組9個，并在真空中冷卻至接近-100度，以減少圖像中的噪聲，從而提高相機的靈敏度。 每個 2 英尺長的 CCD 頂部都有一個方形傳感器，形成一個極其平坦的焦平面，并且在任何方向上傾斜度都不會超過 10 微米。 （人類頭發的直徑約為 70 微米。）CCD 本身基本上就是數碼相機； 它們排列成九個一組，捕捉到天空的馬賽克圖像。 正是這種技術將捕獲從望遠鏡的三個鏡子反射的所有光線。