为什么太空望远镜拍摄的许多照片具有黑色空间
作者：365bet网址日期：2025/09/28 浏览：
您是否对哈勃拍摄的惊人宇宙图像感到惊讶？华丽的星云和遥远的星系向我们展示了宇宙中最令人印象深刻的部分。但是，仔细的观察者可以找到一个有趣的友好现象：许多太空望远镜拍摄的照片具有独特的黑色缺口，好像一个角落被正确切断了。在这种看似“不完美的”设计的背后，实际上隐藏了工程学的精确光学智慧。从1990年推出的哈勃太空望远镜到即将在中国空间站Sky Survescope（CSST）的首次亮相，科学家不断受到技术瓶颈的损害，只是为了捕捉宇宙的清晰图像。让我们消除这些“差距”背后的秘密，并了解成像望远镜技术的发展。哈勃望远镜于1990年推出，在环境中运行的大型天文望远镜。观察地面上的星星，它会闪烁和暗，由空气散发引起湍流。哈勃望远镜避免了环境对天文观测的影响，并获得了许多美丽的星系图像，从而为科学家提供了丰富的研究数据。上图：太空中的哈勃望远镜。下图：Hubble望远镜拍摄的创建柱（图片来源：欧洲航空管理局），哈勃望远镜拍摄的宇宙照片令人惊叹，但是很多图片都有空间，这与手机拍摄的照片不同。实际上，它与图像传感器是哈勃望远镜中的重要元素相关联。为什么太空望远镜拍摄的照片有一个黑色凹口？要了解这种现象，我们需要从基本的空间望远镜结构开始。作为典型的代表，哈勃望远镜主要由两个部分组成：一种光学系统，该光学系统收集光以形成图像，以及记录图像的传感器。星系中的光转换为成像平面望远镜产生图像。放置在成像平面上的图像传感器负责将图像转换为数字信号，并将使用通信设备返回地面。 HIBBLE望远镜成像图（照片源：带有-set）得益于能够通知图像的传感器，可以使用无线电发送图像信号。在早期，很难将图像从空间发送回地球 - 以前的成像卫星使用胶片录制Imagese，然后用坚固的盒子将胶卷从空间从空间降回地球。但是这种方法有很大的风险：不仅很难找到电影回到世界，而且大气造成的高温也可以直接燃烧电影。手机光路尺寸的大小大约等于小手指的指甲，相机传感器稍大。相比之下，空间的哈勃观测产生的图像大于手机和相机。传感器不足以记录所有信息。多个图像传感器需要并排放置以将图像录制在一起。摄像机传感器（图像来源：May -set）Hubble望远镜配备了四个传感器，四个传感器的像素数为800×800，这意味着每个传感器可以将接收到的图像转换为由800×800 = 640,000像素的数字图像。代号为WF（挥舞场，广阔的视野）2、3和4具有很大的传感器，可以记录许多图像，并且具有很大的视野。与WF传感器相比，代号为PC（行星）传感器的数量相同，但是大小是WF传感器的四分之一，这意味着它可以记录更详细的图像并可以执行相对详细的观察活动。图片中的四个小方块是四个哈勃望远镜传感器（图像来源：参考[1]）。当这四个传感器生成的图像与图像结合在一起时，似乎是错过的图像在我们眼中形成。如果您仔细观察图像，则可以在图像的Gitthat中找到不清楚的剪接痕迹。从WFPC1到WFPC3的四个传感器（照片资源：NASA）的成像缝合：哈勃望远镜“成像校正”是上述四个传感器，并且支撑设备形成了一个称为WFPC2的仪器模块。 1993年，航天飞机将WFPC2发送到在太空中运行的哈勃望远镜，取代了原始的WFPC1仪器。需要更换的因素是因为哈勃望远镜玻璃在处理过程中有错误，但是直到1990年才在轨道上发现该缺陷 - 原始的WFPC1仪器模块才收到清晰的图像。结果，土地工作人员花了三年的时间制作WFPC2仪器模块。与WFPC1相比，它还具有用于校正图像的镜头，其作用类似于人眼镜的近视眼镜，这可能会使望远镜反射器处理中的缺陷造成可能的缺陷并获得清晰的图像。上图：科学家正在尝试wfpc2模块和下图：宇航员代替哈勃望远镜的仪器（照片来源：NASA）WFPC2仪器模块在轨道上已有15年以上，并且已经进行了100,000多个宇宙观察。 2008年，其任务被新的WFPC3仪器模块所取代。从左到右，WFPC1，WFPC2和WFPC3（照片资源：NASA）录制的图像相反，James Webber望远镜体验似乎更好。它于2021年12月25日推出，在距世界约150万公里的广阔宇宙中运作。图片上方：詹姆斯·韦伯望远镜，下面：韦伯望远镜（图片来源：NASA）拍摄的创建柱将中国CSST分离出来：在哈勃望远镜和中国空间空间天空空间调查太空望远镜（CSST）之后，飞机旋转玻璃的明智设计的明智设计（CSST）。作为人们观察宇宙的重要窗口，天文望远镜的每一次升级都使SCIE充满期望的NTIFIC社区，预计许多科学家将获得新的观察数据。但是，由于不同科学家的各种研究需求 - 有些需要可见的光数据，有些需要红外频带数据，有些则需要所有频段的良好光谱数据。单个成像传感器无法满足要求，只能与许多传感器一起使用。因此，CSST Sky Survey望远镜总共具有五个成像模块，每个成像模块都是图像模块，pinarangal在十二个传感器中为Pinarangal，配备每个模块的传感器的总面积等于四个A4板的面积。这种设计不仅确保了观察的完整性，而且还确保了数据提取的效率。天空调查望远镜和五个成像模块（照片来源：中国科学院）以天空调查模块为例。它的成像系统由30个传感器组合组成。拍摄的图像包括约25亿张照片，pIcture需要4.4GB的存储空间。为了进行比较，手机拍摄的照片的大小约为4MB（1GB = 1024MB）。尽管CCST与中国空间站在同一轨道上运行，但如果由于发现不同的数据而替换成像望远镜模块，此任务将变得复杂。幸运的是，科学家将这个问题考虑到设计的开头，并专门设计了飞机的可旋转玻璃：通过准确调整角度，可以将望远镜生成的图像平面放置在不同的位置，并将各种成像模块安装在不同的位置。移动成像模块时，您只需要控制平面玻璃的角度即可。天空调查望远镜的成像开关模块是一个简单的图。它应该具有很高的平坦度，以准确地弯曲宇宙的光。望远镜的成像模块就像人眼中的视网膜一样，它执行了重要功能转换光学信号。自牛顿时期以来，人们就是许多望远镜使用光来观察人们无法达到的广阔宇宙的望远镜。从轨道上的哈勃太空望远镜到詹姆斯·韦伯（James Webb）的深空望远镜，再到即将到来的《中国天空调查望远镜》（CSST），这些奇迹般的工程不仅可以延续人们的梦想，以探索宇宙，而且继续将我们的视力推向宇宙的深处。参考文献[1]广泛的场和行星相机2仪器手册。制作者：流行科学中国人：Haili的盐味鱼（Changchun光学精确机制和物理学研究所，中国科学院）由：中国流行科学博览会
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