在智利沙漠仰望星空,你可以看到24公里外高爾夫球的“眼睛”。
薇拉是歷史上最強(qiáng)大的天文之眼·C·魯賓天文臺(tái)(Vera C. Rubin Observatory)!它配備了一臺(tái)分辨率高達(dá)32億像素的“巨無霸”數(shù)碼相機(jī),重達(dá)3噸,大小堪比汽車!
就在不久前,它發(fā)布了第一批宇宙“快照”,驚人的細(xì)節(jié),甚至英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志也驚呼“前所未有”,并預(yù)測它將完全改變天文學(xué)!
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天文臺(tái)耗資近10億美元,約70億元,由美國國家科學(xué)基金會(huì)和美國能源部共同建造,位于智利安第斯山脈罕見的帕穹山頂。空氣稀薄干燥,每年有250多個(gè)晴朗的夜晚,是觀察宇宙秘密的絕佳場所。
天文臺(tái)的名字是為了紀(jì)念已故的美國傳奇女天文學(xué)家薇拉·魯賓(Vera Rubin)。在20世紀(jì)70年代,她通過研究星系旋轉(zhuǎn)的異常現(xiàn)象來研究暗物質(zhì)(Dark Matter)它的存在提供了關(guān)鍵證據(jù)——這是宇宙中最大的謎團(tuán)之一!
天文臺(tái)有望在2025年全面投入使用,其使命是接過薇拉·魯賓的探索,揭開宇宙更深層次的奧秘。
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這個(gè)相機(jī),到底有多牛?
其核心是焦平面(Focal Plane),它由201個(gè)精密成像傳感器拼接而成,就像一面巨大的馬賽克墻。每個(gè)傳感器都比專業(yè)單反相機(jī)的感光元件大得多,組合尺寸達(dá)到驚人的71厘米!這給了它非凡的“視力”和感光能力。它的鏡頭直徑為1.65米,僅僅打磨直徑為8.4米的主反射鏡就需要7年時(shí)間!
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但這款望遠(yuǎn)鏡采用了獨(dú)特的三鏡設(shè)計(jì),它與相機(jī)的結(jié)合,最強(qiáng)大的技能是視野非常廣闊,一次可以“看到”相當(dāng)于7個(gè)滿月大小的天空!相比之下,智利著名的望遠(yuǎn)鏡(VLT)只有大約兩個(gè)滿月的視野。
更重要的是,它巨大的無卡亞洲AV日韓專區(qū)在線觀看圓頂可以快速旋轉(zhuǎn),讓相機(jī)每30秒拍一張新照片。還配備了人造衛(wèi)星(如星鏈),可以自動(dòng)指揮相機(jī)避開云層,最大限度地提高觀測效率。
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不拍照,就是拍“宇宙大片”!
魯賓天文臺(tái)的核心任務(wù)是開啟一項(xiàng)為期十年的宏偉巡天計(jì)劃——“時(shí)空珍寶巡天”(Legacy Survey of Space and Time, LSST)”。這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)并不像拍幾張漂亮的星空照片那么簡單。
它將使用六個(gè)不同的顏色波段,像犁地一樣反復(fù)掃描整個(gè)南天星空。每三天掃一次整個(gè)南天!每次看同一個(gè)天區(qū),都會(huì)曝光兩次15秒。
十年后,每片天空將被觀測近1000次!這將產(chǎn)生超過560萬次曝光,最終形成前所未有的、廣闊的宇宙動(dòng)態(tài)圖像庫。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人托尼·泰森興奮地說:“我們正在制作宇宙中的數(shù)字彩色電影!”。
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這是什么意思?
想想看,以前的天文望遠(yuǎn)鏡,如哈勃和韋伯,更像是為宇宙拍攝“精致的藝術(shù)照片”或針對特定目標(biāo)的“深度解剖”。而魯賓天文臺(tái)則是架起無數(shù)高速攝像頭,24小時(shí)不間斷地“監(jiān)控”整個(gè)天空!它能看到瞬變事件(Transient Events)——那些突然爆發(fā)(如超新星)、天體突然變亮變暗,或快速移動(dòng)(如小行星)。它能捕捉到宇宙中轉(zhuǎn)瞬即逝的精彩瞬間,這是以前很難做到的。
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數(shù)據(jù)海嘯,人工智能幫忙!
拍攝“宇宙大片”的代價(jià)是產(chǎn)生天文數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)量!每天晚上,這款巨眼相機(jī)都會(huì)產(chǎn)生超過 20TB(太字節(jié))數(shù)據(jù)-這相當(dāng)于連續(xù)播出400年的高清電影!十年后,累計(jì)數(shù)據(jù)量將達(dá)到驚人的60PB(拍字節(jié)),是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡34年所有數(shù)據(jù)的100倍!在它面無卡亞洲AV日韓專區(qū)在線觀看前,維基百科的所有數(shù)據(jù)都只是九牛一毛。
依靠人力是不可能處理如此大量的數(shù)據(jù)的。魯賓天文臺(tái)從設(shè)計(jì)之初就擁抱了大數(shù)據(jù)和人工智能(AI)。通過專用光纖,觀測數(shù)據(jù)可以在60秒內(nèi)從智利山頂傳回美國加州的實(shí)驗(yàn)室。
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在那里,強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的人工智能算法將首先實(shí)時(shí)掃描圖像,自動(dòng)識(shí)別“移動(dòng)”或“明亮”的天體目標(biāo)(如新的小行星、爆炸性的超新星),并發(fā)出警報(bào)。
預(yù)計(jì)每天晚上會(huì)有大約1000萬個(gè)這樣的警報(bào)!然后研究人員篩選出最值得深入研究的對象。“這就是機(jī)器學(xué)習(xí)如此關(guān)鍵的原因,”項(xiàng)目專家克萊爾·希格斯強(qiáng)調(diào)。” 此外,這些寶貴的數(shù)據(jù)將在一段時(shí)間后向全球科學(xué)界和公眾開放,就像人工智能界的Imagenet數(shù)據(jù)集一樣,它們肯定會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的新發(fā)現(xiàn)。
主要目標(biāo):找出宇宙的“隱形大象”——暗物質(zhì)和暗能量!
魯賓天文臺(tái)有四個(gè)科學(xué)目標(biāo),但最令人興奮的是探索暗物質(zhì)和暗能量。這兩個(gè)神秘的東西占據(jù)了我們宇宙的總質(zhì)能(物質(zhì)) 能量)95%!包括我們?nèi)祟愖约涸趦?nèi)的普通可見恒星和行星只占可憐的5%。它們是現(xiàn)代物理天空中的“兩朵烏云”。
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魯賓天文臺(tái)的“宇宙監(jiān)測”除了暗物質(zhì)和暗能量外,還將繪制最詳細(xì)的銀河系地圖:準(zhǔn)確測量數(shù)十億顆恒星的位置、運(yùn)動(dòng)和亮度變化。
這只32億像素的巨眼不僅是強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡,也是開啟新時(shí)代的關(guān)鍵。
它需要回答的是宇宙最基本的組成部分(暗物質(zhì)、暗能量)、起源和進(jìn)化的問題。正如SLAC實(shí)驗(yàn)室的亞倫·魯?shù)侣淌谒f:“魯賓天文臺(tái)可以讓我們以一種新的方式探索星系、銀河系和太陽系的天體。”。
下一代天文革命真的來了。