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能够拍冥王星的摄像机是一种怎样的存在?

本文作者:奕欣 2015-07-16 14:27
导语:“我的征途也是星辰大海”,拍冥王星的摄像机这样想。

能够拍冥王星的摄像机是一种怎样的存在?

在1930年被发现之后,我们眼里的冥王星一直是一个遥不可及而神秘的存在。然而在近日,当新视野号发回了冥王星的清晰照片后,我们终于有机会一睹它的真容。

而让我们感到好奇的是,照片的背后,是什么样的摄影机担任起了此次记录的重任?

The Atlantic的记者采访了技术项目的工程师Lisa Hardaway,雷锋网小编为大家整理编译出她关于摄像机的解答。

摄像设备统称为“Ralph”,它能够捕捉可见光和红外线。因此,我们从照片上看到的冥王星具有黑色和棕褐色的高分辨率的图像,实际上是Ralph所收集捕获的信息数据。

能够拍冥王星的摄像机是一种怎样的存在?

因为Ralph能够捕捉可见光,所以它的工作原理有点类似与手机摄像头,或是我们常见的数码单反。按照传统相机的规格,这是一个焦距75mm,光圈8,7的镜头。但是,由于其使用环境的特殊性,摄像机要面临的问题其实有很多。团队主要遇到的挑战有如下四个:遇冷收缩、光线问题、质量控制以及时间。

挑战一:遇冷收缩问题

随着新视野号飞船离太阳越来越远,温度也会变得很低(大概在-238°C到-218°C)。

“根据热胀冷缩原理,不同的材料受冷时缩小的程度也不同。”

因此,团队的解决方案是,用同一材料来制作摄像机的某一部位。按照雷锋网小编的理解,也就是说,既然摄像机遇冷一定会缩小,为了保证机器的正常运作,同一部件就必须选择同一材料。

“我们采用铝来制作反光镜和底座,这样它们便会按同样的比率缩小,保持焦距不变。”

要把铝做成摄像机的反光镜可非易事,团队采用了钻石打磨才把普通的铝制造成能够透光的镜片;而镜头仍然采用玻璃制作。

在地球上,团队进行了模拟测试,以保证摄像机在太空中也能正常运作。

挑战二:光线问题

因为Ralph选择了自然采光,这就意味着光源来自59亿公里的太阳。而在新视野号飞跃冥王星时,要拍摄它背面照片则很有可能遭遇光源不足的问题。对此,它的唯一光源就只有冥卫一卡戎反射太阳的光线。

“标准相机中,我们可以对光圈进行调整,或者调整参数,使曝光的程度达到最平衡的状态。”但在太空里,这样的操作便是难上加难。

对于这一问题,Hardaway和其团队“没有其他选择”,

“只能利用少量的光线并将其转换为图像。”

而在飞船发射直至到达火星之前,相机的镜头盖一直是关闭的。因为团队把镜头的光圈调得很大,如果在离太阳过近之时打开,镜头过曝,可能会把自己烧坏。

在2007年,新视野号抵达木星,拍摄了这张照片。

能够拍冥王星的摄像机是一种怎样的存在?

挑战三:质量

我们都知道,在太空飞行中,科学家们对于飞船自身的质量可谓是斤斤计较,每增加一点点重量,可能飞船在太空中就会增加额外的负担。因此,摄像机的质量也成为了团队需要严格控制的重点。

相对于飞船而言,摄像机所需要的燃料几乎可以忽略不计,因此大头便落在了摄像机自身的重量控制上。

“最终,Ralph的质量是23磅,低于NASA的要求。它也非常低能耗,功率只相当于一个小夜灯(7w)。”

挑战四:时间

新视野号会在宇宙空间飞行九年半的时间,普通相机在地球上需要小心护理才能保存如此长的时间,更何况是在神秘难测的太空里?

“我们的系统会对空间环境进行适应,特别是辐射和热胀冷缩,毕竟它是一个要服役九年半的摄像机。”

NASA给团队从设计到测试完毕的时间期限是三年,而团队只花了不到两年(22个月)就完成了任务。如何让摄像机经历九年多的飞行而依然正常运作,时间是最大的敌人。不过他们终于做到了。

接下来,它的征途是柯伊伯带,以及海王星之外的矮行星。这大概还需要花费数年时间,而且还要考虑到燃料告罄的问题。但至少现在,Ralph已经完成了拍摄冥王星的任务。Hardaway表示:

“从地球上看冥王星,它原来只是一个小小的像素点……不过现在,很开心能够看到这些照片呈现在世人面前。”

via The Atlantic


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