能夠拍冥王星的攝像機是一種怎樣的存在？

在1930年被發現之後，我們眼裏的冥王星一直是一個遙不可及而神祕的存在。然而在近日，當新視野號發回了冥王星的清晰照片後，我們終於有機會一睹它的真容。
而讓我們感到好奇的是，照片的背後，是什麼樣的攝影機擔任起了此次記錄的重任？

The Atlantic的記者採訪了技術項目的工程師Lisa Hardaway，雷鋒網小編為大家整理編譯出她關於攝像機的解答。

攝像設備統稱為“Ralph”，它能夠捕捉可見光和紅外線。因此，我們從照片上看到的冥王星具有黑色和棕褐色的高分辨率的圖像，實際上是Ralph所收集捕獲的信息數據。


因為Ralph能夠捕捉可見光，所以它的工作原理有點類似與手機攝像頭，或是我們常見的數碼單反。按照傳統相機的規格，這是一個焦距75mm，光圈8,7的鏡頭。但是，由於其使用環境的特殊性，攝像機要面臨的問題其實有很多。團隊主要遇到的挑戰有如下四個：遇冷收縮、光線問題、質量控制以及時間。

挑戰一：遇冷收縮問題

隨着新視野號飛船離太陽越來越遠，温度也會變得很低（大概在-238°C到-218°C）。

引用“根據熱脹冷縮原理，不同的材料受冷時縮小的程度也不同。”

因此，團隊的解決方案是，用同一材料來製作攝像機的某一部位。按照雷鋒網小編的理解，也就是説，既然攝像機遇冷一定會縮小，為了保證機器的正常運作，同一部件就必須選擇同一材料。

引用“我們採用鋁來製作反光鏡和底座，這樣它們便會按同樣的比率縮小，保持焦距不變。”

要把鋁做成攝像機的反光鏡可非易事，團隊採用了鑽石打磨才把普通的鋁製造成能夠透光的鏡片；而鏡頭仍然採用玻璃製作。

在地球上，團隊進行了模擬測試，以保證攝像機在太空中也能正常運作。

挑戰二：光線問題

因為Ralph選擇了自然採光，這就意味着光源來自59億公里的太陽。而在新視野號飛躍冥王星時，要拍攝它背面照片則很有可能遭遇光源不足的問題。對此，它的唯一光源就只有冥衞一卡戎反射太陽的光線。

“標準相機中，我們可以對光圈進行調整，或者調整參數，使曝光的程度達到最平衡的狀態。”但在太空裏，這樣的操作便是難上加難。

對於這一問題，Hardaway和其團隊“沒有其他選擇”，

引用“只能利用少量的光線並將其轉換為圖像。”

而在飛船發射直至到達火星之前，相機的鏡頭蓋一直是關閉的。因為團隊把鏡頭的光圈調得很大，如果在離太陽過近之時打開，鏡頭過曝，可能會把自己燒壞。
在2007年，新視野號抵達木星，拍攝了這張照片。


挑戰三：質量

我們都知道，在太空飛行中，科學家們對於飛船自身的質量可謂是斤斤計較，每增加一點點重量，可能飛船在太空中就會增加額外的負擔。因此，攝像機的質量也成為了團隊需要嚴格控制的重點。

相對於飛船而言，攝像機所需要的燃料幾乎可以忽略不計，因此大頭便落在了攝像機自身的重量控制上。

引用“最終，Ralph的質量是23磅，低於NASA的要求。它也非常低能耗，功率只相當於一個小夜燈（7w）。”

挑戰四：時間

新視野號會在宇宙空間飛行九年半的時間，普通相機在地球上需要小心護理才能保存如此長的時間，更何況是在神祕難測的太空裏？

引用“我們的系統會對空間環境進行適應，特別是輻射和熱脹冷縮，畢竟它是一個要服役九年半的攝像機。”

NASA給團隊從設計到測試完畢的時間期限是三年，而團隊只花了不到兩年（22個月）就完成了任務。如何讓攝像機經歷九年多的飛行而依然正常運作，時間是最大的敵人。不過他們終於做到了。

接下來，它的征途是柯伊伯帶，以及海王星之外的矮行星。這大概還需要花費數年時間，而且還要考慮到燃料告罄的問題。但至少現在，Ralph已經完成了拍攝冥王星的任務。Hardaway表示：

引用“從地球上看冥王星，它原來只是一個小小的像素點……不過現在，很開心能夠看到這些照片呈現在世人面前。”

via The Atlantic


資料來源：雷鋒網
作者/編輯：亦熹