王琛影像博物馆

     它是有史以来最大的数码相机！

     这台相机的设计目的是探索宇宙奥秘，作为鲁宾天文台（Rubin Observatory）的时空遗产调查的一部分。维拉·C·鲁宾（Vera C. Rubin）天文台，第一个以女性命名的美国国家天文台，以前称为大型天气观测望远镜 (LSST)，是智利目前正在建设的天文台。相机本身是在 SLAC 建造和组装的，SLAC 是斯坦福大学为美国能源部运营的国家加速器实验室，位于加利福尼亚州门洛帕克。

     根据 SLAC 的说法：“图像非常大，需要 378 块 4K 超高清电视屏幕才能完整显示其中一个，而且它们的分辨率非常高，以至于你可以从大约 15 英里外看到一个高尔夫球. 这些和其他特性将很快推动前所未有的天体物理学研究”。

     LSST 相机的尺寸约为 5.5 英尺 (1.65 m) x 9.8 英尺 (3 m)，大致相当于一辆小型汽车的大小，重约 6200 磅 (2800 公斤)。它是一种大口径、宽视场的光学成像仪，能够观察从近紫外到近红外（0.3-1 μm）波长的光。LSST 相机旨在提供 3.5 度的视野，其 10 μm 像素能够进行 0.2 角秒的采样，以优化像素灵敏度与像素分辨率。

     LSST 相机具有三个镜头，可将来自太空的光线聚焦并引导到相机的焦平面。其中最大的镜头直径为 5.1 英尺（1.57 米），最近被列入吉尼斯世界纪录——它是世界上最大的镜头！该镜头及其两个配套镜头，分别为 3.94 英尺（1.2 m）和 2.4 英尺（0.72 m），于 2019 年完成并从 LLNL 运往 SLAC。

     LSST 相机的焦平面是来自望远镜反射镜的光线经过望远镜镜头进一步校正后到达焦点的区域。因此，焦平面是相机的核心，负责以可以保存的形式捕捉来自数十亿遥远星系的光。

     相机焦平面中的电荷耦合器件 (CCD) 传感器阵列在大约 -100°C 的温度下工作，以实现所需的检测器性能。焦平面阵列安装在真空低温恒温器中，其中包括前端电子设备和探测器阵列的热控制。低温恒温器透镜用作低温恒温器的光入射窗和真空密封。

     构成 LSST 相机焦平面的电荷耦合器件 (CCD) 传感器安装在 21 个称为筏板的平台上，每个筏板包括一个 3x3 正方形的传感器，总共 189 个 CCD。每个 CCD 由 4096 个水平和 4097 个垂直 (4K x 4K) 成像元件组成，并具有 16 个输出，每个筏板总共有 144 个通道，整个焦平面阵列共有 3024 个通道。

     每个相同的筏都安装在一个塔上，该塔还将用于数据读出的前端电子设备安装在 3x3 传感器阵列的阴影中，以最大限度地减少传感器之间的间隙。每个塔中的高密度、柔性电缆将数据从传感器传送到负责收集数据的后端电子设备，将其转换为数字格式，并将其传输到数据采集硬件和软件。冷却带将传感器连接到冷却平面，将筏保持在大约 -100°C 以帮助防止传感器中的噪音。

     每个筏都是一个自主物体，可以作为一个完整的相机，通过天文台控制系统单独控制。筏子也可以分组。每个筏都连接到一个单一的计时和控制模块，而所有的筏都在焦平面阵列上同步。每个 CCD 每秒可以捕捉 8 兆像素的数据，每两秒总共可以捕捉 3.2 兆像素。这些单独的传感器类似于现代数码相机，但更大更复杂，工作人员花了六个月的时间来组装位于焦平面上的传感器阵列。

     该相机包括六个滤镜更换机构和快门。标记为 u、g、r、i、z 和 y，是迄今为止生产的一些最大的滤镜，鲁宾天文台将使用它们来捕捉六个电磁光谱波段的天空图像，范围从近紫外到近红外。每个滤镜的直径约为 30 英寸（76 厘米），重约 90 磅（41 千克）。在法国IN2P3建造并于 2020 年运往 SLAC的自动滤镜交换系统将在观察期间旋转并关闭相机中的滤镜。它位于望远镜的中间，横截面积受到光学渐晕（边缘变暗）的限制，并且必须控制散热以限制入射光中透镜变形的热梯度。LSST 相机将以最少的停机时间和维护时间生成极高质量的数据。

滤镜更换机构如何自动更换相机滤镜

     为期十年的全面科学运作计划将于 2022 年 10 月开始，鲁宾天文台在智利的山顶站点每隔几个晚上就会对整个可见天空进行成像，从而捕捉变化并打开可观测宇宙的时域窗口。最终，目标是记录宇宙有史以来最大的时间流逝，天文学和物理学中的未解之谜将得到独特的解决。

    基于怀旧和尊重，文章及图片改编自互联网以及拍卖网站，用于非营利、了解影像史和教育目的。