据其制造者称，世界上最大的数码相机已正式准备好开始拍摄“有史以来最伟大的电影”。今天上午，能源部的SLAC国家加速器实验室的工程师和科学家们宣布了这款重约6610磅、汽车大小的时空遗迹巡天（LSST）相机的完工，该相机旨在捕捉关于暗物质和暗能量性质的新信息。
经过二十年的建造过程，这台32亿像素的LSST相机现在将运往位于智利塞罗帕琼山顶8900英尺处的维拉·鲁宾天文台。一旦在今年晚些时候安装在该设施的西蒙尼巡天望远镜上，它双个五英尺和三英尺宽的镜头将对准天空，进行为期10年的太阳系、银河系及更远宇宙的巡天观测。
仅凭一个与人类头发丝十分之一精度相当的焦平面和10微米宽的像素，你能获得多大的细节？SLAC教授、鲁宾天文台副主任兼相机项目负责人Aaron Roodman将它的能力比作“在距离15英里外捕捉到一个高尔夫球的细节，同时覆盖了比满月大七倍的天空范围。”由此产生的图像将包含数十亿颗恒星和星系，并从中揭示出关于宇宙结构的新见解。
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LSST相机将承担多项任务，包括寻找弱引力透镜的证据，当一个巨大星系的引力质量弯曲其后方星系的光线路径时就会发生这种情况。分析这些数据可以使研究人员更好地了解质量在宇宙中的分布情况，以及这种分布如何随时间变化。反过来，这可能有助于天文学家找到新的方法来探索暗能量如何影响宇宙的膨胀。
为了实现这些宏伟的目标，LSST相机需要远不止是简单地放大版的卡片式数码相机。虽然智能手机中的镜头通常没有物理快门，但它们通常仍然存在于单反相机中。尽管如此，它们的快门速度远不如LSST相机慢。
“LSST的传感器读取速度要慢得多，也更仔细…… ” SLAC在职物理学家、LSST相机集成与测试科学家Andy Rasmussen告诉《流行科学》。“……快门打开15秒（用于曝光），然后关闭快门2秒进行读取。”这种缓慢的速度使得LSST相机操作员能够处理更低的噪声——只有大约6到7个电子——从而能够捕捉到更黑暗的天空。
“我们需要低噪声传感器，这样我们才能分辨出黑暗的天空确实是黑暗的，也才能测量到天空中非常昏暗的物体，”Rasmussen继续说道。“在这2秒的读取期间，我们需要阻止任何更多的光线进入相机，这就是为什么我们有快门（相机内部的几个机制之一）。”
为了进一步确保操作员能够捕捉到昏暗物体的测量结果，他们还通过将周围温度降低至-100°C（173开尔文）以下，来减缓LSST相机焦点附近的原子活动。
除了暗物质和暗能量的研究，宇宙学家还打算利用LSST相机对太阳系进行一次新的、详细的普查。研究人员估计，新的成像数据可以将已知天体的数量增加10倍，从而提供关于太阳系如何形成的新见解，并跟踪任何可能过于靠近地球的危险小行星。
“比以往任何时候都更需要将我们的目光投向更远的宇宙，才能扩展我们对基本物理学的理解，”能源部宇宙前沿项目经理Kathy Turner在今天的公告中表示。Turner相信，随着LSST相机的安装，研究人员将走在“回答当今物理学中最艰难、最重要的问题”的道路上。
