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在1930年被發(fā)現(xiàn)之后，我們眼里的冥王星一直是一個(gè)遙不可及而神秘的存在。然而在近日，當(dāng)新視野號(hào)發(fā)回了冥王星的清晰照片后，我們終于有機(jī)會(huì)一睹它的真容。
而讓我們感到好奇的是，照片的背后，是什么樣的攝影機(jī)擔(dān)任起了此次記錄的重任？
The Atlantic的記者采訪了技術(shù)項(xiàng)目的工程師Lisa Hardaway，雷鋒網(wǎng)小編為大家整理編譯出她關(guān)于攝像機(jī)的解答。
攝像設(shè)備統(tǒng)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(shí)際上是Ralph所收集捕獲的信息數(shù)據(jù)。
因?yàn)镽alph能夠捕捉可見光，所以它的工作原理有點(diǎn)類似與手機(jī)攝像頭，或是我們常見的數(shù)碼單反。按照傳統(tǒng)相機(jī)的規(guī)格，這是一個(gè)焦距75mm，光圈8,7的鏡頭。但是，由于其使用環(huán)境的特殊性，攝像機(jī)要面臨的問題其實(shí)有很多。團(tuán)隊(duì)主要遇到的挑戰(zhàn)有如下四個(gè)：遇冷收縮、光線問題、質(zhì)量控制以及時(shí)間。
挑戰(zhàn)一：遇冷收縮問題
隨著新視野號(hào)飛船離太陽越來越遠(yuǎn)，溫度也會(huì)變得很低（大概在-238°C到-218°C）。
“根據(jù)熱脹冷縮原理，不同的材料受冷時(shí)縮小的程度也不同。”
因此，團(tuán)隊(duì)的解決方案是，用同一材料來制作攝像機(jī)的某一部位。按照雷鋒網(wǎng)小編的理解，也就是說，既然攝像機(jī)遇冷一定會(huì)縮小，為了保證機(jī)器的正常運(yùn)作，同一部件就必須選擇同一材料。
“我們采用鋁來制作反光鏡和底座，這樣它們便會(huì)按同樣的比率縮小，保持焦距不變。”
要把鋁做成攝像機(jī)的反光鏡可非易事，團(tuán)隊(duì)采用了鉆石打磨才把普通的鋁制造成能夠透光的鏡片；而鏡頭仍然采用玻璃制作。
在地球上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了模擬測(cè)試，以保證攝像機(jī)在太空中也能正常運(yùn)作。
挑戰(zhàn)二：光線問題
因?yàn)镽alph選擇了自然采光，這就意味著光源來自59億公里的太陽。而在新視野號(hào)飛躍冥王星時(shí)，要拍攝它背面照片則很有可能遭遇光源不足的問題。對(duì)此，它的唯一光源就只有冥衛(wèi)一卡戎反射太陽的光線。
“標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)中，我們可以對(duì)光圈進(jìn)行調(diào)整，或者調(diào)整參數(shù)，使曝光的程度達(dá)到最平衡的狀態(tài)。”但在太空里，這樣的操作便是難上加難。
對(duì)于這一問題，Hardaway和其團(tuán)隊(duì)“沒有其他選擇”，
“只能利用少量的光線并將其轉(zhuǎn)換為圖像。”
而在飛船發(fā)射直至到達(dá)火星之前，相機(jī)的鏡頭蓋一直是關(guān)閉的。因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)把鏡頭的光圈調(diào)得很大，如果在離太陽過近之時(shí)打開，鏡頭過曝，可能會(huì)把自己燒壞。
在2007年，新視野號(hào)抵達(dá)木星，拍攝了這張照片。
挑戰(zhàn)三：質(zhì)量
我們都知道，在太空飛行中，科學(xué)家們對(duì)于飛船自身的質(zhì)量可謂是斤斤計(jì)較，每增加一點(diǎn)點(diǎn)重量，可能飛船在太空中就會(huì)增加額外的負(fù)擔(dān)。因此，攝像機(jī)的質(zhì)量也成為了團(tuán)隊(duì)需要嚴(yán)格控制的重點(diǎn)。
相對(duì)于飛船而言，攝像機(jī)所需要的燃料幾乎可以忽略不計(jì)，因此大頭便落在了攝像機(jī)自身的重量控制上。
“最終，Ralph的質(zhì)量是23磅，低于NASA的要求。它也非常低能耗，功率只相當(dāng)于一個(gè)小夜燈（7w）。”
挑戰(zhàn)四：時(shí)間
新視野號(hào)會(huì)在宇宙空間飛行九年半的時(shí)間，普通相機(jī)在地球上需要小心護(hù)理才能保存如此長(zhǎng)的時(shí)間，更何況是在神秘難測(cè)的太空里？
“我們的系統(tǒng)會(huì)對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)，特別是輻射和熱脹冷縮，畢竟它是一個(gè)要服役九年半的攝像機(jī)。”
NASA給團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)到測(cè)試完畢的時(shí)間期限是三年，而團(tuán)隊(duì)只花了不到兩年（22個(gè)月）就完成了任務(wù)。如何讓攝像機(jī)經(jīng)歷九年多的飛行而依然正常運(yùn)作，時(shí)間是最大的敵人。不過他們終于做到了。
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(fèi)數(shù)年時(shí)間，而且還要考慮到燃料告罄的問題。但至少現(xiàn)在，Ralph已經(jīng)完成了拍攝冥王星的任務(wù)。Hardaway表示：
“從地球上看冥王星，它原來只是一個(gè)小小的像素點(diǎn)……不過現(xiàn)在，很開心能夠看到這些照片呈現(xiàn)在世人面前。”
via The Atlantic
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