人類光學的巔峰，這臺32億像素的相機，正在繪制全宇宙的地圖

在這個智能手機動輒宣稱擁有一億像素的時代，我們對高像素似乎已經見怪不怪了。

但如果我告訴你，天文學家和工程師們花費了整整 20 年的時間，耗資近 7 億美元，在南美洲智利海拔 2682 米的帕穹山之巔，建造了一臺擁有 32 億有效像素的超級數碼相機呢？

你可能會覺得，這不就是造個大一點的單反嗎？

絕非如此。這臺相機不僅體積大到相當于一輛家用 SUV，重量接近 3 噸，而且它是人類有史以來建造的最大、最復雜、的光學儀器，它所屬的觀測設施，被命名為維拉·魯賓天文臺。

在過去，像哈勃或詹姆斯·韋伯這樣的頂級太空望遠鏡，它們的任務是“深情凝視”，死死盯住宇宙中極其微小的一個點，曝光幾十個小時，以看清宇宙極深處的細節，但維拉·魯賓天文臺的野心截然不同。它的任務是“瘋狂掃射”，它要在整整 10 年的時間里，每隔三四個晚上，就把整個極其廣袤的南半球星空全部拍攝一遍。

它不是在給宇宙拍靜態的“證件照”，它是在給全宇宙拍攝一部超高清、三維立體的全景大電影。

這臺相機的尺寸大約是 1.65 米 × 3 米，重量達到了驚人的 3000 公斤，它前方的第一塊透鏡直徑高達 1.57 米，這是人類有史以來為了光學儀器制造的最大的高性能透鏡。

它的核心，是極其脆弱的焦平面。

這個焦平面由 189 個極其昂貴的 CCD 傳感器像鋪瓷磚一樣無縫拼接而成，為了保證像素極其完美的平整度，這 189 塊傳感器的表面高低差被嚴格控制在了一根頭發絲直徑的十分之一以內，一旦有任何微小的形變，哪怕是由于重力引起的微米級彎曲，幾千萬美元的造價就會瞬間打水漂。

在太空中拍星星，最怕的就是“熱噪聲”，相機的電子元件在工作時會發熱，這種熱量在極度靈敏的傳感器上會變成一片雪花般的噪點，掩蓋住百億光年外極其微弱的星光。

為了消除這種干擾，LSST 相機的整個焦平面被封存在一個巨大的真空低溫恒溫器里，工作溫度常年保持在 零下 100 攝氏度。

如果你想把 LSST 相機拍出的一張全尺寸照片，以原分辨率無損地顯示出來，你需要足足 378 臺 4K 超高清電視機拼成一面巨大的電視墻！

它的解析力恐怖到什么程度？

科學家打過一個比方：如果把這臺相機放在月球上，它能極其清晰地拍到地球表面的一只高爾夫球，如果在地球上，它能在 24 公里外看到漂浮在空氣中的一粒灰塵。

但它真正的威力不在于拍地球，而是它極其夸張的視場，詹姆斯·韋伯望遠鏡看得很遠，但它的視野極小，像是一根吸管看天，而魯賓天文臺的視野大得驚人，它拍下的一張照片，可以覆蓋天空中相當于 40 個滿月大小的面積！

這就意味著，它只需要按幾百次快門，就能把整個南半球的夜空全部掃進硬盤里。

有了這臺終極相機，魯賓天文臺將執行一項人類歷史上極其宏大的觀測計劃，空間與時間遺產巡天，在傳統天文學中，星空被認為是極其永恒、靜止的，除了偶爾劃過的流星和幾十年一遇的超新星爆發，宇宙似乎是一幅掛在墻上的死寂油畫。

但事實完全不是這樣。宇宙其實極其熱鬧，甚至是狂暴的，每天晚上，都有成千上萬的恒星爆炸、黑洞吞噬天體、小行星在瘋狂亂竄。只是由于我們以前的望遠鏡視野太小、拍照太慢，這些轉瞬即逝的事件我們根本抓不住。

這就是魯賓天文臺要顛覆的地方，在未來的 10 年里，這臺巨獸將在每個晴朗的夜晚，瘋狂地搖頭晃腦。相機的快門每 15 秒鐘咔嚓一次，然后極其迅速地轉向下一片天空，它只需 3 到 4 個晚上，就能將整個可觀測的南天區全部掃描一遍。然后周而復始，長達 10 年。

這意味著人類將首次擁有整個南半球星空長達 10 年的時間序列圖像，你可以把它想象成在看一部宇宙的延時攝影，通過對比今天和三天前的照片，任何移動了位置的、變亮了的、變暗了的，甚至是突然冒出來的不明閃光，都將無所遁形！

天文學家預計，在魯賓天文臺全面開機后，它每天晚上將發現約 1000 萬個“瞬變事件”，人類對宇宙的認知，將從“靜態的照片”徹底跨入“動態的電影”時代。

除了尋找宇宙中轉瞬即逝的煙花，魯賓天文臺還肩負著物理學界最沉重的使命：破解暗物質與暗能量的終極謎團。

在我們的宇宙中，我們能看見的普通物質只占全宇宙總質能的 5%，剩下的 27% 是暗物質，它像看不見的骨架一樣把星系拉扯在一起，而高達 68% 的是暗能量，它像踩在宇宙膨脹油門上的腳，正在瘋狂地把整個宇宙撕裂。

我們看不見它們，該怎么研究？

答案是：引力透鏡，魯賓天文臺在這 10 年里，將拍攝和記錄超過 200 億個遙遠星系的高清圖像，雖然暗物質不發光，但當這 200 億個星系的光芒穿過宇宙中極其龐大的暗物質網時，暗物質的引力會使這些星系的形狀發生極其極其微小的扭曲。

魯賓天文臺的 32 億像素，就是為了極其精準地測量這 200 億個星系形狀上那種只有不到百分之一的扭曲形變，通過用超級計算機分析這海量的形狀扭曲，天文學家就能像倒模一樣，極其精確地反向繪制出整個宇宙中暗物質的三維分布圖！

不僅是仰望幾十億光年外的深空，魯賓天文臺還將低頭守望我們極其脆弱的地球家園。

過去的巡天望遠鏡雖然也能找小行星，但由于視野太小，很難在廣袤的夜空中將那些體積小、速度快、且極其暗淡的巖石全部揪出來，但在魯賓天文臺面前，整個太陽系將變得透明，由于它每隔幾天就會把天空掃一遍，小行星只要在天幕上稍微挪動一點位置，就會立刻被 32 億像素的相機捕捉到。

科學家預計，在長達 10 年的觀測中，魯賓天文臺將把太陽系已知小行星的數量增加 10 到 100 倍，它將發現大約 500 萬個小行星帶天體，以及極其遙遠、隱藏在太陽系邊緣柯伊伯帶的數十萬個冰凍天體。

由于這臺望遠鏡實在太強了，強到它引發了一場讓計算機科學家頭皮發麻的災難：數據海嘯，LSST 相機每晚要拍攝約 1000 張全尺寸高分辨率照片，一晚上產生的數據量，高達極其恐怖的 20 TB，在長達 10 年的壽命期內，魯賓天文臺將積累超過 60 PB的極其純凈的原始科學數據，這相當于幾千萬部高清電影的容量。

每天晚上，當望遠鏡拍下照片后，智利山頂的數據必須在幾秒鐘內通過其專用的光纜，跨越半個地球傳輸到美國的超級計算機中心。

面對這種規模的數據，人類的肉眼已經徹底報廢。即使全世界所有的天文學家不吃不喝天天看照片，也看不完它一天產生的數據。

所以，魯賓天文臺將極度依賴人工智能，AI 算法將被訓練成了極其不知疲倦的宇宙守夜人，它們將在幾十億個像素點中，瞬間剔除假信號，自動對星系進行分類，自動識別出超新星的類型，甚至能發現人類物理學從未定義過的全新天體現象。

當它的穹頂在帕穹山之巔緩緩打開，當那巨大的 8.4 米主鏡將第一束遙遠的星光反射進 32 億像素的傳感器時，人類天文學將邁入一個全新的紀元。