NASA出品！36像素的傳感器

來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，謝謝

編輯：感知芯視界 Link

雖然 NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡正在幫助天文學(xué)家在距地球 150 萬公里處拍攝122 兆像素的照片，但該機(jī)構(gòu)的最新相機(jī)僅用 36 像素即可實(shí)現(xiàn)突破性的太空科學(xué)。是的，36 像素，而不是 36 兆像素。

X 射線成像和光譜任務(wù) (XRISM)，發(fā)音為“crism”，是 NASA 和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu) (JAXA) 之間的合作項(xiàng)目。該任務(wù)的衛(wèi)星于去年九月發(fā)射進(jìn)入軌道，此后一直在宇宙中尋找一些最復(fù)雜的科學(xué)問題的答案。該任務(wù)的成像儀器 Resolve 具有 36 像素圖像傳感器。

這個(gè)六乘六的像素陣列每邊尺寸為 0.2 英寸（五毫米），與Apple iPhone 15 和 15 Plus中的圖像傳感器沒有太大區(qū)別。這些智能手機(jī)的主攝像頭尺寸為 8 x 6 毫米，但像素為 48 兆像素。那是 48,000,000 像素，僅比 36 略多一點(diǎn)。

像索尼 a7R V這樣的全畫幅相機(jī)怎么樣，這是首選的高分辨率無反光鏡相機(jī)？該相機(jī)的像素超過 60 兆像素，可拍攝 9,504 x 6,336 像素的圖像。該圖像傳感器共有 60,217,344 個(gè)像素，是 XRISM Resolve 成像器像素?cái)?shù)的 1,672,704 倍。

此時(shí)，我們有理由想知道：“科學(xué)家們能用 36 個(gè)像素看到什么？”事實(shí)證明，數(shù)量相當(dāng)多。

Resolve 可檢測(cè)“軟”X 射線，其能量比可見光波長(zhǎng)高出約 5,000 倍。它研究了宇宙最熱的區(qū)域、最大的結(jié)構(gòu)和最大質(zhì)量的宇宙物體，如超大質(zhì)量黑洞。雖然它可能沒有很多像素，但它的像素非常出色，可以產(chǎn)生從 400 到 12,000 電子伏特的豐富光譜的視覺數(shù)據(jù)。

“Resolve 不僅僅是一臺(tái)相機(jī)。它的探測(cè)器會(huì)測(cè)量照射到它的每條 X 射線的溫度，”美國(guó)宇航局戈達(dá)德 XRISM 項(xiàng)目科學(xué)家布萊恩·威廉姆斯 (Brian Williams) 解釋道。“我們將 Resolve 稱為微熱量光譜儀，因?yàn)樗?36 個(gè)像素中的每一個(gè)都在測(cè)量每束傳入 X 射線傳遞的微量熱量，使我們能夠以前所未有的細(xì)節(jié)查看構(gòu)成源的元素的化學(xué)指紋?！?/p>

換句話說，傳感器的 36 個(gè)像素中的每一個(gè)都可以獨(dú)立、準(zhǔn)確地測(cè)量特定波長(zhǎng)光的溫度變化。該傳感器根據(jù)其吸收的 X 射線來測(cè)量每個(gè)像素的溫度變化，從而使其能夠測(cè)量單個(gè)電磁輻射粒子的能量。

這些數(shù)據(jù)包含大量信息，科學(xué)家可以利用這些 X 射線了解有關(guān)非常遙遠(yuǎn)物體的大量信息。

Resolve 可以精確地檢測(cè)特定波長(zhǎng)的光，從而可以檢測(cè)目標(biāo)內(nèi)各個(gè)元素的運(yùn)動(dòng)，“有效地提供 3D 視圖”。該相機(jī)可以探測(cè)遙遠(yuǎn)星系團(tuán)內(nèi)的氣體流動(dòng)，并跟蹤超新星爆炸碎片中不同元素的行為。

36 像素圖像傳感器在科學(xué)操作過程中必須處于極冷狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)這一令人難以置信的壯舉。

攝像師可能會(huì)在無反光鏡相機(jī)上安裝一個(gè)風(fēng)扇，以在高分辨率視頻錄制期間保持其涼爽。然而，對(duì)于像 Resolve 這樣的樂器來說，風(fēng)扇是不夠的。

使用六級(jí)冷卻系統(tǒng)，傳感器被冷卻至 -459.58 華氏度（-273.1 攝氏度），僅比絕對(duì)零值高 0.09 華氏度（0.05 攝氏度）。順便說一下，宇宙本身的平均溫度約為-454.8華氏度（-270.4攝氏度）。

“Resolve 儀器利用戈達(dá)德在過去幾十年發(fā)明和完善的技術(shù)，讓我們能夠更深入地了解 X 射線發(fā)射物體的構(gòu)成和運(yùn)動(dòng)，”凱利繼續(xù)說道。

XRISM 和 Resolve 提供天體物理學(xué)史上最詳細(xì)、最精確的 X 射線光譜數(shù)據(jù)。他們僅用三打像素，就繪制了人類理解宇宙的新路線（并結(jié)束了百萬像素競(jìng)賽）。

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審核編輯 黃宇