在這個(gè)智能手機(jī)動(dòng)輒宣稱擁有一億像素的時(shí)代，我們對(duì)高像素似乎已經(jīng)見怪不怪了。

但如果我告訴你，天文學(xué)家和工程師們花費(fèi)了整整 20 年的時(shí)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(tái)擁有 32 億有效像素的超級(jí)數(shù)碼相機(jī)呢？

你可能會(huì)覺得，這不就是造個(gè)大一點(diǎn)的單反嗎？

絕非如此。這臺(tái)相機(jī)不僅體積大到相當(dāng)于一輛家用 SUV，重量接近 3 噸，而且它是人類有史以來(lái)建造的最大、最復(fù)雜、的光學(xué)儀器，它所屬的觀測(cè)設(shè)施，被命名為維拉·魯賓天文臺(tái)。

在過(guò)去，像哈勃或詹姆斯·韋伯這樣的頂級(jí)太空望遠(yuǎn)鏡，它們的任務(wù)是“深情凝視”，死死盯住宇宙中極其微小的一個(gè)點(diǎn)，曝光幾十個(gè)小時(shí)，以看清宇宙極深處的細(xì)節(jié)，但維拉·魯賓天文臺(tái)的野心截然不同。它的任務(wù)是“瘋狂掃射”，它要在整整 10 年的時(shí)間里，每隔三四個(gè)晚上，就把整個(gè)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(tài)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(tái)相機(jī)的尺寸大約是 1.65 米 × 3 米，重量達(dá)到了驚人的 3000 公斤，它前方的第一塊透鏡直徑高達(dá) 1.57 米，這是人類有史以來(lái)為了光學(xué)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(gè)焦平面由 189 個(gè)極其昂貴的 CCD 傳感器像鋪瓷磚一樣無(wú)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(yán)格控制在了一根頭發(fā)絲直徑的十分之一以內(nèi)，一旦有任何微小的形變，哪怕是由于重力引起的微米級(jí)彎曲，幾千萬(wàn)美元的造價(jià)就會(huì)瞬間打水漂。

在太空中拍星星，最怕的就是“熱噪聲”，相機(jī)的電子元件在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，這種熱量在極度靈敏的傳感器上會(huì)變成一片雪花般的噪點(diǎn)，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(jī)的整個(gè)焦平面被封存在一個(gè)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(jī)拍出的一張全尺寸照片，以原分辨率無(wú)損地顯示出來(lái)，你需要足足 378 臺(tái) 4K 超高清電視機(jī)拼成一面巨大的電視墻！

它的解析力恐怖到什么程度？

科學(xué)家打過(guò)一個(gè)比方：如果把這臺(tái)相機(jī)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(chǎng)，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡看得很遠(yuǎn)，但它的視野極小，像是一根吸管看天，而魯賓天文臺(tái)的視野大得驚人，它拍下的一張照片，可以覆蓋天空中相當(dāng)于 40 個(gè)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(gè)南半球的夜空全部掃進(jìn)硬盤里。

有了這臺(tái)終極相機(jī)，魯賓天文臺(tái)將執(zhí)行一項(xiàng)人類歷史上極其宏大的觀測(cè)計(jì)劃，空間與時(shí)間遺產(chǎn)巡天，在傳統(tǒng)天文學(xué)中，星空被認(rèn)為是極其永恒、靜止的，除了偶爾劃過(guò)的流星和幾十年一遇的超新星爆發(fā)，宇宙似乎是一幅掛在墻上的死寂油畫。

但事實(shí)完全不是這樣。宇宙其實(shí)極其熱鬧，甚至是狂暴的，每天晚上，都有成千上萬(wàn)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(yuǎn)鏡視野太小、拍照太慢，這些轉(zhuǎn)瞬即逝的事件我們根本抓不住。

這就是魯賓天文臺(tái)要顛覆的地方，在未來(lái)的 10 年里，這臺(tái)巨獸將在每個(gè)晴朗的夜晚，瘋狂地?fù)u頭晃腦。相機(jī)的快門每 15 秒鐘咔嚓一次，然后極其迅速地轉(zhuǎn)向下一片天空，它只需 3 到 4 個(gè)晚上，就能將整個(gè)可觀測(cè)的南天區(qū)全部掃描一遍。然后周而復(fù)始，長(zhǎng)達(dá) 10 年。

這意味著人類將首次擁有整個(gè)南半球星空長(zhǎng)達(dá) 10 年的時(shí)間序列圖像，你可以把它想象成在看一部宇宙的延時(shí)攝影，通過(guò)對(duì)比今天和三天前的照片，任何移動(dòng)了位置的、變亮了的、變暗了的，甚至是突然冒出來(lái)的不明閃光，都將無(wú)所遁形！

天文學(xué)家預(yù)計(jì)，在魯賓天文臺(tái)全面開機(jī)后，它每天晚上將發(fā)現(xiàn)約 1000 萬(wàn)個(gè)“瞬變事件”，人類對(duì)宇宙的認(rèn)知，將從“靜態(tài)的照片”徹底跨入“動(dòng)態(tài)的電影”時(shí)代。

除了尋找宇宙中轉(zhuǎn)瞬即逝的煙花，魯賓天文臺(tái)還肩負(fù)著物理學(xué)界最沉重的使命：破解暗物質(zhì)與暗能量的終極謎團(tuán)。

在我們的宇宙中，我們能看見的普通物質(zhì)只占全宇宙總質(zhì)能的 5%，剩下的 27% 是暗物質(zhì)，它像看不見的骨架一樣把星系拉扯在一起，而高達(dá) 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(gè)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(tái)在這 10 年里，將拍攝和記錄超過(guò) 200 億個(gè)遙遠(yuǎn)星系的高清圖像，雖然暗物質(zhì)不發(fā)光，但當(dāng)這 200 億個(gè)星系的光芒穿過(guò)宇宙中極其龐大的暗物質(zhì)網(wǎng)時(shí)，暗物質(zhì)的引力會(huì)使這些星系的形狀發(fā)生極其極其微小的扭曲。

魯賓天文臺(tái)的 32 億像素，就是為了極其精準(zhǔn)地測(cè)量這 200 億個(gè)星系形狀上那種只有不到百分之一的扭曲形變，通過(guò)用超級(jí)計(jì)算機(jī)分析這海量的形狀扭曲，天文學(xué)家就能像倒模一樣，極其精確地反向繪制出整個(gè)宇宙中暗物質(zhì)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(tái)還將低頭守望我們極其脆弱的地球家園。

過(guò)去的巡天望遠(yuǎn)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(lái)，但在魯賓天文臺(tái)面前，整個(gè)太陽(yáng)系將變得透明，由于它每隔幾天就會(huì)把天空掃一遍，小行星只要在天幕上稍微挪動(dòng)一點(diǎn)位置，就會(huì)立刻被 32 億像素的相機(jī)捕捉到。

科學(xué)家預(yù)計(jì)，在長(zhǎng)達(dá) 10 年的觀測(cè)中，魯賓天文臺(tái)將把太陽(yáng)系已知小行星的數(shù)量增加 10 到 100 倍，它將發(fā)現(xiàn)大約 500 萬(wàn)個(gè)小行星帶天體，以及極其遙遠(yuǎn)、隱藏在太陽(yáng)系邊緣柯伊伯帶的數(shù)十萬(wàn)個(gè)冰凍天體。

由于這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡實(shí)在太強(qiáng)了，強(qiáng)到它引發(fā)了一場(chǎng)讓計(jì)算機(jī)科學(xué)家頭皮發(fā)麻的災(zāi)難：數(shù)據(jù)海嘯，LSST 相機(jī)每晚要拍攝約 1000 張全尺寸高分辨率照片，一晚上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，高達(dá)極其恐怖的 20 TB，在長(zhǎng)達(dá) 10 年的壽命期內(nèi)，魯賓天文臺(tái)將積累超過(guò) 60 PB的極其純凈的原始科學(xué)數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于幾千萬(wàn)部高清電影的容量。

每天晚上，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡拍下照片后，智利山頂?shù)臄?shù)據(jù)必須在幾秒鐘內(nèi)通過(guò)其專用的光纜，跨越半個(gè)地球傳輸?shù)矫绹?guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心。

面對(duì)這種規(guī)模的數(shù)據(jù)，人類的肉眼已經(jīng)徹底報(bào)廢。即使全世界所有的天文學(xué)家不吃不喝天天看照片，也看不完它一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

所以，魯賓天文臺(tái)將極度依賴人工智能，AI 算法將被訓(xùn)練成了極其不知疲倦的宇宙守夜人，它們將在幾十億個(gè)像素點(diǎn)中，瞬間剔除假信號(hào)，自動(dòng)對(duì)星系進(jìn)行分類，自動(dòng)識(shí)別出超新星的類型，甚至能發(fā)現(xiàn)人類物理學(xué)從未定義過(guò)的全新天體現(xiàn)象。

當(dāng)它的穹頂在帕穹山之巔緩緩打開，當(dāng)那巨大的 8.4 米主鏡將第一束遙遠(yuǎn)的星光反射進(jìn) 32 億像素的傳感器時(shí)，人類天文學(xué)將邁入一個(gè)全新的紀(jì)元。