詹姆斯·韦伯望远镜令人惊叹的新图像背后的技术
迄今为止最详细的太空图像是詹姆斯·韦伯望远镜上几个关键成像技术的结果。2022年7月14日，杰克·赫兹
本周，科学界一直在谈论新发射的詹姆斯·韦伯望远镜的首批图像。望远镜拍摄的照片可以被视为人类有史以来在深空拍摄的最详细、最非凡、最美丽的照片之一。
詹姆斯·韦伯望远镜拍摄的新兴恒星托儿所。图片由美国国家航空航天局和STScI公司
其他世界图像的关键是望远镜上的几种先进技术，所有这些技术共同作用，生成以前从未见过的详细图像。
在本文中，我们将研究詹姆斯·韦伯望远镜上的一些成像硬件，以更好地了解该望远镜是如何提供如此令人兴奋的结果的。
近红外相机（NIRCam）
詹姆斯·韦伯望远镜上使用的主要成像器是该设备的近红外相机（NIRCam）。
NIRCam由亚利桑那大学的一个团队建造，用于检测0.6至6微米红外波长范围内的光。该成像仪的目标是探测起源于形成最早过程中的恒星和星系以及柯伊伯带遥远区域的恒星的光。
NIRCam模块同时覆盖相邻的场。图片由NASA和STSci提供
为了对难以检测的物体进行成像，NIRCam配备了许多冠状图。这些设备可以阻挡来自较亮物体的光线，从而可以对附近较暗和较暗的物体进行成像。
在较低级别上，NIRCam具有十个碲化汞镉（HgCdTe）探测器阵列，这些探测器阵列捕获图像，类似于传统数码相机中的电荷耦合器件（CCD）。
从架构上讲，NIRCam由两个几乎相同、完全冗余的模块组成，每个模块都指向天空中相邻的视场。这两个模块可以同时使用，可以同时观察短波长通道（0.6–2.3μm）和长波长通道（2.4–5.0μm）。
这些工具加在一起，使詹姆斯·韦伯的主成像器成为一个强大的工具，可以捕捉宇宙中许多最遥远、最暗淡物体的前所未有的图像。
近红外光谱仪（NIRSpec）
詹姆斯·韦伯望远镜上最令人兴奋的成像硬件之一是近红外光谱仪（NIRSpec）。
NIRSpec可以最好地描述为一种多目标、近红外光谱仪，这是一种将入射光分解为单个颜色成分以进行更详细分析的设备。詹姆斯·韦伯望远镜使用NIRSpec探测近红外波长，以研究恒星的形成和遥远星系的化学成分。
微型快门的工作原理。图片由NASA和STSci提供[点击放大]
NIRSpec最令人印象深刻的技术成就之一是该设备的先进微快门组件，这是一种使NIRSpec可以同时观察100多个物体的工具。
微型快门组件由四个1.5英寸的正方形组成，每个正方形都有自己的62000个微型快门阵列。百叶窗是100µm x 200µm的矩形，可以选择性地打开和关闭，只捕获NIRSPec探测器目标物体的光。从这里，光线被聚集成一个单一的、强烈的点，捕捉到尽可能好的图像。
阵列本身是由氮化硅晶片制成的，百叶门上排列着磁条，磁条位于带电的金属盒内。门的物理打开和关闭是通过向每个快门施加电荷和相应的磁极化来实现的。
在静止状态下，磁铁扫过百叶窗，排斥门上的磁条，并将它们全部推开。然后，电子控制器向希望关闭的百叶窗施加电压，改变它们的磁极化，并在磁铁第二次通过时关闭门。
通过这种方式，微快门系统可以确保唯一打开的门是与NIRSpec计划观察的对象对齐的门。
对其他世俗形象的洞察
詹姆斯·韦伯望远镜在其短暂的使用时间内已经产生了一些非凡的图像，这完全归功于机载的创新成像技术。
虽然这篇文章只触及了詹姆斯·韦伯所能提供的东西的表面，但不用说，望远镜团队所开发的成像技术是人类有史以来最好的成像技术之一。
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