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基特峰天文臺的天文學家正在嘗試引入一種自適應光學的替代方案——PPP矩陣天文望遠鏡。

基特峰國家天文臺

基特峰天文臺位於亞利桑那州索諾奧德姆國家亞利桑那州索諾蘭沙漠昆蘭山脈的基特峰，位於亞利桑那州圖森西南偏西88公里（55英里）處。它擁有二十多架光學望遠鏡和兩臺射電望遠鏡，是北半球最大的天文儀器聚集地之一。

在傳說中的邁爾望遠鏡和世界上最大的光譜儀在基特峰天文臺工作的背景下，WIYN望遠鏡並不那麼宏偉，可能會丟失。然而，它使用的最新技術使它與地球上最宏偉的天文學工具並列。

沙子和石頭

在整個星球上，地理和氣候條件最適合觀測天文學家的地方並不多。這是一個乾燥的智利阿塔卡馬沙漠，那裡有四個8.2米高的VLT天文臺巨人和一系列ALMA毫米望遠鏡。這是夏威夷的莫納基亞山，那裡的望遠鏡比地球上任何其他山峰都多，南極高地有10米長的南極望遠鏡。美國與墨西哥交界處的索諾拉沙漠也位於同一行：基特峰國家天文臺也位於此行列。

部分填充了 OTCCD 矩陣的 WIYN 望遠鏡陣列。正是在這種配置下（中心有九個矩陣，邊緣有四個矩陣），望遠鏡在頭兩年就工作了。今天，這一數字已增加到30人。

索諾拉是北美最大、最乾燥、最熱的沙漠之一，佔地幾個州。這裡住著木瓜印第安人，"託霍諾-奧達姆"，"沙漠人"，與皮馬人關係密切。基特峰（當地語言為洛利加姆）仍然神聖，但不如巴布克維瓦里峰稍遠一點。因此，與夏威夷原住民不同，他們最近封鎖了莫納凱亞建造一臺30米長的新望遠鏡，但半個多世紀前，印第安人以每英畝四分之一美元的價格租給了基特峰的土地。21世紀初簽署的新條約使這些條件生效，使望遠鏡現代化成為可能。天文臺的工作人員可以安全地計劃未來幾十年的工作，而不必擔心與印第安人的問題。附近城市的缺乏減少了天空的光汙染，海拔2000米的高度減少了天文臺上方的大氣厚度，乾旱的氣候每年提供約260個"乾淨"的無雲夜晚（72%）。今天，在基特峰的山坡上，像樹皮上的蘑菇一樣，26臺望遠鏡的"帽子"被緊緊地放置著。這座山對遊客開放，任何人，不一定是天文學家，都可以繞過這個地區。最主要的是不要製造噪音，這讓人想起有愛心的銘文："請保持安靜：白天天文學家睡覺。

不同大氣層對恆星影象的影響

在普通照片中，PPS幾乎被基於金屬-氧化物半導體互補結構技術的基質所取代。該技術允許將光敏探測器的晶體和矩陣以及數位電子裝置整合到一個晶體和矩陣中，以處理從中接收到的訊號。在 CMOP 矩陣中，訊號從多個畫素並行同時輸出。這尤其有助於避免等待展覽結束並實時獲取資料。然而，對於專業天文學來說，在某些情況下，使用好舊的PSU仍然更方便、更有利可圖，主要是因為高靈敏度水平的噪音非常低。

天線和後視鏡

邁爾環形望遠鏡以天文臺第二臺主任尼古拉斯·梅奧拉的名字命名，是基特峰最大的光學望遠鏡，也是世界上最大的20臺光學望遠鏡之一。其4米和15噸的主鏡子，雖然與最先進的裝置一起工作，仍然允許進行超級觀察。望遠鏡自20世紀70年代初以來一直在工作，並幫助研究遙遠星系的運動，揭示了暗物質在宇宙膨脹中的作用。

麥馬特皮爾斯太陽望遠鏡是世界上最大的日冕儀。他的鏡子安裝在一座30米高的塔下，在一口"井"裡，再向深60米的山深走去。這種"礦山"設計允許放棄二次鏡子，並消除了遮擋部分光通量的問題，使望遠鏡免受強風和溫度變化的影響。難怪在60年的工作，這個工具已經注意到太陽光譜線硼，氦氣，氟化物，水。

此外，凱特皮克還有兩臺射電望遠鏡，其中一臺是"非常長基線陣列"（VLBA）網路的一部分。該網路將位於美洲、夏威夷和德國的十幾個此類儀器組合在一起，作為一個單一的無線電干涉儀，具有超長（超過 8，000 公里）的基地和巨大的解析度。VLBA望遠鏡還參與了國際無線電天文方案更大的無線電干涉儀，其中一個肩部是俄羅斯的Spectre-R衛星，其軌道高度可達350，000公里。

WIYN不是山上最引人注目的望遠鏡，而是最年輕的望遠鏡："第一盞燈"是1994年看到的。他的鏡子直徑為3.5米，但在影象質量上，他很容易與6米高的邁爾爭論。WIYN可以被稱為基特峰的寶石，而望遠鏡本身的寶石是其不尋常的PZ矩陣，可以從根本上提高影象質量。

64 個正交矩陣陣列

逃跑的星星

曾幾何時，天文學家用來拍攝恆星和天體的光塑膠。PZD矩陣的出現在天文觀測中（如圖一樣）引發了一場真正的革命，但主要問題並沒有根本改變。事實上，天文物體是暗的，所以儘管望遠鏡的鏡子直徑很大，但它們需要長時間的曝光才能拍照。此外，他們是移動的，這成為一個問題，在這樣的拍攝。

恆星在天空中的日常運動可以透過與地球旋轉同步旋轉望遠鏡的加氫系統來補償。然而，有些扭曲是無法用這種方式補償的。所有地面光學望遠鏡都有相同的缺點：我們星球的多變大氣層不均勻和不可預知地折射來自遙遠天文物體的光波，模糊和扭曲生成的影象。

為了解決這個問題，望遠鏡要麼被帶出大氣層，要麼配備自適應光學（OS）系統。使用可變形的鏡子，透過控制系統的訊號改變幾何形狀，1000.0 允許部分補償地球大氣湍流造成的失真。作為反饋，1000億顆參考恆星——真正的或人造的，在大氣邊緣被鐳射束"點燃"，高度約為90公里。即使按照天文臺的標準，這項技術也相當昂貴，有時花費數十億美元。這種補償也有其侷限性：特別是，它在整個視野中遠非理想。因此，天文學家透過更便宜的替代品和改進來對抗影象退化的願望是可以理解的。

左右和上下

其中一個替代方案是正交影象傳輸（ORTHogonal傳輸CCD，OTCCD），這個想法是由保羅·謝赫特和他的麻省理工學院（MIT）同事在大約20年前提出的。回想一下，傳統的PCC矩陣（CCD）由一系列感光細胞組成，這些細胞透過記錄進入它們的光子來積累電荷。當曝光完成（只有這樣）時，將一致地一個接一個地讀取電荷。每行逐個單元的單元被傳輸到讀取器，讀取器將模擬訊號轉換為數字訊號。如果射程和 PPP 矩陣的輻射源移動，則其影象將"模糊"在多個細胞上。恢復其原始外觀幾乎是不可能的。

Cleva 是一個經典的 PCC 矩陣：吱吱聲由線性排列的多個快門組成。當交替（迴圈）讀取快門時，施加控制電壓，使累積的電荷（電子）在一個方向（且僅向一個方向）移動，就像在傳送帶上一樣。右邊是正交 OTCCD 矩陣的變體。其畫素已經由另一個幾何體的四個快門組成，允許在兩個垂直方向上移動電荷。

相比之下，在暴露期間，OTCCD 矩陣的電荷不僅會積聚在其單元格中，還可以向相鄰的單元格中移動 -- 左右和上下。這是由控制系統的命令完成的，該系統使用單獨的獨立感測器跟蹤一些參考星的位置（如 100 個 100 個 100 個參考星）。一旦系統注意到地標已移動，它將其運動擴充套件到相鄰畫素，並"強制"它們的所有電荷返回。每秒數十次，影象"浮動"，電荷跳轉到相鄰畫素，控制系統捕獲並返回到位。

這有助於補償大氣湍流、望遠鏡振動、跟蹤恆星的錯誤以及獲得最佳解析度的影響。第一個這樣的矩陣只有512×512個元素，但它們已經顯示出出色的結果：工具的角度解析度大大提高，訊號與噪聲的比率也增加了。下一代OTCCD已經是一整套矩陣——ORTHOgonal傳輸陣列。每一個都有自己的獨立電荷傳輸控制系統，可以使用自己的參考星，從而在整個視野中實現非常有效的小抖動補償。同時，OTA 不排除並行應用和自適應光學元件。同一臺WIYN望遠鏡還配備了一個O系統，其主要儀器ODI（一度成像儀）由30個OTA陣列，每個陣列64個矩陣，每個矩陣480 x 496畫素。

沉默和靈感

除了WIYN望遠鏡上的OTA矩陣陣列外，還有一個光譜儀和一個用於紅外波段觀測的攝像機，因此其觀測時間表提前幾個月完成也就不足為奇了。與他合作的天文學家的科學興趣非常廣泛：尋找和確認新的系外行星，詳細研究超新星的亮起，觀察遙遠的星系團和小行星的塵埃尾巴......

但是，WIYN望遠鏡不僅僅是科學家的工作。一些技術人員經常在這裡工作，他們監測他的病情，用液氮加油，夜間操作員幫助進行觀察：儀器太昂貴和複雜，無法將其委託給天文學家過夜。這項工作並不適合任何工作-你需要保持清醒一整夜，每20分鐘重新定位望遠鏡到一個新的點，並把過於反應迅速的學生從遙控器。但有些人甚至很高興：在這樣的觀察中，我們遇到了一個攝影師，他在休息時寫科幻書。寂靜和荒涼，荒山和近距離的空間總是鼓舞人心的。