哈勃望远镜照相原理

WFPC2的每台照相机每架都会使用它们的4 WFPC2的每台照相机每架都会使用它们的4块滤光片格 的每台照相机每架都会使用它们的 拍摄两张照片，以此来消除照片中的宇宙线。 雪花” 拍摄两张照片，以此来消除照片中的宇宙线。 “雪花” 就是宇宙线和CCD相撞的时候所产生的， CCD相撞的时候所产生的 就是宇宙线和CCD相撞的时候所产生的，而宇宙射线是 以接近光速运动的原子核。每次宇宙线撞上CCD CCD的时候 以接近光速运动的原子核。每次宇宙线撞上CCD的时候 就会留下一道痕迹，干扰我们想要拍摄的影像。 就会留下一道痕迹，干扰我们想要拍摄的影像。幸运的 宇宙线是随机的， 是，宇宙线是随机的，因此它们在两张不同的照片上会 留下不同的痕迹。 留下不同的痕迹。所以只要比较两张不同的照片就可以 去除这些恼人的宇宙“涂鸦” 去除这些恼人的宇宙“涂鸦”。
பைடு நூலகம்
首先，宇宙射线和其他噪音会出现在拍摄的照片中。这个我们下面会想办法 把它们去掉。 其次，我们现在看到仅仅是来自PC1的图像，一会儿还要处理3架WF相机的图 像。 再次，我们现在看到是每架相机能拍摄的4种颜色中的一种。就像电视机的色 彩是由红、绿、蓝组成的一样，最终的照片也是综合不同颜色滤光片的照片而成 的。不同的原子会在特定的波长上发出特有的辐射，因而具有特殊的颜色
照片的右上角为什么会少了一块？
WFPC2事实上是由4架相机组成的——3架大视场照相机（WF）和1架行星照相机（PC1）
下面我们来看一下哈勃照片的诞生 过程
不同的原子会在特定的波长上发出特有 的辐射，因而具有特殊的颜色。 的辐射，因而具有特殊的颜色。这使得 天文学家可以只拍摄某种原子所发出光 线的照片。对于鹰状星云的照片， 线的照片。对于鹰状星云的照片，WFPC2 使用的滤光片使得它可以拍摄来自氢原 使用的滤光片使得它可以拍摄来自氢原 硫离子以及电离氧所发出光线的照 以及电离氧 子、硫离子以及电离氧所发出光线的照 而第4片滤光片则只能让恒星所发出 片，而第4片滤光片则只能让恒星所发出 的光通过 通过。 的光通过。
首先在两张照片中找出那些只在其中某一张照片中才出现的宇宙线痕迹并且删除它们。然 后合并这两张已经没有“雪花”的照片，以此来提高图像信噪比。当然与此同时还有一些 诸如“暗流”、“平场”以及“电荷转移效率”等和仪器本身性质有关的改正需要做。虽 然已经做了这么多处理工作，不过还是会有一些宇宙线和瑕疵需要进一步的处理
缝合
对氢原子和硫离子所拍摄的照片也要进行类似地处理。 它们之间会有细微的不同。比较不同原子所发出的光线使得 我们不仅能得到一张漂亮的照片，还能告诉我们许多其中有 用的物理细节。
氢离子
硫离子
为了体现出这些照片的不同，最好的办法就是不同的照片使用不同 的颜色，这样也可以显现出鹰状星云不同区域物理性质的不同。
前言
自1990年发射上天以来，哈勃空间望远镜向 1990年发射上天以来， 年发射上天以来 世人奉献了无数壮观的宇宙画面。 世人奉献了无数壮观的宇宙画面。这些照片不仅 被刊登在了报纸、 被刊登在了报纸、杂志以及几乎每本天文学教科 书上，它们还出现在了唱片封面、广告、 书上，它们还出现在了唱片封面、广告、T恤、咖 啡杯以及电影场景中。 啡杯以及电影场景中。这些照片也激起了公众对 天文学的空前兴趣，由此产生的对世俗文化的冲 天文学的空前兴趣， 击是近代其他任何一架天文仪器所无法比拟的。 击是近代其他任何一架天文仪器所无法比拟的。 我们一起来揭开“哈勃” 我们一起来揭开“哈勃”照片诞生的秘密 ……
上图是彻底清理完之后的PC1照片。
这是另外3张处理完 的由另外3架相机使用电离 氧滤光片所拍摄的照片，是 最终照片。而且已经经过了 方向的调整
拼接
类似于透过放大镜看东西，每张照片都有不同程度的扭曲变形。 类似于透过放大镜看东西，每张照片都有不同程度的扭曲变形。为了 把这4张由不同相机拍摄的照片精确地拼接成一幅图像， 把这4张由不同相机拍摄的照片精确地拼接成一幅图像，就必须要测量 并且修正这些扭曲和变形。一旦完成这一步骤， 并且修正这些扭曲和变形。一旦完成这一步骤，4幅照片就可以完美地 合成出一张鹰状星云在电离氧滤光片下的照片了。 合成出一张鹰状星云在电离氧滤光片下的照片了。
寻找残留的宇宙射线和其他瑕疵的一个办法是比较使用4个 不同滤光片所拍摄的4幅图像。另一个方式则是把图像和恒 星图像的轮廓进行比较。如果某个亮点的轮廓和恒星的不 一样，那么就有可能是需要清除的漏网宇宙线或者是其他 瑕疵。
上图显示的就是用白色标记出的残留亮点，用红色背景 是为了让瑕疵更容易显现出来。
彻底清理
哈勃望远镜的第一张照片
鹰状星云
1995年 1995年4月1日哈勃空间望远镜上的 大视场和行星照相机2 WFPC2） 大视场和行星照相机2（WFPC2）拍摄了 鹰状星云的照片。 鹰状星云的照片。就像普通的数码相机 一样，WFPC2也使用电荷耦合器件 CCD） 也使用电荷耦合器件（ 一样，WFPC2也使用电荷耦合器件（CCD） 而不是胶卷来记录影像。CCD是一个由光 而不是胶卷来记录影像。CCD是一个由光 敏器件组成的阵列， 敏器件组成的阵列，其中最小的单元被 称为“像素” 称为“像素”。而它的作用则是把接收 到的光信号转化成电信号。 到的光信号转化成电信号。 WFPC2的视场大约包含了1600× 的视场大约包含了1600 WFPC2的视场大约包含了1600×1600 个像素，这使得它大致相当于一台250 250万 个像素，这使得它大致相当于一台250万 像素的数码相机。虽然WFPC2 WFPC2所拍摄的图 像素的数码相机。虽然WFPC2所拍摄的图 像也不是真彩色的， 像也不是真彩色的，但是它所能看到的 景象比起彩色胶卷来更接近于肉眼。 景象比起彩色胶卷来更接近于肉眼。
氧离子
氢原子
硫离子
氢分子 气体
照片中手指状的气体柱中正在形成年 我们看到的是鹰状星云中一部分浓 轻的恒星。 轻的恒星。这些恒星胚胎会从周围的星云 密的氢分子气体和尘埃云。 密的氢分子气体和尘埃云。照片上下 中汲取物质不断生长，但是 中汲取物质不断生长，。 （照片上方不 的跨度大约是4光年。 的跨度大约是4光年 但是（ 可见的）新生恒星所发出的紫外光会“ 可见的）新生恒星所发出的紫外光会“蒸 星云中的气体， 发”星云中的气体，并且造就了这些柱状 的结构。 的结构