如何將世界最大相機從加州實驗室運往安第斯山頂

一臺價值數百萬美元的數碼相機可能會徹底改變天文學。但首先它需要攀登半個地球之外的山峰

一名工人用手電筒照亮維拉·C·魯賓天文臺的相機。

J. Ramseyer Orrell/SLAC 國家加速器實驗室/NOIRLab (CC BY 4.0)

如果一切按計劃進行,到明年年底,維拉·C·魯賓天文臺將開始其為期 10 年的太陽系、銀河系及更遠星系的巡天觀測。它在南半球天空的巨大眼睛是一個 32 億畫素的相機,其尺寸和重量與一輛小型汽車相當。按質量和畫素解析度計算,它是地球上最大的數碼相機。它將從智利北部塞羅帕穹山頂掃描宇宙。

只有一個問題:這臺精密而重達近三公噸的機器目前位於舊金山灣上方的山丘中,距離約 10,000 公里,其建造者在那裡對其進行了最終測試。在未來幾周內,這臺精密工程相機將開始一次緊張的洲際航行,它將透過貨機空運、卡車運輸,並小心翼翼地護送到蜿蜒的山路上。

這項艱鉅的後勤工作落在了工程學一個鮮為人知但至關重要的子領域成員身上,該領域致力於在運輸過程中保持價值數百萬美元的天文硬體完好無損。魯賓天文臺和 SLAC 國家加速器實驗室的工程師 Margaux Lopez 說:“這是一個非常明顯且可見的時刻,可能會出錯”,她負責這項工作。


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魯賓相機的旅程始於矽谷的一個潔淨室,SLAC 將在那裡為相機配備鋼和鋼絲繩外骨骼。SLAC 和魯賓工程師 Martin Nordby 說:“它基本上是一個框架坐在另一個框架的彈簧上。” 這個防護罩將使相機保持在標準集裝箱的範圍內,並保護其精密的內部結構免受振動。然後,在五月份的兩天內,SLAC 人員將把相機的集裝箱和 49 箱裝置開車運到舊金山國際機場,在那裡所有東西都將被裝上一架租用的波音 747 貨機,進行 16 小時的飛行,前往智利聖地亞哥的阿圖羅·梅里諾·貝尼特斯國際機場。

魯賓團隊相對幸運:其他正在開發中的望遠鏡的部件,也註定要前往智利異常晴朗天空下的天文臺,必須花費數週時間在海上運輸。當弗雷德·揚亞毫米波望遠鏡從德國向智利運送其五層樓高的 支撐結構(太大而無法裝入貨運飛機)時,它將不得不透過經比利時安特衛普的散貨貨船進行運輸。

極大望遠鏡 (ELT) 的 巨型鏡片 也正在走從歐洲到智利的海運路線。歐洲南方天文臺的工程師 Hervé Kurlandczyk 說:“從歷史上看……我們幾乎所有東西都透過飛機運輸,但對於 ELT 的新型尺寸,飛機要麼不夠大,要麼成本高得離譜”,他負責 ELT,但沒有參與魯賓專案。

無論路線或運輸方式如何,物理損壞始終是一個威脅。顧名思義,天文學需要世界上最精密的部件。從道路上的顛簸到空中的湍流,任何因素都可能使敏感的電子裝置晃動或使精心放置的部件錯位。鏡片,包括 2019 年運抵智利的 魯賓的鏡片,可能需要冷藏和溼度控制,否則可能會損壞其鍍膜。

運輸帶來了其他可能的麻煩,任何有國際航運經驗的人都熟悉這些麻煩。惡劣天氣和其他意外事件可能會改道或阻止運輸。幾年前,溝通不暢導致運載 西蒙斯天文臺 部分裝置的集裝箱船在智利海岸外拋錨停泊了兩週,讓天文臺工作人員在港口摸不著頭腦。即使是天文臺也需要清關,尤其是在離開美國時;例如,美國製造的天文儀器可能會遇到旨在將先進光學技術保留在該國境內的 政府出口管制

所有這些擔憂意味著工程師們試圖“儘可能地控制整個鏈條的每一步”,Kurlandczyk 說。儘管聖地亞哥與舊金山位於赤道的另一側,但 SLAC 將繼續監督相機在智利境內的運輸。一旦 747 降落,其貨物將被裝載到由九輛車組成的車隊中——每輛車都類似於用於運輸飲料的簾布卡車,並配備了空氣懸架,以額外防止振動。車隊前往塞羅帕穹山腳下的六小時公路旅行將是前往天文臺山頂的最艱苦旅程的序幕。

魯賓天文臺/NOIRLab/NSF/AURA/H. Stockebrand (CC BY 4.0)

最後一段路程將是 35 公里,沿著蜿蜒曲折的土路和之字形彎道向上行駛。道路將狹窄而危險,山頂的天文臺一次只能接收一輛卡車,因此整個過程將需要三天時間,每天三輛卡車。而運載相機本身的卡車,前後由天文臺車輛護送,行駛速度將不超過每小時 10 公里。Lopez 說,相機的上升將花費五個小時才能完成通常其他貨物大約 90 分鐘的行程。

Lopez 和她的同事可以感到欣慰的是,他們已經使用與望遠鏡部件質量相同的假人練習了幾乎每一步的行程。他們已將這些重物裝載到卡車中,在舊金山半島的高速公路上以及智利的道路上上下行駛;他們甚至排練了從加利福尼亞到智利的飛行。

Lopez 說:“我們每次處理一些事情時,基本上都是第一次做。” “我們花費了大量精力來找出在用價值 2500 萬美元的光學器件進行這些精細程式之前,用不太脆弱的東西練習這些精細程式的方法。”

相機的六天旅程已經準備了五年多。“這必須奏效。它必須成功。我們不能在途中損壞任何東西或丟失任何東西,或者——選擇你最喜歡的失敗模式”,Lopez 說。“但我們有一個非常可靠的後勤計劃,我們已準備就緒。”

Rahul Rao 是一位常駐倫敦的自由科學作家,報道物理學、空間、技術及其相互交叉以及與其他一切交叉的領域。他喜歡蛇、老式型別小說、火車和經典神秘博士,排名不分先後。

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