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天体望眼镜观测范围扩大一个数量级需要微型机器人大军！

大学仕 2021-03-12 09:35

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在EPFL实验室中的一千个新开发的微型机器人，将很快部署在智利和美国的两台大型望远镜上。这些高精度仪器能够将光纤定位在1微米以内，将大大增加可收集的天体物理学数据的数量，并扩大我们对宇宙的了解。宇宙正在扩展，但是还有很多我们不知道的地方。传播速度有多快？为什么要加快过程，而重力应该将它们吸引到一起呢？暗物质和暗能量起什么作用？得益于EPFL设计的微型机器人，这些问题（对于当前的天体物理学研究至关重要）可能很快就会找到答案。

预计由EPFL科学家开发的这些微型机器人将使我们收集的天体物理学数据的数量和质量激增，从而扩展我们的知识。它由1,000个微型机器人组成，这些机器人最近制造并交付给了俄亥俄州立大学。随着时间的推移，它们将被装配到两架望远镜上：位于卡内基科学研究所的智利Las Campanas天文台的Irénéedu Pont望远镜，以及位于新墨西哥州阿帕基点天文台的Sloan Foundation望远镜，这是国际Sloan Digital Sky的一部分。

机器人将用于自动定位数百根光纤，以将望远镜对准太空中的物体。主要目标将是我们自己的银河系中的恒星。通过测量恒星的光度，科学家们可以计算出附近有黑洞或星团一部分的星系的“红移”（即发射光波长的增加），并确定它们的距离。这些测量结果将有助于充实SDSS的3D宇宙恒星和星系图。

制造过程中的一些微型机器人。

到目前为止，SDSS望远镜中的光纤都是手动放置的，这是一项艰巨而艰巨的任务，需要极高的精度。为了使望远镜能够观察天体，需要将数百根光纤放置在一块巨大的铝板上的孔中。没有错误的余地：每根光纤都必须定位到最接近的微米，以确保图像清晰对焦。按照目前的方法，要选择目标恒星并设计，制造和钻孔板块需要一个月的时间，然后将这些板块分配到天文台。然后，经验丰富的双手需要45分钟才能正确放置上千根光纤。更重要的是，在夜晚观察时，需要20分钟才能切换板，在此期间望远镜处于脱机状态。SDSS-V项目负责人Juna Kollmeier表示，瑞士机器人通过数量级的数量级扩展了这一过程，从而开启了大规模光谱时域探索的可能性。

定位机器人有望于今年秋天和明年年初在斯隆望远镜上投入使用，届时，观测到的恒星数量增加一倍和三倍。除了灵活性和准确性方面的巨大进步外，还希望大大增加我们可以观察到的物体的数量，这将使我们能够缩短观测时间，并使我们可以瞄准的恒星和星系的数量增加一倍或两倍。我们还将能够使用光谱学来观察可变宇宙的元素，例如爆炸的恒星。

该计划由EPFL的Astrobots小组牵头，该小组旨在促进天体物理学和机器人领域之间的协同作用。自2013年以来，这个跨学科小组一直在开发机器人系统，以提高天文观测的效率。到2019年末，该小组已经与密歇根大学和伯克利大学紧密合作，已经帮助建立了5,000个用于暗能量光谱仪（DESI）的机器人，该仪旨在更好地理解暗能量。

毫无疑问，DESI和SDSS将会扩大天文学家和天体物理学家的视野，从而在未来几年中形成更丰富，更详细的宇宙图。但这仅仅是开始：EPFL科学家已经在努力开发新一代的小型，同样坚固的微型机器人。这1,000个机器人在EPFL进行了设计和认证，并由瑞士公司Micro Precision Systems（MPS）使用Faulhaber提供的微电机建造和组装。

来源：贤集网

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