看得更寬廣!新一代太空望遠鏡靈感來自龍蝦眼

 |2021.11.10
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新世代X光望遠鏡天文望遠鏡,改善長久來視野不足問題,背後大功臣竟然來自「龍蝦眼睛」。圖/unsplash

【本報綜合外電報導】太空望遠鏡是觀測太空、黑洞形成等必備工具,但視野(field of vision)一直都不夠寬闊,很容易錯過一些突發事件,近年則有了突破。科學家從「龍蝦眼睛」找到靈感,設計出新一代X光望遠鏡,大幅拓寬視野。

龍蝦視覺系統

《百科知識》文章指出,龍蝦靠反射視物,而非折射。這種動物的眼睛長在觸角根部,裡面有成千上萬塊方形晶體,可以將光線反射回去。這些晶體是龍蝦的感光系統,全部由平面與直角構成,和人類彎曲的視網膜與圓錐細胞截然不同。這使得龍蝦的眼睛可以將一定角度的小入射角光線(或稱小掠角光線)加以反射。龍蝦捕捉某一物體(如海床上的獵物)發出的反光時,所有入射光線的反射角度保持一致,便可以聚集在焦點上。大大幫助龍蝦在混濁水體中看清東西。

圖/unsplash

龍蝦眼成像設備接收的,是物體反射回設備的X射線,而不是穿透物體的射線。感光系統收集這些反射射線,聚攏到焦點上,繼而聚焦成像。這樣的設備省去了收集各方位散射光線的麻煩。它能將所有反射光集中在一定區域內,因而提高了感應精確度,效率非凡。

龍蝦眼成像設備可以輕鬆「看透」水泥,木材和7.5厘米厚的鋼板,當然,解析度仍不算理想。圖像解析度不高,不過用來探測貨箱中的物品還是足夠了。另外,由於感光系統聚焦X射線時更加高效,達成同等成像水平能耗更小。這說明,比起現用系統,新設備用於探測人體時安全性更高,放射傷害更小。

X射線

同無線電波和可見光一樣,X射線也是種電磁能。有些材料會吸收X射線,有些則將它反射回去,還有一些材料會使X射線透過時產生折射,也就是令X射線的射出角度與入射角不同。

典型的X射線系統包括一台X射線發生器和一套探測媒介(即一套感光系統)。發生器用於產生X射線。需要成像時,X射線打向受測物體,有些穿透過去產生折射,有些被物體吸收,有些則反射回來。其中,穿透物體的射線將被感光系統「看見」。

這套系統本身沒有問題,但不夠理想。首先,穿透物體的X射線折射角度差異很大,感光系統進行聚焦時效率極低。第二,由於折射降低了系統工作效率,感光系統只能收集高能X射線用以成像,而高能X射線向來難與「安全」兩字掛鈎。

龍蝦視覺系統文字來源:百科知識

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