چگونه نجوم به تکامل دوربین گوشی‌های هوشمند کمک کرد!

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، تصاویر نجومی اجرام آسمانی مانند ستاره‌ها، سیارات و کهکشان‌ها را با جزئیات خیره کننده به تصویر می کشند. این تصاویر الهام‌بخش عکاسان برای کشف تکنیک‌ها و به کارگیری تجهیزات جدید برای ثبت بهتر آسمان شب است. تصاویر نجومی علاقه به عکاسی نجومی را در بین علاقه‌مندان به عکاسی به طور عام برانگیخته است و منجر به توسعه ابزارها و نرم افزارهای تخصصی برای ثبت پدیده فضا شده است. جزئیات دقیق و مسحورکننده در تصاویر نجومی، عکاسان را ترغیب می‌کند تا عکس‌های با نوردهی طولانی، پردازش تصاویر و سایر روش‌های عکاسی پیشرفته را برای ثبت شگفتی‌های کیهان بیازمایند. در مجموع، تصاویر نجومی نقش مهمی در پیشرفت حوزه عکاسی ایفا کرده‌ و عکاسان را به پیش بردن مرزهای خلاقانه خود و ثبت زیبایی جادویی کیهان سوق داده‌اند.

فیل پلایت (Phil Plait) منجم آماتور یادداشتی را در نشریه علمی معتبر سایتیفیک‌آمریکن منتشر کرده که در اینجا آن را به ترجمه مریم فخیمی می‌خوانید: به عنوان یک بیننده، هر بار که تصویر نجومی فوق‌العاده شگفت‌انگیزی را می‌بینم، از زیبایی کیهان مبهوت می‌شوم. اما من به‌عنوان ستاره‌شناسی که در تمام مدت حیاتش، جهان را رصد کرده، وقتی این تصاویر را مشاهده می‌کنم، از این که می‌بینم فناوری بسیار پیشرفت کرده‌است، شگفت‌زده می‌شوم. اگرچه برای ثبت بهترین عکس‌ها از کیهان هنوز به رصدخانه‌های بزرگ زمینی و فضایی نیاز داریم، اما اکنون با نگه داشتن دوربین گوشی هوشمند خود روی چشمی تلسکوپ‌های معمولی می‌توان تصاویری به دست آورد که تا چند دهه پیش موجب شگفت‌زدگی اخترشناسان می‌شد.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

بیشتر بخوانید{$sepehr_key_111}

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

این برتری فوق‌العاده در ثبت عکس‌های لحظه‌ای نفس‌گیر از اعماق آسمان یا سلفی با دوربین کوچک تعبیه شده در گوشی هوشمندتان، تا حد زیادی مرهون اخترشناسانی است که از تلسکوپ‌های غول‌پیکر زمینی یا فضایی استفاده می‌کردند. به نظر می‌رسد اخترشناسان جزو اولین کسانی بودند که به قدرت دوربین‌های دیجیتال پی بردند. پس دفعه بعد که عکستان را در رسانه‌های اجتماعی منتشر کردید، فراموش نکنید که از ستاره‌شناسان هم تشکر کنید.

من در جوانی دوربین فیلمبرداری دستی داشتم. در دبیرستان دوربین عکاسی خریدم و به کمک آن توسط تلسکوپ عکس‌های نجومی می‌گرفتم. این کار سخت، پرهزینه و وقت‌گیر بود. مادرم به بوی زننده مواد شیمیایی عکاسی اعتراض داشت؛ اما علیرغم همه مشکلات، ثبت عکس‌های نجومی و سپس ظاهر کردن آن در تاریکخانه شخصی‌ام بسیار سرگرم‌کننده بود.

در آن زمان اخترشناسان حرفه‌ای از تکنیک‌های مشابهی استفاده می کردند، اما به جای فیلم‌های دوربین عکاسی، ازصفحات شیشه‌ای آغشته به مواد حساس به نور استفاده می‌کردند. پس از تکمیل رصدها، از مواد شیمیایی برای ظهورعکس‌ها استفاده می‌شد. مقاوم بودن مزیت بزرگ این نوع ثبت عکس بود. امروزه ما به آرشیوهایی دسترسی داریم که قدمتی بیش از یک قرن دارند. این مجموعه‌های گران قیمت قابلیت تکرار نداشتند و از سویی برخلاف تصاویر دیجیتال امروزی، با کلیک اشتباه حذف نمی‌شوند.
اما فرآیند عکاسی نجومی آنالوگ دشوار و کند بود. ذرات ریز و واکنش‌پذیر مواد شیمیایی که تصویر را ایجاد می‌کنند، خیلی حساس نیستند، بنابراین ساعت‌ها طول می‌کشید تا عکس‌ها ظاهر شوند. دیدن اجسام کم نور نیز دشوار بود. به دست آوردن اطلاعات علمی از این تصاویر سخت بود، زیرا اندازه‌گیری روشنایی یک جرم ثبت شده به این روش دشوار است و این تصاویر چندان دقیق هم نبودند. اما در آن زمان این بهترین انتخاب برای اخترشناسان بود، بنابراین ایرادات را تحمل می‌کردند.
در دهه 60 میلادی انقلابی در فناوری رخ داد. مهندسان آزمایشگاه بل دریافتند که نوع خاصی از نیمه هادی‌ها می‌توانند برای آشکارسازی نور استفاده شوند. آنان متوجه شدند آرایه‌هایی از این نیمه هادی‌ها می‌توانند جای فیلم عکاسی و صفحات شیشه‌ای را بگیرند تا یک آشکارساز حساس به نور ایجاد کنند که اکنون در قلب هر دوربین دیجیتالی تعبیه شده است.

مزیت بزرگ این آشکارسازها دیجیتالی بودن آن‌هاست. هنگامی که نور به آشکارساز برخورد می‌کند، به صورت یک ولتاژ در آرایه نیمه هادی ثبت و سپس به صورت یک عدد، پیکسل به پیکسل خوانده می‌شود. اعداد را می‌توان به راحتی ذخیره و در فواصل دور منتقل کرد.
با آشکارسازهای آنالوگ مانند فیلم سنتی دوربین عکاسی، هر عکسی که می‌گیرید یک جسم فیزیکی منحصر به فرد است. اگر بخواهید آن را با شخصی در مکانی دیگر به اشتراک بگذارید، باید آن را برای او ارسال کنید.اما یک تصویر دیجیتال را می‌توان بارها کپی و از طریق خطوط تلفن یا حتی امواج رادیویی به نقاط مختلف ارسال کرد. دیگر آشکارسازهای دیجیتال را می‌توان با تغییر ترکیب نیمه‌هادی‌های تشکیل دهنده برای مشاهده طیف‌های مختلف نور ساخت که امکان ایجاد تصاویر دیجیتالی در طیف مادون قرمز، فرابنفش و سایر خطوط طیف الکترومغناطیسی را فراهم می‌کند .

این آشکارسازهای نیمه هادی بسیار حساس‌تر از آشکارسازهای شیمیایی هستند. رصد دقیق تصاویر نجومی که ممکن است ساعت‌ها با فیلم طول بکشد را می‌توان در عرض چند دقیقه با یک دوربین دیجیتال انجام داد. ستاره‌شناسان و مهندسان صنعت فضایی – و جاسوسی فضایی- خیلی سریع متوجه این موضوع شدند.
در سال 1976 اداره ملی شناسایی آمریکا، ماهواره جاسوسی Keyhole-11 KENNENرا پرتاب کرد. این ماهواره اولین ماهواره‌ای بود که از آشکارسازهای تمام دیجیتال بهره برد.

از دوربین ربات سطح‌نوردی که در مریخ است، تا یک ماهواره در حال گردش به دور زمین و یک تلفن هوشمند، درهمه این دستگاه‌ها نور به اعداد تبدیل می‌شوند. نتایج را می‌توان به صورت ریاضی نیز پردازش کرد. در نهایت این بازی نور و اعداد به نفع ستاره‌شناسی پایان یافت. تصویر به آرایه‌ای از اعداد تبدیل شد، یک شبکه دو بعدی که روشنایی‌های آسمان را پیکسل به پیکسل نشان می‌داد.
با گذشت زمان درخشندگی برخی از ستارگان در آسمان تغییرنامحسوسی می‌کند. این تغییر به برخی از ویژگی‌های ستارگان، از جمله جرم و فاصله آن‌ها بستگی دارد. بنابراین اندازه‌گیری تغییرروشنایی ستارگان، این ویژگی‌ها را بطور دقیق آشکار می‌کند. با این حال، اندازه‌گیری تغییرات کوچک از روی یک عکس بسیار دشوار است. با فناوری دیجیتال، این کار بسیار ساده‌تر شد. با افزایش حساسیت آشکارسازها، نور بسیار بیشتری ثبت شده و اندازه گیری‌ها ساده‌تر می‌شود. آشکارسازها بسیار دقیقند، زیرا فوتون‌ها را می‌شمارند. بنابراین اخترشناسان می‌توانند اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق‌تری از روشنایی ستاره به دست آورند.

شگفت‌انگیزاست که بدانید، علیرغم اینکه این فناوری پیشرفت کرده، هنوز هم دائماً در حال ارتقا است. در ابتدا آشکارسازها کوچک بودند و بخش کوچکی از آسمان را پوشش می‌دادند. اکنون موزاییک‌های عظیم آشکارسازها را می‌توان به تلسکوپ‌های غول‌پیکر متصل کرد تا هر شب بخش‌های بزرگی از آسمان را جستجو کنند. اخترشناسان با استخراج داده‌ها قادرند سیارک‌ها، ستاره‌های در حال انفجار، ستارگانی که توسط سیاه‌چاله‌ها بلعیده شدند و حتی سیاره‌ای پنهان در منظومه شمسی را بیابند.

کاربرد آشکارسازها فراتر از ثبت تصاویر زیباست. این آشکارسازها تأثیر عمیقی در اخترشناسی داشتند: اندازه‎گیری تغییرات کوچک در نور ستاره‌ها منجر به درک بهتر ماده تاریک شد. رصد انفجار ابرنواخترها در فاصله میلیاردها سال نوری از ما منجر به کشف انرژی تاریک شد. آشکارسازهای دیجیتال در تلسکوپ فضایی جیمزوب که از نور ستارگان تغذیه می‌شوند، به ما کمک می‌کنند اجرام را در کیهان اولیه ببینیم و درک درست‌تری از تشکیل اولین کهکشان‌ها بدست آوریم .

همه این‌ها ارتباط مستقیمی با گوشی هوشمندی شما دارد. بسیاری از این گوشی‌ها با اپتیک و نرم‌افزاری عرضه می‌شوند که به شما امکان می دهد تا عکس‌های چشمگیری از آسمان بگیرید. اگرچه این تصاویر با آنچه که توسط رصدخانه‌های چند میلیارد دلاری ثبت می‌شود قابل مقایسه نیست، اما آن‌ها به شما تعلق دارند. پس تلاش کنید با دوربین گوشی هوشمندتان تصاویر جذابی از آسمان بگیرید.