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2025-10-18 0
32亿像素之眼，地面巡天的全球最大数码相机，核心却是电子垃圾？
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2025年10月17日 22:35 1
cc
最近天文圈有个大动静。
位于智利安第斯山脉的薇拉·C·鲁宾天文台，放出了全球最大数码相机拍摄的首批宇宙照片。
这台相机光是听参数就够震撼：32亿像素，一张图要400块4K超高清电视拼起来才能完整展示。
重量跟小汽车差不多，足足3吨。
可让人意外的是，撑起这台“观天巨眼”的核心部件。
竟然是在消费电子圈被调侃成“电子垃圾”的CCD芯片。
一边是探索宇宙的尖端设备，一边是被市场淘汰的老旧技术，这反差背后到底藏着啥原因？
天文为啥选CCD
要搞懂这事，得先说说CCD到底是啥？
它的全称是电荷耦合元件，本质就是相机里负责“抓光成像”的芯片。
这技术不算新鲜，早在1969年，贝尔实验室的工程师为了给可视电话设计存储器。
才在草稿纸上画出了CCD的雏形。
4年后，他们的同事第一次把CCD用来成像，拍的还是自己老婆。
谁也没想到后来这东西会成拍星星的“神器”。
拍星星和拍人不一样，夜空中的星星看着亮，其实大多距离地球几十甚至上千光年。
光子跑这么远到地球时已经稀稀拉拉。
人眼的“抓光能力”不行，量子效率只有10%，十个光子里顶多一个能触发视觉信号。
所以很多暗弱的星星根本看不见。
CCD不一样，它的量子效率能达到90%，几乎能把落到芯片上的光子都抓住转化成电子存起来。
再加上可以延长曝光时间，哪怕是很淡的星光，也能慢慢累积成清晰的信号.
拍月球可能只要0.001秒，拍遥远的星系却能曝光几小时，这对天文观测来说太关键了。
而且CCD的噪声特别低。
它读取信号时，是把电子像传水桶一样挨个送到末端的一个放大器里统一处理。
只要控制好这一个放大器的噪声就行。
后来消费电子里常用的CMOS芯片，虽然读取速度快，但每个像素都要装个小晶体管。
几百万个一起工作，噪声叠加起来根本没法校准。
天文观测要面对的是乌漆嘛黑的宇宙，一点点噪声都会影响画质。
所以CCD的低噪声优势在这成了“硬通货”。
当然，天文用的CCD也不是随便拿个消费级芯片就能用的。
半导体材料就算没光，原子热运动也会产生电子，形成热噪声。
为消除这个问题，像鲁宾天文台相机就配了巨型冷却系统，冷却液管道从地下爬110米到相机里。
把CCD阵列的温度控制在-80℃到-100℃，这样热噪声才能忽略不计。
也正是因为有这些配套技术，CCD才能在天文领域一直“发光”。
2009年诺贝尔物理学奖还专门颁给了发明它的工程师。
32亿像素有多牛
鲁宾天文台这台32亿像素的相机，算是把CCD的优势发挥到了极致。
它的核心是189块CCD芯片，工程师得穿着全套防护服，用显微镜和机械手一点点校准。
确保每块芯片之间的间距不超过250微米，光拼装这些芯片就花了两年。
再加上相机的其他部件，整个安装调试过程前后用了很长时间。
2003年科学家第一次画出设计草图，2007年拿到比尔·盖茨和查尔斯·西蒙尼的资金支持。
2010年美国国家科学基金会和能源部介入，直到2024年才完成相机安装。
同年6月发布首批测试图像，预计2025年正式开启巡天任务。
这台相机的“视野”和“速度”也很惊人。
单张照片的画幅是满月的45倍，能一次性捕捉到大量天体。
而且它的望远镜和穹顶能快速调整位置，每晚能拍1000张图。
每张曝光30秒，间隔才几秒钟，比很多同类望远镜快10到100倍。
每晚产生的数据就有20TB，相当于连续播放400年高清电影。
十年下来总数据量能到60PB，是哈勃望远镜34年数据总量的100倍。
它的任务也不简单，不是拍几张漂亮的星空照片就完了。
未来十年，它会每三天扫一遍整个南半球天空。
搞个“时空遗产巡天”计划，相当于给宇宙拍一部超高清延时电影。
这部“电影”能捕捉到小行星掠过、超新星爆发、变星亮度变化这些转瞬即逝的画面。
还能帮科学家找太阳系可能存在的“第九行星”，监控威胁地球的小行星。
更重要的是，它要研究暗物质和暗能量。
这两种东西占了宇宙总质能的95%，却一直没被直接观测到。
宇宙由三个组成部分组成：正常或可见物质 （5%）、暗物质 （27%） 和暗能量 （68%）
而鲁宾天文台能通过暗物质的引力透镜效应。
还有超新星的“标准烛光”，画出它们的分布图，帮人类解开宇宙最根本的谜题。
消费级CCD反差
不过跟天文圈里的“香饽饽”比，消费电子领域的CCD简直是另一个极端。
早在2008年，CCD就开始被CMOS芯片取代。
全球最后一批消费级CCD相机是2012到2017年生产的。
大多是入门级卡片机，传感器尺寸小，分辨率也不如现在的手机。
按理说这东西早该被遗忘，可最近几年却突然火了起来。
火的原因挺有意思，以前被当成缺点的东西，现在成了“优点”。
消费级CCD没冷却系统，拍出来有噪点。色彩还原不准，容易偏色。
闪光灯还会过曝，这些在以前是硬伤，现在却被说成“复古氛围感”“港风滤镜感”。
再加上欧阳娜娜、沈月些明星在社交平台分享自己用CCD拍的照片。
粉丝觉得花几百块就能get“明星同款”，各路博主也跟着推，一下子就把热度带起来了。
热度一高，价格也跟着疯涨。
以前二手CCD相机几十到一百块就能买到，现在热门型号翻了4、5倍。
明星同款甚至涨10倍，卖到一千多块。
深圳华强北以前就几家卖CCD的店，现在多了十几家，甚至出现全国断货的情况。
可这股热潮里也藏着不少坑。
很多商家拿低档CMOS芯片冒充CCD，说是“全新CCD相机”“4K画质”。
其实既没有CCD的“复古感”，也没有现代CMOS的性能，连光学变焦都没有。
索尼还重新上架了近十年前的CCD相机库存，就是看准了这波热度。
但不少年轻人买回去发现，这东西根本不好用。
不能自拍，对光线要求高，拍出来的效果还不如手机美颜相机，最后只能闲置。
现在社交平台上已经有越来越多人“劝退”。
毕竟CCD在消费领域被淘汰是技术发展的必然，所谓的“复古风”，更多还是情怀在支撑。
一边是靠CCD探索宇宙边界的尖端科技，一边是靠情怀翻红的“电子垃圾”。
CCD的两种命运挺耐人寻味。
其实技术从来没有绝对的“过时”，只是看有没有找对用武之地。
未来十年，鲁宾天文台的32亿像素“眼睛”会继续靠着CCD，帮人类看清宇宙更多细节。
而消费级CCD的热度，或许会随着大家回归理性慢慢降温。
但不管怎么说，能见证这样一台“观天巨眼”开启巡天之旅，已经足够让人期待。
毕竟每一张从宇宙深处传来的照片，都是人类向未知迈出的一小步。
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