澳大利亞悉尼大學的研究人員開發了一種創新的軟件解決方案，成功修正了美國航空航天局耗資數十億美元的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）所拍攝圖像的模糊問題。這項突破性研究實現了在不離開地球的情況下，使世界上最強大的太空望遠鏡的一個關鍵儀器的成像精度得以完全恢復，達成以往需要耗費巨資派遣宇航員執行維修任務才能完成的目標。近日，相關研究公布于預印本服務器arXiv。
JWST圖像的銳化：上面一行是星系NGC 1068、木衛一和WR 137的原始數據圖像。下面一行是經過銳化或“去模糊”圖像。圖片來源：Max Charles
此次成功得益于JWST上唯一由澳大利亞設計的組件——孔徑掩模干涉儀（AMI）。該儀器由悉尼大學物理學院教授Peter Tuthill研發，使天文學家能夠捕捉恒星和系外行星的超高分辨率圖像。AMI將望遠鏡主鏡不同區域的光線整合起來，這一過程被稱為干涉測量。
當JWST啟動科學觀測時，研究人員發現AMI的性能受紅外相機探測器微弱電子失真的影響。這些失真導致圖像出現細微模糊，令人聯想到哈勃太空望遠鏡早期的光學缺陷——該缺陷最終需通過宇航員太空行走才得以修復。
悉尼大學博士生Louis Desdoigts和Max Charles并未嘗試進行物理修復，而是與Tuthill及澳大利亞麥考瑞大學副教授Ben Pope合作，設計了一種純軟件校準技術，從地球上修復了圖像失真問題。
他們的系統名為AMIGO（孔徑掩模干涉生成觀測系統），使用先進模擬與神經網絡技術，復現了望遠鏡光學與電子設備在太空中的運行狀態。通過精準定位到電荷輕微擴散至相鄰像素的現象，他們設計出圖像數字校正算法，全面恢復了AMI的觀測性能。
“我們沒有派遣宇航員去安裝新部件，而是設法用代碼修復了問題。”Tuthill說。
借助AMIGO系統，JWST已拍攝到迄今最清晰的圖像，以前所未有的細節捕捉到暗弱的天體。其中包括一顆黯淡的系外行星，以及圍繞距地球約133光年的恒星HD 206893運行的紅褐矮星的直接影像。
由Charles領導的一項研究進一步驗證了AMI的精確度。借助改進后的校準技術，JWST成功拍攝到黑洞噴流、木衛一熾熱表面，以及WR 137恒星充滿塵埃的恒星風的影像，表明JWST現在能比以往更深入、更清晰地探測宇宙奧秘。
“這項工作使JWST的觀測視野變得更加清晰。看到軟件解決方案能拓展望遠鏡的科學觀測范圍，而且知道這一切無需離開實驗室就能實現，這令人感到無比欣慰。”Desdoigts說。
Pope表示，研究團隊迫切希望盡快將新代碼交到研究JWST的研究人員手中。
相關論文信息：
https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.09806
https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.10924
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