悉尼博士生修复JWST图像清晰度
一对悉尼大学的博士生在不离开地球的情况下，成功提升了人类最强大太空望远镜——詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的成像...
一对悉尼大学的博士生在不离开地球的情况下，成功提升了人类最强大太空望远镜——詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的成像清晰度。为了纪念这一激动人心的成果，如今在荷兰莱顿大学担任博士后研究员的Louis Desdoigts与他的同事、仍在悉尼大学攻读博士学位的Max Charles，将修复的仪器图案纹在了手臂上，作为永恒的纪念。
这项技术突破的核心，是悉尼大学研究人员开发出的一套软件修复方案，能够校正NASA耗资数十亿美元的詹姆斯·韦伯空间望远镜图像中的模糊问题，从而恢复其关键科学仪器——孔径掩模干涉仪（AMI）的高清性能。整个过程无需执行太空任务，也无需宇航员出舱维修。
这一成就建立在JWST上唯一由澳大利亚设计的硬件——孔径掩模干涉仪（AMI）的基础上。该仪器由悉尼大学物理学院和悉尼天文研究所的彼得·图希尔教授团队研发。AMI采用干涉测量技术，通过结合望远镜主镜多个区域的光线，实现对恒星和系外行星的超高分辨率成像。
然而，JWST开始运行后，科学家发现AMI的性能受到其红外相机探测器内部细微电子失真的影响，导致成像模糊。这一问题令人联想到JWST的前身——哈勃空间望远镜在发射初期也曾遭遇的“模糊视野”困扰，当时不得不通过航天飞机任务派遣宇航员进行太空维修。
不过这一次，图希尔教授团队的两名博士生——Louis Desdoigts和Max Charles，与麦考瑞大学的本·波普副教授合作，并未选择设计新镜头或执行昂贵的太空救援任务，而是从地面出发，开发出一套完全基于软件的数据驱动校准系统。
他们开发的系统名为“AMIGO”（孔径掩模干涉测量生成观测），利用先进模拟和神经网络技术，精确还原望远镜光学与电子系统在太空中的实际表现。通过深入理解被称为“亮胖效应”的电荷向相邻像素扩散的现象，团队开发出相应算法，有效“去模糊”图像，恢复了AMI的完整灵敏度。
“他们没有派遣宇航员安装新部件，而是通过代码解决了问题，”图希尔教授表示，“这是澳大利亚创新在太空科学领域产生全球影响的绝佳例证。”
空间图像
JWST图像清晰化对比： 上排为原始数据图像，分别为星系NGC 1068、木星卫星伊欧以及沃尔夫–拉叶星WR 137；下排为经过Louis Desdoigts和Max Charles开发流程处理后的“去模糊”图像。图片来源：Max Charles/悉尼大学
这项修复工作取得了显著成果。借助AMIGO，詹姆斯·韦伯空间望远镜实现了对微弱天体前所未有的清晰探测，包括直接拍摄到一颗暗淡的系外行星，以及一颗围绕附近恒星HD 206893运行的红棕色棕矮星。该恒星系统距离地球约133光年。
在由悉尼大学博士生Max Charles主导的一项配套研究中，进一步展示了AMI修复后的强大性能。研究团队成功捕捉到黑洞喷流、木星卫星伊欧的火山表面，以及WR 137恒星风的高分辨率图像，将JWST的观测能力推向新的高度。
“这项工作让JWST的视野变得更加锐利，”Desdoigts博士表示，“能够通过纯软件方案拓展望远镜的科学探测范围，并在实验室中就实现这一切，令人非常满足。”
目前，Desdoigts博士已在荷兰莱顿大学获得享有声望的博士后研究职位。
这两项研究的相关论文已发表于预印本服务器arXiv。其中，Desdoigts博士的论文已完成同行评审，即将正式发表于《澳大利亚天文学会出版物》。本消息发布恰逢詹姆斯·韦伯空间望远镜新一轮普通观测者、巡天与档案研究计划启动之际。
这项技术突破的核心，是悉尼大学研究人员开发出的一套软件修复方案，能够校正NASA耗资数十亿美元的詹姆斯·韦伯空间望远镜图像中的模糊问题，从而恢复其关键科学仪器——孔径掩模干涉仪（AMI）的高清性能。整个过程无需执行太空任务，也无需宇航员出舱维修。
这一成就建立在JWST上唯一由澳大利亚设计的硬件——孔径掩模干涉仪（AMI）的基础上。该仪器由悉尼大学物理学院和悉尼天文研究所的彼得·图希尔教授团队研发。AMI采用干涉测量技术，通过结合望远镜主镜多个区域的光线，实现对恒星和系外行星的超高分辨率成像。
然而，JWST开始运行后，科学家发现AMI的性能受到其红外相机探测器内部细微电子失真的影响，导致成像模糊。这一问题令人联想到JWST的前身——哈勃空间望远镜在发射初期也曾遭遇的“模糊视野”困扰，当时不得不通过航天飞机任务派遣宇航员进行太空维修。
不过这一次，图希尔教授团队的两名博士生——Louis Desdoigts和Max Charles，与麦考瑞大学的本·波普副教授合作，并未选择设计新镜头或执行昂贵的太空救援任务，而是从地面出发，开发出一套完全基于软件的数据驱动校准系统。
他们开发的系统名为“AMIGO”（孔径掩模干涉测量生成观测），利用先进模拟和神经网络技术，精确还原望远镜光学与电子系统在太空中的实际表现。通过深入理解被称为“亮胖效应”的电荷向相邻像素扩散的现象，团队开发出相应算法，有效“去模糊”图像，恢复了AMI的完整灵敏度。
“他们没有派遣宇航员安装新部件，而是通过代码解决了问题，”图希尔教授表示，“这是澳大利亚创新在太空科学领域产生全球影响的绝佳例证。”
空间图像
JWST图像清晰化对比： 上排为原始数据图像，分别为星系NGC 1068、木星卫星伊欧以及沃尔夫–拉叶星WR 137；下排为经过Louis Desdoigts和Max Charles开发流程处理后的“去模糊”图像。图片来源：Max Charles/悉尼大学
这项修复工作取得了显著成果。借助AMIGO，詹姆斯·韦伯空间望远镜实现了对微弱天体前所未有的清晰探测，包括直接拍摄到一颗暗淡的系外行星，以及一颗围绕附近恒星HD 206893运行的红棕色棕矮星。该恒星系统距离地球约133光年。
在由悉尼大学博士生Max Charles主导的一项配套研究中，进一步展示了AMI修复后的强大性能。研究团队成功捕捉到黑洞喷流、木星卫星伊欧的火山表面，以及WR 137恒星风的高分辨率图像，将JWST的观测能力推向新的高度。
“这项工作让JWST的视野变得更加锐利，”Desdoigts博士表示，“能够通过纯软件方案拓展望远镜的科学探测范围，并在实验室中就实现这一切，令人非常满足。”
目前，Desdoigts博士已在荷兰莱顿大学获得享有声望的博士后研究职位。
这两项研究的相关论文已发表于预印本服务器arXiv。其中，Desdoigts博士的论文已完成同行评审，即将正式发表于《澳大利亚天文学会出版物》。本消息发布恰逢詹姆斯·韦伯空间望远镜新一轮普通观测者、巡天与档案研究计划启动之际。
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