脚踏实地:从太空到自拍

当太空科学技术降落到地球上会发生什么?斯图尔特·希金斯博士探讨了太空竞赛是如何催生自拍的……

斯图尔特-欢迎来到裸体科学家的《来到地球》。金宝搏app最新下载这部迷你剧探讨了在地球生活中使用的太空技术的衍生产品。我是斯图尔特·希金斯博士……

这一集，我们将讨论为航天器制造更好的相机的需求如何给我们带来了照相手机和自拍。

上世纪90年代，在加州的喷气推进实验室，物理学家兼工程师埃里克·福萨姆(Eric Fossum)和他的团队正在研究卫星数码相机的问题。多年来，卫星一直在发回我们宇宙中一些最壮观的图像，但目前的技术证明是有问题的。

当时，早期的数码相机使用电荷耦合器件，也就是众所周知的ccd。在CCD中，每个像素实际上是硅材料的一个小正方形。施加在硅上的光电压将电荷推出，在表面留下一个无电荷区。如果一个光子照射到这个区域，就会产生电荷。通过改变相邻区域之间的电压，电荷包沿着像素行传递，直到最终被电路读取，该电路将电荷转换为数字信号，用于制作数字图像。

虽然这项技术以其高灵敏度而闻名，但它也给太空科学家带来了问题。这些传感器耗电很大，而且对辐射很敏感，辐射可能会在图像中产生“噪音”。科学家们想要一种方法来减少所需的电力供应和辐射屏蔽，使航天器更轻，从而更容易进入太空。

因此，埃里克和他的团队着手开发一种名为“主动像素传感器”的新技术。主动像素传感器中的每个像素都有一个内置的小电路，它可以将光直接转换为数字信号，而不是将充电器从每个像素沿一条线传递。这些数字信号可以比CCD更快地并行读出，而且整个电路需要更少的功率来运行。

传感器也可以使用与硅微处理器相同的生产线制造，从而实现廉价生产。廉价、低功耗的图像传感器最初用于网络摄像头，但真正让它们起飞的是照相手机的出现。这项技术被拆分为一家由工程师兼企业家萨布丽娜·霍梅尼领导的公司，她是喷气推进实验室团队的一员。

它已经提前授权给主要的图像传感器制造商，以至于我们口袋里的智能手机现在可以产生广播质量的视频和图像。随手拍照的能力已经彻底改变了现代世界，《牛津词典》2013年的年度词汇“自拍”或许就是一个缩影。

因此，这就是如何开发更好的相机，将其放置在太空探索的卫星上，从而实现低成本，低功耗的图像传感器，这些传感器被用于我们的许多现代设备中。