一项突破性的软件修复方案
悉尼大学的研究人员开发了一种创新的软件解决方案，修正了美国国家航空航天局（NASA）价值数十亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）所拍摄图像中的模糊问题。他们的突破性成果恢复了望远镜一台关键仪器的全部精度，实现了过去需要耗资巨大的宇航员维修任务才能完成的目标。
这一成功建立在JWST唯一的澳大利亚设计组件——孔径掩模干涉仪（AMI）之上。AMI由悉尼大学物理学院和悉尼天文学研究所的Peter Tuthill教授创建，允许天文学家捕捉恒星和系外行星的超高分辨率图像。它的工作原理是结合望远镜主镜不同部分的光线，这一过程称为干涉测量。当JWST开始科学运行时，研究人员注意到AMI的性能受到其红外相机探测器中微弱电子畸变的影响。这些畸变导致了细微的图像模糊，让人联想到哈勃太空望远镜早期著名的必须通过宇航员太空行走才能修正的光学缺陷。
在地球上解决太空问题
博士生Louis Desdoigts和Max Charles与Tuthill教授以及（麦考瑞大学的）Ben Pope副教授合作，没有尝试进行物理维修，而是设计了一种纯软件的校准技术，从地球上修正了这种畸变。
他们的系统名为AMIGO（孔径掩模干涉生成观测），利用先进的模拟和神经网络来复制望远镜光学和电子系统在太空中的运作方式。通过精准定位电荷轻微扩散到邻近像素的问题——一种被称为“亮-胖效应”（brighter-fatter effect）的现象——团队设计了算法对图像进行数字修正，完全恢复了AMI的性能。
“不需要派遣宇航员去安装新部件，他们设法用代码解决了问题，”Tuthill教授说。“这是澳大利亚创新如何在太空科学中产生全球影响的一个绝佳例证。”
更JianCe的宇宙视野
结果令人惊叹。随着AMIGO的投入使用，詹姆斯·韦伯太空望远镜传回了迄今为止最JianCe的图像，以前所未有的细节捕捉到了微弱的天体。这包括一颗暗淡系外行星和一颗围绕附近恒星HD 206893运行的红褐矮星的直接图像，该恒星距离地球约133光年。
由Max Charles主导的一项相关研究进一步证明了AMI恢复的精度。利用改进后的校准，望远镜生成了黑洞喷流、木星卫星木卫一炽热表面以及WR 137充满尘埃的恒星风的JianCe图像——表明JWST现在的探测能力比以前更深、更JianCe。
“这项工作使JWST的视野变得更加锐利，”Desdoigts博士说。“看到软件解决方案扩展了望远镜的科学触角，并且知道这一切无需离开实验室就能实现，这令人感到无比欣慰。”
Desdoigts博士现已获得荷兰莱顿大学著名的博士后研究职位。
这两项研究均已发表在预印本服务器arXiv上。Desdoigts博士的论文已经过同行评审，不久将发表在《澳大利亚天文学会出版物》（Publications of the Astronomical Society of Australia）上。我们发布这篇新闻稿是为了配合最新一轮詹姆斯·韦伯太空望远镜一般观测、巡天和档案研究计划的开展。
在SXSW悉尼大会上展示这些发现的Benjamin Pope副教授表示，研究团队渴望尽快将新代码交到JWST研究人员手中。