澳大利亞悉尼大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)近日取得一項(xiàng)突破性進(jìn)展：無需發(fā)射航天器或派遣宇航員，僅憑地面軟件技術(shù)便成功修復(fù)了詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）的核心觀測(cè)設(shè)備，使其恢復(fù)至設(shè)計(jì)性能巔峰。這一成果不僅避免了高昂的太空維修成本，更開創(chuàng)了大型空間望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)程維護(hù)的新模式。

問題源于望遠(yuǎn)鏡搭載的孔徑掩模干涉儀（AMI）——該設(shè)備由悉尼大學(xué)物理學(xué)院團(tuán)隊(duì)研發(fā)，是韋布望遠(yuǎn)鏡上唯一的澳大利亞設(shè)計(jì)組件。AMI通過干涉測(cè)量法將主鏡不同區(qū)域的光線合成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)恒星和系外行星的超高分辨率成像。然而，望遠(yuǎn)鏡投入使用后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其紅外相機(jī)探測(cè)器存在細(xì)微電子畸變，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)類似哈勃望遠(yuǎn)鏡早期“視力缺陷”的模糊現(xiàn)象。若按傳統(tǒng)方案，需通過太空行走更換硬件，成本與風(fēng)險(xiǎn)均極高。

面對(duì)挑戰(zhàn)，悉尼大學(xué)博士生路易斯?德斯杜瓦與馬克斯?查爾斯在導(dǎo)師彼得?塔特希爾教授及麥考瑞大學(xué)本?波普副教授的指導(dǎo)下，開發(fā)出名為AMIGO（孔徑掩模干涉生成觀測(cè)系統(tǒng)）的人工智能軟件。該工具結(jié)合數(shù)值模擬與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)與電子元件在太空環(huán)境中的行為特征。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)光源產(chǎn)生的電荷會(huì)滲入鄰近像素，造成圖像擴(kuò)散——這一現(xiàn)象被命名為“亮者更胖效應(yīng)”。基于此，他們構(gòu)建了專門算法，有效消除了畸變，使AMI的分辨率恢復(fù)至最佳狀態(tài)。

“我們用代碼完成了傳統(tǒng)需要宇航員操作的修復(fù)工作。”塔特希爾教授表示，“這證明了澳大利亞空間科學(xué)創(chuàng)新能力在全球舞臺(tái)上的關(guān)鍵作用。”此次修復(fù)帶來的科學(xué)成果令人矚目：韋布望遠(yuǎn)鏡借助AMIGO首次直接成像了一顆昏暗的系外行星，并觀測(cè)到紅褐色矮星圍繞距離地球133光年的恒星HD 206893運(yùn)行的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。馬克斯?查爾斯主導(dǎo)的研究還獲取了黑洞噴流、木星衛(wèi)星伊奧的火山活動(dòng)以及沃爾夫-拉葉星WR 137周圍塵埃恒星風(fēng)結(jié)構(gòu)的高分辨率圖像，極大拓展了望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)探測(cè)邊界。

德斯杜瓦博士指出：“僅憑軟件方案就顯著擴(kuò)展了望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)范圍，且全程無需離開實(shí)驗(yàn)室，這種成就感難以言表。”目前，他的相關(guān)論文已完成同行評(píng)審，即將發(fā)表于《澳大利亞天文學(xué)會(huì)出版物》，另一篇研究則已發(fā)布于預(yù)印本平臺(tái)arXiv。與此同時(shí)，德斯杜瓦已赴荷蘭萊頓大學(xué)開展博士后研究，繼續(xù)其國際科研生涯。

研究團(tuán)隊(duì)正積極推動(dòng)AMIGO代碼的全球共享。本?波普副教授在SXSW Sydney大會(huì)上透露，該工具將盡快提供給全球韋布望遠(yuǎn)鏡用戶，以最大化其科學(xué)產(chǎn)出潛力。這一成果的發(fā)布恰逢韋布望遠(yuǎn)鏡新一輪觀測(cè)計(jì)劃啟動(dòng)，為全球天文學(xué)界帶來了新的研究機(jī)遇。