دانشمندان سیدنی، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا را بدون اینکه هرگز زمین را ترک کنند، تعمیر کردند. آن‌ها با استفاده از یک نرم‌افزار مبتنی بر هوش مصنوعی به نام AMIGO، تاری تصاویر ناشی از اعوجاج‌های (اختلالات) الکترونیکی جزئی را از بین بردند.
این اصلاح، قدرت کامل تلسکوپ را برای نمایان ساختن سیارات فراخورشیدی دور و پدیده‌های کیهانی بازگرداند. این یک داستان فوق‌العاده است که نشان می‌دهد چگونه کدنویسی و هوش مصنوعی، تلسکوپ ۱۰ میلیارد دلاری ناسا را نجات داد!
دانشجویان سیدنی، تیزبین‌ترین چشم جهان را تعمیر می‌کنند!
دو دانشجوی دکتری از سیدنی به نام‌های لوئی دزدوآ (Louis Desdoigts)، که اکنون پژوهشگر پسا‌دکتری در دانشگاه لیدن هلند است و همکارش مکس چارلز (Max Charles) به چیزی دست یافتند که زمانی به فضانوردان و مأموریت‌های فضایی نیاز داشت: آن‌ها وضوح دید قدرتمندترین رصدخانه بشریت را بدون ترک زمین افزایش دادند.
پژوهشگران دانشگاه سیدنی یک راه‌حل نرم‌افزاری مبتکرانه ایجاد کردند که تاری را از تصاویر ثبت‌شده توسط تلسکوپ چند میلیارد دلاری جیمز وب ناسا (JWST) را حذف کرد. کار آن‌ها عملکرد واضح و شفاف یکی از مهم‌ترین ابزارهای تلسکوپ را بازگرداند و نیاز به هرگونه تعمیر فیزیکی یا مأموریت فضایی را از بین برد.
این پیشرفت بر اساس تنها قطعه طراحی‌شده استرالیایی در تلسکوپ جیمز وب، یعنی تداخل‌سنج پوشش دهانه (AMI) است. AMI که توسط پروفسور پیتر تاتهیل (Peter Tuthill) در دانشکده فیزیک و مؤسسه نجوم سیدنی در دانشگاه سیدنی توسعه یافته، به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا تصاویر فوق‌العاده دقیقی از ستارگان و سیارات فراخورشیدی بگیرند. این کار را با ترکیب نور از چندین بخش آینه‌ی اصلی تلسکوپ، با استفاده از روشی به نام تداخل‌سنجی انجام می‌دهد.
از تاری دید تا وضوح دقیق
هنگامی‌که تلسکوپ جیمز وب شروع به کار کرد، دانشمندان متوجه شدند که عملکرد AMI تحت تأثیر اعوجاج‌های الکترونیکی بسیار ریزی در آشکارساز دوربین فروسرخ آن قرار گرفته است. این اعوجاج‌ها باعث تاری خفیفی در تصاویر تلسکوپ می‌شدند، شبیه به مشکل مشهور “تاری دید” تلسکوپ فضایی هابل پس از پرتابش، نقصی که باید با یک مأموریت فضایی به رهبری فضانوردان اصلاح می‌شد.
به جای طراحی سخت‌افزار جدید یا تلاش برای یک مأموریت نجات پرهزینه، دانشجویان دکتری، لوئی دزدوآ و مکس چارلز، با همکاری پروفسور تاتهیل و دانشیار بن پوپ (Ben Pope) در دانشگاه مک‌کواری، یک روش کالیبراسیون کاملاً نرم‌افزاری توسعه دادند که مشکل را از زمین حل کرد.
ابزار آن‌ها، که AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations) نام دارد، از شبیه‌سازی‌های پیشرفته و شبکه‌های عصبی برای بازسازی نحوه‌ی رفتار اپتیک و الکترونیک تلسکوپ در فضا استفاده می‌کند. با شناسایی یک نقص خاص که در آن بار الکتریکی به پیکسل‌های مجاور نشت می‌کند (پدیده‌ای که به عنوان اثر روشن‌تر-چاق‌تر شناخته می‌شود)، این تیم الگوریتم‌هایی را ایجاد کرد که اعوجاج را حذف کرده و دقت ابزار AMI را به اوج خود بازگرداند.
پروفسور تاتهیل گفت:
آن‌ها به جای فرستادن فضانوردان برای نصب قطعات جدید، توانستند با کدنویسی مشکلات را حل کنند. این یک مثال درخشان از این است که چگونه نوآوری می‌تواند تأثیر جهانی در علوم فضایی داشته باشد.
واضح‌تر از همیشه: قدرت احیاشده‌ی JWST
این اصلاح، نتایج تماشایی به همراه داشته است. با استفاده از AMIGO، تلسکوپ جیمز وب به شناسایی‌هایی واضح‌تر از همیشه از اجرام آسمانی کم‌نور دست یافته است – از جمله تصویربرداری مستقیم از یک سیاره فراخورشیدی کم‌نور و یک کوتوله‌ی قرمز-قهوه‌ای در مدار ستاره‌ی نزدیک HD 206893، در حدود ۱۳۳ سال نوری از زمین.
یک مطالعه‌ی همراه به رهبری مکس چارلز، دانشجوی دکتری در سیدنی، با تصویربرداری با وضوح بالا از یک فوران سیاه‌چاله، سطح آتشفشانی یکی از قمرهای مشتری (آیو)، و بادهای ستاره‌ای غبارآلود WR 137، تمرکز مجدد AMI را نشان داده و مرزهای قابلیت‌های JWST را جابجا کرده است.
چشم‌اندازی پاداش‌بخش و آینده‌های درخشان
دکتر دزدوآ گفت:
این کار، دید JWST را حتی شفاف‌تر می‌کند. دیدن اینکه یک راه‌حل نرم‌افزاری بُرد علمی تلسکوپ را گسترش می‌دهد – و دانستن اینکه این کار بدون ترک آزمایشگاه ممکن شده – فوق‌العاده پاداش‌بخش است.
دزدوآ اکنون یک سمت پژوهشی پسا‌دکتری معتبر در دانشگاه لیدن هلند به دست آورده است.
هر دو مطالعه در سرور پیش‌انتشار arXiv منتشر شده‌اند. مقاله‌ی دزدوآ مورد داوری همتا قرار گرفته و به زودی در مجله‌ی Publications of the Astronomical Society of Australia منتشر خواهد شد.
منبع: Scitechdaily
