探索星際奧祕：從後院觀測改變天文學
人工智慧與 citizen science 讓城市觀測成為可能
越來越多人開始對觀測天體感興趣，而成為後院天文學家變得越來越容易。民眾科學進入了天文學領域，Unistellar 使我們能夠用功能強大的望遠鏡觀測夜空，甚至在城市的強光污染下，我們仍能看到星系、星團和星雲等奇妙景象。而機器學習和人工智慧在去除影象中的光污染方面發揮了重要作用，讓我們無需前往偏遠地區就能觀賞到夜空的奇觀。這是人工智慧如何改變日常產品以及我們利用它們的一個例子。
我最近在自家後院使用 Unistellar 的 eQuinox 2 望遠鏡觀測了一次，證實了這一點。這家位於法國馬賽的公司讓這一切變得容易，只需將智慧手機存取到望遠鏡，使用手機來控制望遠鏡的方向並在手機螢幕上觀看影象。儘管價格昂貴（2,500 美元），但這款望遠鏡擁有很多先進技術，使得這種隨意觀賞成為可能。eQuinox 2 望遠鏡擁有 3,700 萬顆星星的星庫，可以觀察到超過 5,000 個包括大量星星的星體。這個功能比只是使用像 Night Sky 這樣的應用程式將 iPhone 對準黑暗的天空要強大得多。
結合機器學習的城市觀測技術
eQuinox 2 將三種冷門技術結合到一個產品中：機器學習、增強視像和自主場景檢測。首先它使用所謂的智慧光污染減少技術，利用機器學習從影象中去除不應該存在的背景光，從而減少影象的模糊。然後，它透過增強視像將影象處理推廣到更遠的範圍，需要幾分鐘的時間將影象銳化，以便更好地觀賞星星。最後它利用自主場景檢測能力，確保可以看到什麼以及你所在的位置。在智慧手機上，它可以提供 6.2 百萬畫素的影象解析度和寬廣的視野。該望遠鏡的鏡片直徑為 114 毫米，光學筒直徑為 144 毫米，焦距為 450 毫米。這款望遠鏡就像攜帶一個大炮一樣方便。
從城市後院觀賞夜空的展示
在通常情況下，你需要到一個非常黑暗的地方才能清楚地觀賞天空。我和我的孩子在夏威夷開車行駛到荒野時曾這麼做過幾次。但是有了 eQuinox 2，Unistellar 將三種很酷的技術結合到一個產品中。它使用機器學習來消除光污染，採用所謂的智慧光污染減少技術，從影象中去除不應該存在的背景光，如 Unistellar 的首席科學家 Franck Marchis 在接受 VentureBeat 的採訪中所說。它還使用影象處理來延長望遠鏡的觀測範圍，使用增強視像技術需要幾分鐘的時間來銳化影象，以便更好地觀賞星星。它還利用自主場景檢測功能來確保自己可以看到什麼以及你所在的位置。在智慧手機上，它提供了 6.2 百萬畫素的影象解析度和寬廣的視野。鏡片直徑為 114 毫米，光學筒直徑為 144 毫米，焦距為 450 毫米。這種望遠鏡就像攜帶一個大炮一樣方便。
Arcturus 是距離我們的太陽 36.7 光年遠。你可以使用望遠鏡給家人和朋友提供一場表演。這款望遠鏡非常重，可以放到一個背包裡。你需要首先在平坦的地面上安裝三腳架，並在固定的圓圈中放置一顆氣泡，以確保它完全水平。你也需要用 USB-C 充電器給望遠鏡充電。一次充滿電，可以使用 11 個小時。然後，你需要使用一些手動旋轉的螺絲將望遠鏡安裝在三腳架上。考慮到其他選擇，這是一個相當快速的過程。在你過於興奮之前，這裡沒有一個可以用眼睛觀看影象的小觀察孔。你需要透過 WiFi 將智慧手機直接存取到望遠鏡，並在智慧手機或平板電腦上觀看影象。這樣做有很多好處。你可以輕鬆升級望遠鏡，因為它透過智慧手機可以輕鬆存取到網際網路。此外你可以將多達 10 個智慧裝置同時存取到一個望遠鏡，這樣不只一個人可以同時看到影象。
5 月份，我在舊金山機場附近的半島參加了一場由 Unistellar 的 Marchis 主辦的觀測活動。我們在一個酒店停車場，停車場裡有一些非常高功率的街燈。正如你從照片中可以看出的那樣，那不是一個觀賞夜空的好地方。有個人對在停車場觀看望遠鏡非常好奇，所以走過來問我們在做什麼。風也相當強烈，但那是那個晚上唯一沒有被雲層遮擋的地方。儘管如此一旦望遠鏡不再受到風的影響，我們得到了一些非常好的 M3 星團和 Arcturus 的影象。M3 星團距離地球 33 光年，而 Arcturus 則距離我們的太陽 36.7 光年。Arcturus 是一顆紅巨星，年齡為 71 億歲。M3（Messier 3）星團距離地球 33.9 光年，年齡為 114 億歲。在舊金山灣區的一個城市停車場可以看到這些景象，這十分出色。
在後院觀賞夜空的奇妙體驗
有一個晚上，我在後院設定望遠鏡，發現天空被雲層覆蓋。所以我不得不重新安排時間，再試一次。最終我終於更新了 iPhone 上的應用程式。庭院的防護圍欄很適合阻擋風，因為震動會影響校準。我提前安裝了三腳架，不需要重新安裝，所以我準備好了。我按下開關，燈亮起了紫色。然後它變成紅色，表示它已經準備就緒。接下來，我開啟了 Unistellar 的應用程式，Wi-Fi 存取常規。完成這一切後，我可以在 iPhone 螢幕右下角的望遠鏡圖示上點選。此時，我可以用手指觸控一個灰色的點，將它在不同方向上拖動，使望遠鏡在圓圈中旋轉或上下移動。我用 iPhone 控制望遠鏡將其移動到 45 度的角度。然後我必須使用望遠鏡底部的旋鈕來調焦望遠鏡。我還必須在螢幕上點選一個按鈕來開始“定位”。馬達接管並根據需要重新定位望遠鏡。Unistellar 在它的可觀賞星星目錄中告訴你你正在看什麼。這款望遠鏡與智慧手機的存取使它知道自己在地球上的確切位置。然後，它可以告訴使用者在特定時間點從該確切位置可以看到什麼。然後，你可以盯住特定的星星或行星。如果你想輸入數位前往特定的位置，你必須知道確切的技術規格。一旦望遠鏡對準目標，你可以點選“增強視像”按鈕，進入更準確的模式。這種模式利用望遠鏡隨時間捕捉的多張影象來建立更清晰的影象。這通常需要一分鐘的時間。這意味著你不能實時地將目標從星星轉移到星星。你還可以點選一個名為“可見天空區域”的濾波器，根據你的位置檢視物體。根據你所在的區域，會顯示各種物體，但只有在合適的時間點才能點選它們。當物體變成紫色時，你可以點選它。然後，自動馬達會動起來，到達該位置。會有一個有用的描述，讓你理解你正在看什麼以及它有多遠。我看了 M13，或者大力士星團。這個由 30 萬顆星星組成的星團距離我 22,000 光年，星星的年齡是 120 億歲。這能讓你感到自己的渺小。
citizen science
Unistellar 向你展示了從你所在位置能看到的目錄。該公司於 2017 年 1 月成立，並在 2017 年 11 月進行了一場籌款活動，募集到 250 萬美元，Marchis 表示：“這讓我們感到意外。Unistellar 的目標不是設計一個望遠鏡，而是讓人們重新對天文學產生興趣和熱情。我們希望人們擁抱天文學，成為天文社區的一員。我們希望他們將天文學納入他們的生活中。這不應該是一個很復雜的過程。”希望在 8 個月內完成工作，但實際上花了大約 2 年的時間才開始交付這款望遠鏡，首款型號是 4,899 美元的 eVscope 2。今年年初，該公司推出了 eQuinox 2。然後於 2019 年開始交付望遠鏡，今年早些時候有數十個使用者。現在全球有數千名 Unistellar 使用者，他們可以參與 Unistellar 的公民科學網路，參加聯合任務，例如 DART 行星防衛演習和 NASA 的露西任務，並將他們的影象直接貢獻給科學。總的來說從後院觀賞另一個星系或星團是一次非常驚人的體驗。雖然不如觀賞來自詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的影象那樣宏偉，但我強烈推薦你體驗一下。
