澳洲學生用AI修復韋伯望遠鏡模糊影像

人工智能助力恢復詹姆斯·韋伯望遠鏡的高清視野

2025年10月27日，兩位來自悉尼的博士生成功從地面利用人工智能軟件修正了美國太空總署（NASA）詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）紅外相機的影像模糊問題，恢復了望遠鏡的超高清視覺效果。這項名為AMIGO的創新技術，無需派遣宇航員進行昂貴且風險高的太空維修任務，即成功修正了望遠鏡的影像失真，成為太空科學領域的一大突破。

兩位博士生Louis Desdoigts（現於荷蘭萊頓大學從事博士後研究）與Max Charles，以其修復的儀器圖案紋身在臂膀上，象徵他們對太空科學的重大貢獻。

開創性的軟件修復方案

悉尼大學的研究團隊研發了創新的軟件解決方案，針對NASA耗資數十億美元打造的JWST拍攝的圖像中出現的模糊問題進行修正。這項突破性技術成功恢復了望遠鏡關鍵儀器的精準度，取代了以往需派宇航員親赴太空維修的昂貴方案。

JWST的唯一澳洲設計部件——光圈遮罩干涉儀（AMI），由悉尼大學物理學院及天文研究所的Peter Tuthill教授打造。AMI通過將主鏡不同區域的光線結合，利用干涉技術捕捉極高分辨率的恆星及系外行星影像。自JWST啟動科學運作後，研究人員發現AMI紅外相機探測器出現微弱的電子失真，導致影像有輕微模糊，情況類似早期哈勃望遠鏡的光學缺陷，當年曾需宇航員太空行走修正。

地面解決太空問題

博士生Desdoigts和Charles，在Tuthill教授及Macquarie大學Pope副教授協助下，開發出純軟件校正技術，無需任何實體維修，便在地面完成影像失真修復。

他們的系統稱為AMIGO（光圈遮罩干涉生成觀測），利用先進模擬和神經網絡，精確模擬望遠鏡光學及電子運作。團隊找出電荷稍微擴散到相鄰像素的“亮點擴散效應”，設計出數碼演算法來修正影像，完美恢復AMI的性能。

Tuthill教授讚揚：「他們不用派宇航員上太空裝新零件，而用程式碼就修好了，這是澳洲創新在太空科學上的精彩示範。」

宇宙影像更清晰

AMIGO技術投入使用後，JWST拍攝的影像達到前所未有的清晰度，捕捉到極為微弱的天體細節，包括距地球約133光年的恆星HD 206893周圍一顆暗淡的系外行星及紅棕色矮星的直接影像。

Max Charles領導的相關研究進一步證明AMI校正後的精準度，望遠鏡拍攝出黑洞噴流、木星衛星伊奧的火熱表面及WR 137恆星塵埃風暴的清晰影像，顯示JWST現時能以更深更清晰的視角探索宇宙。

Desdoigts博士表示：「看到軟件方案能延伸望遠鏡的科學能力，且完全在實驗室內完成，這種成就感無可比擬。」

目前Desdoigts博士已獲得荷蘭萊頓大學的博士後研究職位。兩項研究均已在預印本平台arXiv發表，且Desdoigts博士的論文已通過同行評審，將於《澳大利亞天文學會刊物》發表。研究團隊希望盡快將新軟件推廣給JWST的全球科學家使用。

Pope副教授於悉尼SXSW會議分享此成果，強調團隊急切希望加快新代碼的應用，擴大JWST的科學影響力。

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評論與啟發

這項技術創新不僅展現了人工智能在天文觀測領域的強大潛力，更彰顯了軟件解決方案帶來的靈活性和經濟效益。過去太空望遠鏡出現問題，往往需要進行耗時且昂貴的太空維修任務，甚至冒著生命危險。如今，透過先進算法及機器學習技術，科學家們能在地面遠程校正儀器缺陷，極大降低了風險和成本。

同時，這也凸顯澳洲科研在全球太空科技中的重要角色。雖然JWST是美國主導的國際合作項目，但澳洲團隊憑藉獨特的AMI設計及後續的軟件修復方案，成功為望遠鏡的性能提升做出關鍵貢獻，證明了小國家在高端科研領域的競爭力。

未來，類似的人工智能校正技術或可應用於其他太空儀器及地面望遠鏡，提升整體天文觀測質量。更廣泛而言，這種跨領域結合人工智能與物理儀器的創新模式，將成為解決高科技設備故障的新趨勢，並推動科學研究邁向更高的精準度和效率。

對香港及華語地區的科學愛好者和學生來說，這是激勵人心的典範，展示了跨學科知識和創新思維如何實際改變科學探索的前沿。未來我們也應加強人工智能與基礎科學的結合，培育更多具備跨界能力的科研人才，共同推動人類對宇宙的認識不斷深化。

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