M134加特林機槍的內部構造與工作原理詳解 #科普知識 #科普創世紀 #科普 #科学 #science

這是一架你在路邊撿到的加特林 今天手把手教你使用它 這是控制發射的控制單元 綠色按鈕每分鐘發射2000發子彈 紅色按鈕每分鐘發射4000發子彈 子彈從6根槍管中輪流射出 槍管每分鐘轉速2000到6000轉 6根槍管只有在轉到頂部時才會射擊 並且只有一根槍管會發射 這樣做可以讓其他槍管進行冷卻 延長槍管的使用壽命 槍管的旋轉是由高速直流電機驅動 三腳架下方的電磁阻為電機提撥24伏直流電 電機的轉軸上是一個大齒輪 通過齒輪轉動驅動槍管旋轉 每根槍管後面都有一個槍栓組件 內部裝有一個彈簧 彈簧壓縮時會釋放撞針 這是控制槍栓組件運行的軌道 可以保證槍栓組件沿著導軌進行螺旋式運行 在主槍管的側面有一個弓彈裝置 彈藥沿著導軌進入到弓彈裝置 裝置後部的驅動桿將子彈向前推動 當彈藥裝滿時 下個子彈就會頂著它朝上 然後子彈就會進入到槍筒的槍栓組件前面 跟著槍栓做螺旋運動 子彈運行到這裏後 槍栓被壓縮後略微轉動 釋放其中的撞針 推動彈頭高速射出 發射完的空彈殼在回來時會被彈珠掉落 然後新的子彈又進入 就這樣一直循環下去 射速非常快 威力極大 其實電影裏面手持加特林基本不可能 整個機槍配套超過70斤 後座力非常大 所以加特林基本都是車載或者機載 埃菲爾鐵塔因為奧運會的開彈 又火了一把 在沒有電腦的130年前 它是如何建造起來的 如果直接使用石塊進行建造 那麼由於巨大的重量 塔基就會發生傾斜 一旦超過200米 石塔就會直接倒塌 最終工程師決定使用鋼材進行建造 工人使用鉚釘 將幾千個金屬部件固定在一起 組成了一個巨大的鋼鐵支架 接著再建造其他三個支架 之後使用鋼橫架將這些鋼鐵支架相互連接 就建造起了一個巨大的水平基座 接著工人將預製好的部件 通過工廠運送到了塞納河左岸 然後搬運到了施工工地 工人接著使用蒸汽動力攪盤和起重機 將巨大的部件調到鐵塔的頂部進行組裝 在起重機的幫助下 施工進度非常快 當來到鐵塔頂部時 工人使用了兩架起重機 它們背靠背銜接 以保證起重機的平衡 每當建造一定高度 千斤頂就會將起重機向上抬升 然後繼續施工 直到慢慢地將整個鐵塔建造完成 鐵塔建造完成後 工程師將起重機的軌道 巧妙地改造成了升降梯軌道 建成的埃菲爾鐵塔高度達到了330米 鐵塔的底座長寬達到了125米 一共分為三層 第一層有三座紅色的建築 分別是劇院、餐廳以及商店 中間位置是一塊大的玻璃地板 不恐高的 可以在上面行走 第二層有兩個觀景臺 可以在上面觀看沙灘排球比賽 上面是凡爾納餐廳 生意非常火爆 第三層的面積比較小 可以透過窗戶 將巴黎的美景盡收眼底 接著頂部放置的是電視和無線電天線 想要到達這三層 你需要乘坐底部的電梯 電梯軌道是這種傾斜的 當來到第一層時 第二層的電梯的軌道開始變得非常陡峭 當然你也可以走樓梯上到第一層和第二層 但是如果你想要上第三層 是沒有樓梯的 你只能乘坐電梯 除了埃菲爾鐵塔 我國也有一座用鋼筋框架建造的高塔 那就是廣州塔 廣州塔是如何建造的呢 通過查詢抖音精選 我發現廣州塔也是鋼鐵結構 並且建造技術更加複雜 另外抖音精選上 還有很多關於工程建造 以及製作科普動畫的優質視頻 想要製作類似科普內容的小夥伴 左下角搶先體驗吧 建造時 首先需要將巨大的混凝土基座 直接建在基岩上 為了固定核心桶 必須向下挖得足夠深 另外為了固定廣州塔周圍的鋼結構 工人們在混凝土核心桶周圍 挖掘了很多樹井 工人每挖掘一段距離 就使用環形混凝土梁進行固定 以防止潮濕的土壤進入樹井 挖到基岩後 工人會使用混凝土澆築這些樹井 接著在樹井上再架設一圈環形混凝土梁 之後工人在地基上 建造了一座混凝土空心圓柱 可以用來容納電梯和樓梯 空心圓柱中間會被分為五個部分 作為觀景走廊和存放設備使用 為了固定中間的空心圓柱 工人在空心圓柱周圍 添加了24根5米寬的鋼柱 之後頂部放置電視天線 但是廣州塔纖細的小蠻腰身形 很容易導致塔身變形 為瞭解決這個問題 工人在圓柱內側增加了非常多的這種鋼管梁 形成了堅固的格柵結構 並且越纖細的地方 鋼管梁的密度越高 這樣一來 遠遠看去很柔弱的高塔 就變得異常的堅固 廣州塔在建造外圍鋼框架時 借鑒了埃菲爾鐵塔的建造方式 使用了四臺巨大的起重機 將鋼構件吊上來 然後再進行組裝 組裝時 需要工人將這些鋼構件牢牢地焊接在一起 形成無縫的鋼骨架結構 然後每建造一定高度 工人就會使用千斤頂 將起重機往上抬高 然後工人繼續組裝這些鋼構件 直到將整個外圍鋼結構建造完成 但是有個問題 傳統的高塔 遇到大風時 大風會在高塔的周圍形成螺旋狀的渦流 這些渦流會導致高塔發生搖晃 這是非常危險的 但是廣州塔不一樣 廣州塔的塔身是完全的不規則形狀 並且外部的鋼筋框架是開放式的格柵結構 大風可以穿過這些結構 可以很大程度上擾亂塔身周圍的渦流 從而保護廣州塔的安全 如何在峽谷上建造一座巨型拱橋呢? 我們先從橋墩的建設開始 首先需要使用挖掘機挖出一個平面 然後在平面打入鋼筋 接著澆著混凝土 再繼續打入鋼筋 峽谷的另外一面都是陡峭的岩石 無法直接挖掘 因此工程師使用炸藥進行了精準爆破 炸出一個平面後 對岩石進行修整 然後在岩石上打入大量的螺栓進行毛固 這些螺栓可以防止岩石破裂或者滑動 從而提高岩石的穩定性 根據橋樑長度 需要修建幾十個這樣的橋墩地基 橋墩的地基打好後 還需要再建造兩座拱臺 拱臺用於支撐拱橋 可以將橋樑的負載均勻地傳遞到地基和峽谷上 建造方式跟地基類似 先在峽谷的巖壁上打入鋼筋 然後放入預製好的鋼架構 並使用鋼筋進行固定 之後在鋼架構周圍安裝上模板 直到將整個鋼架構包圍起來 然後通過這一條長達240多米的管道 進行混凝土的澆築 混凝土會通過模板留下的方形口進入拱臺內部 整個拱臺需要使用大概4000噸的混凝土 到這裡拱臺和橋墩的地基就建造好了 現在我們開始在建造好的地基上建造橋墩 但是這需要使用起重機將預製好的橋墩模塊 送到相應的位置進行組裝 所以組裝前 還需要架設纜索起重機 首先工人會在峽谷的兩端 豎立起來4座橋塔 它們的高度達到了100米 然後需要將鋼纜與另外一邊的橋塔連接起來 但是主鋼纜的直徑達到了近1米 因此非常的重 如果使用直升機直接這麼運輸過去 會非常的危險 因此正確的做法是 先將一根更細的鋼纜用直升機運輸過去 然後在另外一側拉動細鋼纜 直到將主纜拉到另外一邊來 然後重複這個步驟 最終將所有的鋼纜安裝成功 起重機的掛鉤需要多根鋼纜連接 以便承載更大的重量 並且整個裝置可以進行 大概9米左右範圍內的傾斜 這可以使得起重機可以左右運輸物料 最高可以承受50噸的重量 有了起重機 就能將預製橋墩像搭建積木一樣組裝起來了 每個預製橋墩大概3米高 每組裝一塊 爬升機就會向上移動 就這樣一塊塊的進行組裝 工人們整個班次都需要待在這裡 包括吃飯和午休 等完成一天工作後 工人會乘坐起重機回到地面 因此工作起來非常的辛苦 橋墩建立起來後 接著就需要搭建橫樑和橋面 之後修建路面 到這裡前部分的橋樑就修建好了 接下來要建造的就是拱門 拱門由拱類組成 但是它們太重了 無法提前製造好 所以需要現場進行分段膠柱 施工方式還是一樣 需要使用母板膠柱 先按照這種方式 在拱臺上搭建一個母板 然後放入鋼筋 搭建好後 在內部進行混凝土膠柱 膠柱完一個後 再膠柱另外一個 之後在膠柱好的拱類上 安裝鋼製拱形機 還是一樣 放上鋼結構 放上母板 然後膠柱混凝土 一旦混凝土凝固後 鋼製拱形機就會向前移動一段距離 接著繼續重複前面的步驟進行建造 隨著拱門越來越高 這會使得拱門底部的拱類 受到巨大的壓力 會有倒塌的風險 解決方法就是使用斜拉索 將拱門拉住 那如何拉住呢 這需要在這個位置建造一座靈石塔 然後使用斜拉索 與底部的拱門連接上 斜拉索有很多的鋼纜組成 這些鋼纜絞合在一起 然後在另外一邊有一個千斤頂 可以將這些斜拉索拉直 每建造一段 就用斜拉索拉伸 有了支撐之後 就能按照之前的方式 繼續建造拱門了 在拱門上還建造的有軌道 可以讓混凝土澆築機 爬升上來進行澆築 因此可以大大加快建造的進度 峽谷兩邊的拱門是同時進行建造的 然後在中間進行匯合 澆築完最後一塊混凝土後 整個拱門就建造好了 之後將支撐拱門的斜拉索 以及靈石塔拆除 接著在拱門上建造拱間柱 建造方式還是一樣 使用起重機 將預制模塊一個個的拼接在一起 然後繼續建設橫樑 以及橋面縱樑 接著再鋪設橋面板 放上鋼筋框架 將整個路面修整好 最後覆蓋瀝青混凝土 再將車道劃分出來 整個拱橋就建造好了 你學廢了嗎 電影中的場景或者特效 為什麼會如此逼真 這就要用到光線追蹤 比如為了構建一場星際戰鬥的場景 設計師會對宇宙飛船和星球 進行建模和紋理化 然後將燈光 以及相機放置在場景周圍 並進行場景渲染 渲染是一個計算過程 它模擬光線如何從模型反射 並照亮每個模型 從而將簡單的3D模型 轉化為逼真的電影場景 能進行光線追蹤的方式有很多 但是電影中最常用的是路徑追蹤 路徑追蹤的計算非常巨大 這麼簡單的一個星際戰鬥的場景 如果讓地球上所有的人口一起工作 並每秒執行一次計算 需要連續12天不間斷 才能完成整個計算量 以至於在過去的幾十年時間內 除了超級計算機外 路徑追蹤都被認為是不可能實現的 其實早在1986年 路徑追蹤就已經被提了出來 隨後科學家花了30多年的時間 路徑追蹤最終纔在《瘋狂動物城》 《海底總動員》等電影上進行了使用 即便如此 渲染這些大型3D電影 仍然需要1000個服務器羣 花費數個月 進行千萬億次計算後才能完成 那路徑追蹤為什麼會如此複雜呢? 這是電影中的一個3D場景 為了製造這個場景 設計師需要花費幾個月的時間 對所有的島嶼、城堡、房屋、樹木進行建模 單獨看其中的一個模型 其實它都是由無數個小三角形組成的 而GPU就是專門處理這種 由三角形組成的3D場景 整個城堡的三角形達到320萬個 模型構建完成後 3D美術師會為場景的物體分配紋理 紋理會定義物體的顏色 以及物體的材質屬性 比如定義物體的表面是粗糙還是光滑 是金屬、玻璃還是水狀 完成紋理貼圖後 設計師會向場景添加太陽光線 並調整光線強度和方向 以便模擬一天中的所有時間 最後添加虛擬攝像機 從而將整個場景渲染到視圖屏幕 可以看到 添加光線後 整個場景立即變得非常逼真 這就是光線追蹤起到的效果 當太陽光線照射到紅色屋頂表面時 一些光會被吸收 但是紅光會被反射到攝像機 根據反射的紅光 就能為物體進行著色 然後其他的物體也一樣 從而為整個場景進行著色 但是有個很大的問題 在這個場景中 太陽會產生無數條的光線 但是隻有一小部分進入了攝像機 對我們來說 只有進入攝像機的這一部分光線纔有用 那如何解決攝像機的光線問題呢 通過查詢抖音精選我發現 解決方式就是讓攝像機主動發射光線 而不再被動接收太陽的光線 另外抖音精選上還有很多圖形渲染 製作3D動畫的優質視頻 如果你也想製作我這種科普動畫 左下角搶先體驗吧 攝像機發射光線後 然後我們確定光線照射到了哪些物體上 最後再計算太陽光是如何照亮這些物體的 我們看一下整個計算過程 這是一家理髮店的場景 它包含了800多萬個三角形 為了在視圖平面創建圖像 總共有83億條光線 從虛擬攝像機的視圖平面出發進入場景 由於路徑追蹤是一種大規模的並行操作 所以每個像素都是相互獨立的 也就是說一個像素上的上千條光線 與其他像素上的光線可以同時計算 一旦單個像素的光線計算完成 就會與其他的像素相結合 共同完成整個場景畫面 但是整個場景光線太多了 為了更容易理解 我們取其中的一條光線來進行講解 首先光線會從攝像機開始 穿過像素點進入場景中 光線最終會來到場景中的一個物體 並擊中物體中的一個三角形 一旦擊中 該物體的顏色就會與光線對應的像素相關聯 比如當光線擊中這把椅子的把手 像素就會變成把手的顏色 穿過該像素的其他光線 也會非常接近該光線的顏色 這些顏色平均在一起 被稱為主光線 但是這種方式顯示的像素顏色有個問題 那就是生成的3D圖像並不逼真 每個像素上只是一些簡單的顏色 因此場景看起來非常假 所以接下來我們就需要計算 攝像機照射的位置 在太陽光或者電燈等光源的照射下是什麼樣的 比如現在攝像機的光線 照射到了這個藍色的條紋上 在攝像機看來它就是完全藍色的 但是在實際生活中 在太陽光線或者燈光下 藍色其實是有一個從明到暗的漸變過程 這是因為背向光源的部分 是通過光源照射到牆壁 然後反射到藍色部分上的 因此光線會變弱 所以想要還原物體的真實樣貌 光線追蹤需要確定 物體表面是如何被直接照亮的 這被稱為直接照明 其次還要確定物體 如何被其他物體反射的光照亮 這被稱為間接照明 為了計算直接照明 攝像機發出的光線 會打到杆子上三角形的交叉點上 然後會生成陰影光線 接著陰影光線被發射到每個光源的方向 比如室內的燈泡 以及房間的窗戶 如果相交點與這些光源之間 沒有任何物體遮擋 那麼就說明這個點是直接照明 另外照亮該點的光源 都會有一個亮度 大小 顏色 距離等信息 所有這些因素與該點的RGB值 進行關聯計算 就能得到該點所在像素的亮度和顏色 如果我們現在將門打開 這時會有更多的光線進入 如果再計算RGB值 就會發現RGB值增加了 現在我們再從攝像機發射一條光線 這次光線落在了背光的藍色區域 還是一樣 光線會從該點向外發射陰影光線 但是陰影光線會被杆子完全阻擋住 所以該點是無法被直接照亮的 因此像素非常暗淡 所以為了計算間接照明 我們需要從攝像機的主光線中取出焦點 並生成其反射後的輔助光線 輔助光線照到牆壁後 會從這個點出發 向每個光源發射一組新的陰影光線 這些陰影光線會與光源的屬性繼續進行計算 從而得到這個點的顏色值 本質上牆上的這一點 就相當於一盞燈 它會照亮杆子背面 但是有些陰影光線 通過反射 可能會繼續處於陰影中 如果這個點發射新的陰影光線 光線可能會改變方向 打到天花板上 之後該點會繼續向外發射陰影光線 從而連接到電燈或者太陽等光源 其實天花板上的這個點 也可以看作一個光源 牆壁上的這個光源 就是被天花板上這個光源照亮的 一個點發射的陰影光線會非常多 並且會經過多個點 發射多次陰影光線 最終就會得到光源間接照亮陰影點的光線路徑 然後根據光源的相關屬性 從而就能計算出像素的精確值 其他的像速點影一樣 最終計算出整個場景的像素值 從而還原出真實逼真的3D場景 通常一個動畫每秒為24幀 一個20分鐘的動畫 會超過上千億條的光線 每條光線都需要進行計算 可想而知計算量有多龐大 但是這些問題 顯卡卻能輕鬆處理 它專門為圖形處理而生 打開顯卡 你會發現一個GPU芯片 它擁有10496個CUDA核心 82個光線追蹤核心 CUDA核心用於計算基本的算術運算 而光線追蹤的核心 則經過專門的設計和優化 然後通過GPU的管道進行操作 每秒可以處理幾十億條的光線計算 並且可以在4分鐘內 就能渲染出一個這樣逼真的複雜場景 另外光線追蹤在大型3D遊戲中 也是必不可少的 它讓3D遊戲無限接近現實 這在之前是根本不可能做到的 然而在GPU的加持下 現在卻變得異常的簡單 這是世界上最強大 射程最遠的洲際彈道導彈之一 它可以在30分鐘內向全球的任何目標 發射10到16枚核彈頭 每枚核彈頭的當量 是投在廣島的小男孩原子彈的50倍 它就是薩爾瑪特洲際彈道導彈 薩爾瑪特長35.3米 直徑達到3米 它可以從發射井 或者從移動的車輛上進行發射 導彈的發射流程比較繁雜 發射前 首先需要總統或者軍事領導人 根據戰略需要 決定何時發射 做出發射決定後 發射命令會被發往發射控制中心 該命令會被完全加密 然後技術人員在收到命令後 會通過安全代碼進行驗證 如果驗證兩個代碼一致 驗證通過 技術人員就會將打擊目標的座標 輸入到導彈的制導系統 制導系統會計算導彈 到達目標的最佳飛行路徑 然後發射員會將兩把鑰匙 插入發射控制檯 並進行轉動 從而激活導彈發射系統 最後檢查一遍 如果一切順利 發射員就會按下發射臺上的紅色按鈕 從而點火發射 首先導彈的第一級發動機會點燃 將導彈從發射井發射出去 導彈會在制導系統的控制下 飛向目標點 在最開始飛行時 導彈是通過萬象節發動機方向的調整 來改變導彈的飛行軌跡的 當導彈來到海拔高度50公里的位置時 導彈的第一級火箭就會分離 接著第二級火箭進行點火 在二級火箭的助推下 飛行速度已經來到10馬赫 10分鐘後 第二級火箭分離 然後第三級火箭開始點火 第三級火箭會將導彈推進到1000公里的高度 此時飛行速度能達到20馬赫 並進行巡航 導彈前端的氣體推進器 會對導彈進行微調 以控制其方向和彈道 30分鐘後 導彈到達末端飛行點 第三級火箭此時分離 接著導彈前端的保護罩會打開 然後露出多枚核彈頭 每一枚核彈頭內部都包含一個核彈 一個制導系統 以及推進裝置 並且每枚核彈頭都可以 按照自己的路線獨立飛行 當核彈頭離地面100公里的高度時 重新進入大氣層 核彈頭就會以精確的路徑 飛向不同的目標 制導系統會不斷調整導彈的精度 從而在接近目標時 引爆核彈頭 並以巨大的爆炸威力 造成大規模的傷害 不用油不用電 僅靠純機械結構 就能播放音樂 這是如何做到的呢 這是一臺最古老的手搖式留聲機 留聲機想要發出聲音 首先要做的就是將聲音刻錄到唱片上 如何刻錄唱片呢 這是一個發出聲音的音響 聲音會打到這個圓盤上 圓盤前面連接的是一支筆 在聲音的震動下 筆就會來回不停地移動 如果我們勻速拉動下面的紙張 就能看到一條聲音震動的曲線 唱片刻錄也是這個原理 通過麥克風 將聲音的震動發送到切割車牀 車牀上有一個金剛石刀具 可以隨著聲音的震動進行移動 這是一塊唱片母盤 它由一個表面塗有漆的超光滑鋁盤製成 當母盤轉動時 刀具就會在鋁盤上留下 與聲音震動一致的溝槽軌道 刻錄好的母盤 接著通過電解沉積出一層金屬銀 之後將其進入融有鎳的液體中 鎳通過電荷與銀表面融合 這個過程被稱為電鍍 完成電鍍後 接著將鎳盤從母盤上剝離 就能得到與母盤上凹槽相反的圖案 這就是覆片 然後通過機器 將覆片上的凹槽 壓印在加熱的黑膠唱片上 我們就得到了一張刻錄好的唱片 一張這樣的覆片 大概可以壓印1500張唱片 唱片刻錄好後 那它是如何通過留聲機還原出聲音的呢 通過查詢抖音精選我發現 留聲機能夠還原出聲音 依賴於留聲機精妙的機械結構 另外抖音精選上不僅有機械原理 工程建設的優質視頻 還能學習製作我這種科普動畫 感興趣的小夥伴 左下角搶先體驗吧 留聲機主要分為三部分 上面這個是放置唱片的唱盤 旁邊這個是放大聲音的發聲設備 最下面的就是留聲機的機械結構 結構的中間是個圓柱形的驅動器 它的內部是一個發條 發條與一個齒輪軸相連 齒輪軸的齒輪在與一個渦杆齒輪相涅合 當旋轉渦杆的手柄時 就會上緊發條 如果鬆開手柄 發條就會釋放彈力 從而回到原來的位置 在這裡還有一個指揮彈簧 當我們上發條時 指揮彈簧處於鬆開狀態 使得我們可以很容易旋轉手柄 但是如果發條復原後 指揮彈簧就會收緊 使得渦杆無法繼續轉動 驅動器下面有一個很大的主齒輪 主齒輪通過一個小齒輪 與一個唱盤軸相涅合 我們知道 如果兩個齒輪大小一致 從動輪與主齒輪旋轉是一樣的 如果主齒輪比從動輪大6倍 那麼主齒輪每轉1圈 從動輪就會轉6圈 所以最終唱盤軸會轉動很快 唱盤軸上面連接的就是放置唱片的唱盤 在唱盤軸的帶動下 唱片的速度能達到每分鐘70到130轉 在唱盤軸上還有一個大齒輪 大齒輪與調速器的渦杆齒輪相涅合 渦杆的軸上有一個調速器件 調速器件上有三個彈簧片 每個彈簧片上裝有一個小鐵球 當齒輪轉動過快時 由於很大的離心力 彈簧片就會向外張開 從而拉動這個輪圓向右移動 速度慢下來後 輪圓又會回到左邊 與輪圓相接觸的還有一個調速粘頭 調速粘頭與調速桿相連 通過撥動調速桿 就能將調速粘頭固定在相應的位置 一旦超過設定的轉速 調速器的輪圓就會與粘頭發生摩擦 從而將速度降下來 之後彈簧片收縮 輪圓向左移動 一旦速度再次起來 輪圓會與粘頭繼續摩擦 這個過程是反復循環進行的 從而調節唱片的轉速 這個是發聲設備 發聲設備上有一個唱針 我們將唱針放到唱片上時 唱針就會在唱片的凹槽上來回移動 唱針與振膜相接觸 所以唱針會擊打振膜 從而產生振動 但是這種振動聲音太小了 所以還需要對聲音進行放大 這是進一步放大聲音的喇叭組件 當聲波穿過喇叭時 喇叭面積的增加會使聲波產生共振 從而達到放大聲音的效果 之後我們也就能聽到美妙的音樂了 一臺望遠鏡造價竟然高達100億美金 能看到136億光年前外星系發出來的光 因此也被認為能看到過去 這臺望遠鏡就是能窺探宇宙奧祕的微薄望遠鏡 微薄望遠鏡屬於紅外線觀測望遠鏡 是哈勃空間望遠鏡的繼任者 它可以看到哈勃望遠鏡無法看到的東西 微薄望遠鏡重約6.5噸 口徑達到6.5米 為了不受太陽的幹擾而進行天文觀測 微薄望遠鏡必須始終背向太陽 如果受到太陽照射 即使是暫時的 望遠鏡也有可能受到損壞 因此微薄望遠鏡上面有一個20多米的菱形遮陽板 遮陽板一共有5層 每一層的厚度約為人類頭髮絲的直徑大小 這些遮陽板可以很好地為微薄望遠鏡遮擋太陽光 在遮陽板下面是一個航天器總線 在發射望遠鏡時會用到 在遮陽板上方 這個設備被分為兩個部分 左邊是綜合科學儀器模塊 右邊是光學望遠鏡元件 微薄望遠鏡的主鏡由18個六邊形鏡片組合而成 左右兩側的鏡片可以折疊 這主要是為了發射時更加緊湊 主鏡會接受來自宇宙的光線 然後主鏡會將光線反射到次鏡 接著次鏡將光線再反射進望遠鏡 並進入科學儀器 這後面共有4個科學儀器 每個的用途不相同 使用這些科學儀器 微薄望遠鏡能夠探測到 宇宙中最古老和最遙遠的物體 以及研究恆星和行星的形成 甚至是觀察太陽系 那微薄望遠鏡是如何發射到太空中的呢? 發射前 需要將望遠鏡組裝起來 望遠鏡的六邊形鏡片 是油皮這種化學元素製成的 這使得鏡片輕便的同時還非常的堅固 接著鏡片表面會覆蓋一層極薄的黃金 黃金在紅外光波段具有優異的反射性能 這是安裝六邊形鏡片的支撐結構 由於鏡片比較大 因此安裝時 是使用一個巨大的機械手臂來進行安裝的 鏡片安裝非常麻煩 需要將18塊獨立的鏡面對齊到一個觀測平面上 這個過程大概需要花費3個月時間 之後工作人員會被吊起 將鏡片的黑色保護蓋拆除掉 拆除過程必須非常小心 不能有任何刮痕、污染物和扭曲 接著是安裝光學望遠鏡元件和綜合科學儀器模塊 之後將側邊的鏡片進行折疊 並放入運輸設備內進行打包 接著使用運輸機將微薄望遠鏡運輸到航天中心進行測試 在這裡望遠鏡會被拿出來 然後送入到真空室內 真空室會模擬太空裡面的環境 望遠鏡會在這裡進行大約100天的低溫真空測試 測試通過後 望遠鏡會與遮陽板做最後的組裝 接下來要做的就是將它發射到太空 望遠鏡的遮陽板也會折疊起來 再次打包放入運輸設備內 望遠鏡會先從陸地運輸 再裝到貨船上進行海運 最終送往法屬圭亞納發射場進行發射 微薄望遠鏡的發射使用的是阿利亞納五號火箭 火箭包括兩枚固體助推器和兩級液體發動機 微薄望遠鏡則位於火箭整流罩中 在2021年聖誕節這一天 阿利亞納五號火箭點火發射 微薄望遠鏡則隨著火箭進入了太空 在起飛後大約2分21秒 兩枚固體助推器燃料耗盡 並從航天器上分離 落回到海洋 由一級火箭進行推進 大約在3分26秒 整流罩分離 之後8分48秒 一級火箭分離 然後二級火箭點火推進 大概在推進16分鐘後 望遠鏡脫離地球 25分鐘後 二級火箭脫離 只剩下微薄望遠鏡單獨前行 微薄望遠鏡最終要發射到 離地球150萬公里的位置 為什麼要發射到這麼遠的位置呢? 因為這裡是一個拉格朗日點 它是能使小天體保持相對穩定位置的點 在地球和太陽之間有五個拉格朗日點 其中L2這個點 也就是離地球150萬公里的位置 是相對比較近的 因此是首選位置 微薄望遠鏡會慢慢飛向L2點 最終到達需要花費一個月的時間 在飛行過程中 微薄望遠鏡會慢慢展開 首先要展開的就是太陽能電池板 電池板主要用於供電 接著是高增益天線 用於與地球進行通信 接著兩塊遮陽板會打開 在每塊遮陽板上還有一個厚動量精液 用來保持望遠鏡在太空的穩定 接著兩塊遮陽板會展開 這個過程需要花費三天時間 之後望遠鏡的次鏡展開 在科學儀器後面 還有一塊散熱器 用來降低望遠鏡的溫度 最後是主鏡左右兩側的摺疊鏡片展開 接著需要對這18塊獨立鏡面 進行微小的調整 直到它們精準對齊 對齊後的主鏡 看起來就像是一塊巨大的完整的鏡片 到這裡微薄望遠鏡纔算真正發射成功 從此望遠鏡也開始了漫長的旅行 並於2022年7月12日開始 發布了一批具有重大意義的壯麗圖像 為人類探索宇宙提供了非常寶貴的資料 高端的屏幕是如何被設計出來的 我們先來看一下LED屏幕的設計 這是一塊彩色綠光片 如果在綠光片後面加一個白色LED 前面加一塊玻璃屏幕 當我們打開白色LED時 屏幕就會顯示白色 如果白色LED關閉 那麼屏幕就變成了黑色 為了讓屏幕變成彩色 我們還得在彩色綠光片後面 分別加上一塊垂直和水平偏振片 以及一塊光學薄片 但是這種LED屏幕有個問題 背光源的燈珠比較大 數量有限 而且是常亮的 因此當我想要黑色 得到的卻是這種偏灰的顏色 所以傳統的LED屏幕是無法精細控光的 在亮度、色彩和對比度表現上較差 mini LED屏是如何解決這個問題的呢 mini LED屏的燈珠要比LED屏的小很多 數量能夠達到成千上萬顆 因此同樣大小的屏幕 mini LED屏能夠容納的燈珠密度更高 同時這些高密度的燈珠 又被分成了幾千個分區 為什麼要分區呢 我們來看個例子 這是在純黑背景下顯示的一朵紅花 我們可以將顯示紅花區域的燈珠打開 顯示黑色區域的燈珠關閉 這樣一來 我們就能實現非常高的屏幕對比度 因此分區其實就是為了 對每個分區的亮度進行更精準的控制 也就是區域控光 以便實現更真實的色彩表現力 所以近些年我們看到 很多廠商都以自己分區數量多作為賣點 不停地捲分區 那是不是分區越多就越好呢 其實並不是 當分區數量達到一定程度後 能帶來的畫質提升微乎其微 甚至肉眼都難以察覺 這就是所謂的邊際低減效應 所以即使你花了大價錢 畫質也不會有實質性的提升 基於這一行業瓶頸 PCL從底層技術入手 從背光到成像的完整鏈路都進行了升級 推出了萬象分區 萬象分區與普通分區有什麼區別呢 其中最大的一個區別就是控光效果 它一個分區就能達到多個普通分區的效果 控光效果是普通分區的數倍 那TCL是如何做到這一點的呢 首先就是TCL在背光源上進行了升級 它的miniLED屏使用的是全新的發光芯片 稱為聚合光芯 它比普通燈珠的光亮度更穩定 更持久 相較於上一代的miniLED芯片 亮度提升了53.8% 能效提升了10% 問題是這些光如何進行更精準的控制呢 TCL採用了新一代的聚光微透鏡 再結合特有的拱橋控光技術 可以實現超多次光線折射 主點精控 對光線走向進行多次精準調校 讓光形與分區更適配 聚光微透鏡和普通透鏡相比 亮度分佈更自然 顯示出來的畫面幾乎沒有任何光暈 色彩更加接近現實中肉眼的觀感 另外為了進一步控制光暈 TCL採用了微距OD的背光設計 什麼是OD OD是指背光燈板到擴散板之間的距離 我們用手電筒來類比背光板上的燈珠 當OD值比較大時 手電筒之間的光就會發生重疊 這就是常說的光暈 如果我們把中間的手電筒關掉 可以發現 因受到兩邊手電筒的影響 中間區域並沒有完全暗下去 如果OD值很小 那麼此時手電筒發出的光 不會影響到其他的光暈 因此就沒有光暈產生 當將中間的手電筒關掉 另外兩個光源 也完全不會影響到中間的區域 因此OD值的大小 就能看出來一個廠商的真正實力 TCL MiniLED屏採用的是微距OD 這不僅使光暈控制能力大幅增強 也使得電視機身厚度更薄 並不是所有的OD都被稱為微距OD 電視厚度小於60毫米的 纔是真正採用了微距OD 除了從硬體上進行改進 TCL在軟體上也進行了重大升級 其實電視上顯示的任何畫面 都是通過二進制的圖像信號進行控制的 如何實現分區和畫面信號的精確配合 就需要用到強大的光影控制算法 TCL在強化盛態響應 與雙向23bit兩大算法的基礎上 新增了超動態光影仿生算法 可以實現分區與圖像顯示零延遲 解決亮斑、脫圍等現象 同時算法還能結合人眼感知特徵 和畫面像素信息 進行光影細節優化 大幅提升亮暗場景細節與對比度 一句話就是該暗的地方暗 該亮的地方亮 畫面細節拉滿 由於miniLED是在亮度和對比度 兩個方面來改善畫質的 因此miniLED與對比度更高的HVA屏才更適配 TCL華星堅持屏幕自主研發 將普通VA屏升級為 具備更強遮光能力的華星HVA屏 華星HVA屏液晶分子層疊一狀排列 遮光能力強 能精準控制光線的走向 它的原生對比度比普通VA屏更高 達到了7000比1 因此成為miniLED顯示技術的好搭檔 除了強大的萬像分區 TCL的miniLED還採用了 能呈現純淨的紅綠藍三原色的亮子點技術 早在10年前 TCL就已經推出了亮子點電視 歷經10年產品更迭 如今的TCL亮子點技術已經大幅升級 採用了更先進的炫彩亮子晶體進行製造 能更好配合高亮度激發純淨RGB三色光源 大大提升亮子點的穩定性 並進行了一系列嚴苛的測試 從而帶來更好的色彩 能達到10萬小時持久不褪色 最後峯值亮度是影響畫質的另一關鍵因素 峯值亮度是指電視屏幕 在顯示最亮畫面時的亮度值 有些電視能夠達到很高的亮度 問題是持續時間有限 亮了幾秒鐘就衰減了 這就會導致震撼的畫面往往難以持久呈現 影響觀影體驗 TCL全新推出的炫彩XDR峯值亮度 結合了超動態控光和雙模驅動兩項技術 讓高亮顯示始終在線的同時 還能針對不同畫面亮度 智能調節最合適的亮度和控光方式 讓畫面亮得更出彩 更護眼 其實隨著電視屏幕的不斷發展 miniLED已經是大勢所趨 至於如何選擇 TCL已經給出了參考答案