本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。
任何天文爱好者都会告诉你他们第一次通过望远镜观察的经历。然而，他们很多人不会说的是，第一次观察可能会多么令人失望。我清楚地记得我小时候的经历。那是我在郊区前院看到的雄伟的恒星摇篮，也就是我们所说的猎户座星云，那是我花了将近一个小时组装、对准和聚焦我父亲在百货商店买的简易折射望远镜才获得的。通过目镜，星云看起来根本不像我在书本和杂志上看到的那些清晰、色彩丰富的图像。相反，它是一片灰色的污迹，很容易被误认为是卷云的一缕，其微弱的光芒在附近汞蒸气路灯的蓝色眩光中被冲淡了。之后，这架望远镜就积满了灰尘，也带走了我深入研究业余天文学的大部分愿望。
至少情况一直是这样，直到上个月，我在布鲁克林广阔的常青公墓一个僻静的地点参加观星派对时，尝试了一种新型望远镜。在几款标准的消费级型号旁边，SETI研究所的天文学家弗兰克·马奇斯正在演示由法国小型初创公司Unistellar生产的原型“增强视觉望远镜”，他也在该公司担任首席科学官。马奇斯最出名的是发现了多颗小行星，以及从简易的地面望远镜中获得非凡的观测结果。他是第一个在没有太空望远镜或星际探测器的帮助下，捕捉到木星卫星木卫一上的火山爆发图像的人，也是开发用于拍摄其他恒星周围行星图像的新技术的天文学家先锋之一。然而，今晚，他只是充当一个天体福音传道者。
“你遇到的情况是几乎每个人使用望远镜观察月球和一些行星之外的任何东西时都会遇到的情况，”马奇斯在听我讲述我童年的经历时说。“你投资数百美元，你可能开车很远，以远离城市灯光，你花费数小时试图校准和校准你的望远镜，以观察星系或星云。你可能会认为你会看到像哈勃[太空望远镜]中的漂亮图片。但你得到的只是一个模糊的点，用来展示给你的孩子或你的妻子或你的伴侣，他们会感到失望。然后他们就放弃了！”
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马奇斯将他对天文学的兴趣追溯到童年时代与父亲在法国乡村度过的深夜，在没有望远镜的情况下观看月食期间地球的阴影将满月染成红色。他说，那是“我生命中第一次感到天空中真的在发生事情”，他说，“我意识到我们在这个被称为地球的小岩石上，围绕着一颗恒星运行，并且在所有其他恒星周围一定有无数其他世界。”不久之后，马奇斯就会更认真地观星，通过他的第一架望远镜凝视着土星环。
Unistellar的产品简称“eVscope”（发音为Ee-Vee Scope），从外观上看，它只是一个典型的4.5英寸牛顿反射望远镜——一个简单的小型望远镜，连同三脚架，可以轻松放入背包中。但是通过其目镜观察，可以揭示 eVscope 的强大功能：利用专有的传感器、光学和专用软件系统，望远镜可以随着时间的推移放大和显示来自微弱目标的累积光线，堆叠和处理数百个图像以校正仪器抖动和模糊曝光，从而构建出与更大、更昂贵的设备相媲美的生动、清晰的视图。而且，正如马奇斯打算用他在布鲁克林墓地的演示所展示的那样，这项技术甚至在不良的观看条件下也能工作——例如，在纽约市及其周围，城市灯光的眩光是如此令人压抑，以至于即使在晴朗的夜晚，人们几乎可以用手指和脚趾数清肉眼可见的所有星星。（事实上，这项技术的效果非常好，以至于Unistellar的eVscope已经成功地在目镜中捕捉并显示了遥远的冥王星的图像，它是在法国马赛和旧金山光污染的天空中悬挂的一个微弱而遥远的点。）
“请记住，这架望远镜不仅仅是为了漂亮的图片，”马奇斯说。“它也可能带来新的科学研究方法。”据马奇斯说，当eVscope上市时，它应该能够拍摄到亮度约为15视星等的物体——也就是说，在地球天空中，其亮度相当于从30,000公里外看到的100瓦灯泡。除其他外，这将使其能够成像、跟踪和研究数万颗已知的小行星，并发现新的小行星。通过与SETI研究所的合作，eVscope用户可以选择将他们的观测结果自动上传到在线数据库，供业余和专业天文学家使用。“我们将逐步建立它，用一千个eVscope为天空的任何给定区域提供数百万个帧，这些帧可以组合起来以获得良好的信噪比，”马奇斯说。“我们可以用它来搜索威胁地球的小行星和彗星、恒星掩星、超新星、变星；甚至可能是我们难以想象的东西——一道闪光、来自另一个宇宙文明的激光脉冲？谁知道我们可能会发现什么——这不像我们一直在以这些星等连续观察天空。”
为了帮助获取和构建该数据库，Unistellar正在为eVscope开发一个半自主的“场识别系统”，该系统使用GPS数据来帮助指向望远镜并识别感兴趣的物体。不过，该系统尚未完全集成到原型中；在演示过程中，马奇斯用智能手机上的应用程序手动引导eVscope进行导航。
在被逼近的云层打断之前，他的演示以对环状星云的观察达到了顶峰，这是一个从一颗垂死恒星中喷射出的、宽度为一光年的气体壳，距离地球约 2,000 光年。在放大星云的天体坐标后，马奇斯切换到望远镜的增强光放大模式，然后退后一步让我通过目镜观察。几秒钟内，星云从闪闪发光的背景星场中显现出来，就像一个镶嵌在黑色钻石天鹅绒中的抛光绿松石和珊瑚圆盘。这些颜色来自电离氮、氢、氧和其他气体，这些气体曾经存在于垂死恒星的大气层中——可能也存在于一些伴随的行星中——现在被恒星缓慢冷却的白热核心发出的强烈紫外线剥离并点燃。天文学家估计，大约在 50 多亿年后，我们的太阳和太阳系将经历类似的命运。观星者一个接一个地排队，凝视着这颗恒星的纪念品。有些人甚至拿出智能手机，通过目镜拍摄星云的照片。
几步之遥，另一架比Unistellar大两倍多的望远镜也瞄准了环状星云。通过其卓越但过时的光学器件，星云看起来像是背景中苍白星星的模糊的甜甜圈形状的灰色薄雾。像许多微弱的天体一样，这里最好是间接观察，当聚焦时会滑入不可见状态，只有从眼角的余光中再次出现，因为其光子涓涓细流落在视网膜上对光线更敏感的边缘，而不是对颜色更敏感的中心。这种差异是惊人的，并且说明了为什么通过普通望远镜很难欣赏星系和其他深空天体。星云的生动色彩在那里等待被看到，由于人眼的固有局限性而被隐藏起来。与数码相机、电动星迹跟踪器和运行图像处理软件的笔记本电脑配对，任何望远镜都可以在几分钟内提供环状星云的可观彩色图像——但不能通过目镜进行实时观察。
“我们所做的事情没有任何魔力，”马奇斯后来指出，过去Unistellar活动的强大业余天文学家已经复制了eVscope的许多壮举，尽管使用了更多（而且价格更高）的设备和更大的努力。“我们正在将专业天文学家多年来一直使用的技术集成到任何人都可以使用的小型、价格合理的望远镜中。eVscope 旨在等同于智能手机，但用于天文学。”
马奇斯说，该公司希望在2018年秋季将eVscope推向市场，其价格与最新的iPhone或中档笔记本电脑相似。但是，当然，他和Unistellar的其他人都说他们不是为了钱而制造增强视觉望远镜。相反，他们试图恢复他们认为人们——特别是那些在繁华、缺乏星光的城市中的人们——正面临失去的某种东西：与上方天堂的联系。
“当然，作为一名天文学家，我会有偏见，但能够看到星星确实很重要，”马奇斯在演示结束后说。“当人们失去这种能力时，他们就会忘记他们真正身在何处。他们忘记了他们生活在一个围绕着一个巨大星系中的一颗小恒星运行的微小星球上，而我们人类不仅仅是一群想要购买花哨的新车或最新款苹果手机的猿猴。我们是更大图景的一部分。当你第一次看到并感受到这一点时，这是你生命中的一个重要时刻。探索整个宇宙可以从一些微小的东西开始，比如通过望远镜观察。当我和父亲一起看到我的第一次日食时，我就是这样做的。也许我们也可以让今天的孩子们也这样做。为所有人。我们想把天空还给他们。”