Projekt u suradnji s 
-om
Sadr?aj: |
|
Za laike eudno, ali od poeetka stoljeaa na ovamo, kroz teleskope se gotovo više ne gleda. Oko je zamjenjeno mnogo boljim osjetnicima, na poeetku fotografskom emulzijom sa nekih 0.7% korisnosti, a danas je to silicijev CCD eip s 80% korisnosti. Ono što je ostalo neizmjenjeno je problem opa?aea, kako doai do teleskopa? Putovanje do neke zvjezdarnice, boravak tamo, neizvjesnost meteoroloških prilika tijekom boravka samo su neki od organizacijskih i financijskih problema s kojima se astronom ili ljubitelj zvjezdanog neba sreae tijekom opa?anja na udaljenoj zvjezdarnici.
 |
Slika 1. Zvjezdarnica Višnjan smještena je na zapadnim obroncima istarske visoravni. Sa svojih 245 metara nadmorske visine i prozraenom atmosferom ovo je jedna od bolje lociranih europskih zvjezdarnica. |
Ni astronomi koji se nalaze u blizini teleskopa nisu pošte?eni problema. Jedan od najveaih je vrijeme u kojem taj skupi instrument radi svoj posao, tj. skuplja fotone. U prosjeku jedan klasiean teleskop samo 7 % vremena radi taj posao. Ostalo vrijeme troši se na odr?avanje, pozicioniranje i kalibriranje. Prvi pokušaji rješavanja tog problema zapoeeli su sedamdesetih godina djelomienom automatizacijom nekoliko velikih ameriekih teleskopa. Rezultati te automatizacije bili su negativni. Skupo sklopovlje, nepostojeaa programska podrška, te senzori, tada još u fazi razvoja, rezultirali su skupim i nefunkcionalnim sustavima. Naglim širenjem osobnih raeunala osamdesetih godina nekoliko se univerzitetskih zvjezdarnica i tvrtki za proizvodnju astronomske opreme u SAD-u okušalo u automatizaciji i daljinskom upravljanju svojih teleskopa. U svemu tome bilo je puno lutanja, grananja razvoja i malo zadovoljavajuaih rezultata. Ti su rezultati u nekim podruejima bili toliko skromni da su predvi?anja nekih autora, automatizacije teleskopa u SAD-u (1995) pomaknuta i za 20 godina u buduanost! Ipak buduanost nije tako crna. Danas postoji nekoliko automatskih teleskopa u dvije glavne grane automatizacije, koje rade na zadovoljstvo svojih korisnika i konstruktora. Ti su teleskopi zamišljeni i konstruirani prema principu KISS (Keep It Simple, Stupid!). Njihova je efikasnost najmanje eetiri puta veaa od teleskopa kojima upravljaju ljudi. Uzmemo li u obzir da su astronomi i tehnieari oslobo?eni napornog noanog rada, njihova ekonomska i ergonomska efikasnost je neosporna.
|
Slika 2. Satelitski snimak koji prikazuje rasipanje svjetlosne energije na podrueju Hrvatske i susjednih zemalja. Na njemu se vidi da je teleskop smješten u jednom od podrueja manjeg svjetlosnog zaga?enja. |
Pri Zvjezdarnici Višnjan, zapoeelo se razmišljati o automatizaciji teleskopa pojavom kuanih raeunala pa su prvi pokusi automatizacije modela teleskopa zapoeeli 1986. godine. Skupoaa potrebnih komponenti, nemoguanost uvoza opreme, pa na poslijetku rat, odgodili su materijalizaciju tih naših htijenja. Zahvaljujuai CARNet-ovom projektu "Kompletna automatizacija upravljanja rada teleskopa NR-407 Zvjezdarnice Višnjan i njegovo prikljueivanje na CARNet" ponovo je pokrenuta ideja o automatizaciji našeg teleskopa. Kako je u me?uvremenu Internet od kurioziteta postao najperspektivniji komunikacijski medij današnjice, nezamislivo je postojanje daljinski upravljanog, automatskog teleskopa, eiji resursi nisu pristupaeni preko Interneta.
Sredinom 1995. godine zapoeeo je s radom u kupoli nov teleskop NR-407 koji je u potpunosti projektiran i izra?en u Hrvatskoj. Projekat optike izradio je Dr. ?eljko Andreia, staklo za objektiv promjera 407 mm izradila je tvornica stakla "Boral" iz Pule, a optika i mehanika su izra?eni u Višnjanu. Ovo je po velieini drugi teleskop u Hrvatskoj, ali po kakvoai optike i instaliranoj senzorskoj opremi najsuvremeniji naš teleskop. Tim je teleskopom u proteklom razdoblju izvršeno mnoštvo astrometrijskih i fotometrijskih mjerenja, otkriveno je tridesetak novih malih planeta (asteroida) i jedna nepoznata promjenljiva zvijezda tipa "Mira".
 |
 |
| Slika 2. Teleskop NR-407 u radnom polo?aju prije poeetka automatizacije. | Slika 3. Teleskop NR-407 nakon prvih pokusa s automatizacijom. |
Bez obzira na ulo?eni trud da se rad tim instrumentom do krajnjih granica pojednostavi, rad sa njim je sve samo ne jednostavan, kao što se mo?e vidjeti iz kratkog opisa promatraeke noai: Prije poeetka rada vrši se procjena meteoroloških uvjeta i test prozraenosti atmosfere. Nastavlja se s otvaranjem vratiju i deblokiranjem kupole, te polsatnim hla?enjem teleskopa i CCD senzora. Slijedi postavljanje teleskopa u nulti polo?aj i kontrola fokusa. Prema listi objekata pomiee se teleskop po obje osi i vrši snimanje predvi?enih objekata. Pomicanje i snimanje izmjenjuju se svake dvije minute. Tijekom rada kontroliraju se promjene meteoroloških uvjeta i prozraenosti atmosfere koji bitno utjeeu na kvalitet dobivenih podataka. Nakon završetka rada sve se vraaa u tzv. "parkirni" polo?aj.
Slika 4. Instrument u kupoli eije otvaranje i pomicanje treba automatizirati ?eli li se dobiti u potpunosti automatski teleskop.
Poseban problem tijekom rada je preciznost pozicioniranja i praaenja objekata zbog nemoguaeg mehaniekog savršenstva monta?e teleskopa. Zbog toga mo?e doai do odbacivanja i do 30 % snimljenog materijala. Detaljna analiza mehaniekih grešaka satnog mehanizma teleskopa (slika 5?) pokazala je da se ta greška mo?e izbjeai ili ugradnjom aktivnog raeunalom kontroliranog sustava PEC (Periodic Error Correction) ili odbacivanjem kompletnog zupeanog sklopa satnog mehanizma i krajnjim pojednostavnjenjem sustava praaenja sa postavljanjem raeunalom upravljanog "brushless" motora i optiekog shaft encodera. U oba slueaja potrebno je izraditi i softver (programske rutine) za nadzor pomicanja.
Slika 5. Snimak mehaniekih grešaka praaenja teleskopa tijekom jednog okretaja glavnog pu?nog kola na osnovu kojeg se vršilo odre?ivanje potrebnih korekcija za pokušaj ugradnje PEC-a.
Automatizacija postojeaeg teleskopa vršiti ae se u nekoliko koraka, s ciljem izrade u potpunosti automatskog teleskopa tzv. "robotic telescope"-a. Za postizanje tog cilja potrebno je izvršiti radikalne preinake na kupoli pod kojom se instrument nalazi, na mehanici teleskopa, na elektrienom sklopovlju, te izvršiti zamjenu postojeaih osjetnika kuteva (shaft encodera). Potrebno je nabaviti niz dodatnih raeunalskih sueelja: za nadzor meteoroloških prilika, ispitivanja optieke vidljivosti, kontrole polo?aja kupole, promjene filtera, fokusa, parking i nedozvoljenih polo?aja teleskopa, te ostale parametre bitne za nesmetan rad teleskopa. Tako?er je potrebno i izraditi softver za upravljanje i nadzor kompatibilan s djelovima komercijalnog i namjenski izra?enog softvera koji je trenutno u upotrebi.
Kako se radi o veoma obimnom zahvatu na postojeaem teleskopu, koji ujedno zahtijeva i veae financijske izdatke, automatizacija ae se vršiti postupno. Prioritet pri automatizaciji biti ae postavljanje novih brushless motora za pokretanje teleskopa, koji ae zamijeniti postojeai sustav diferencijala s dva pogonska motora, te na taj naein znatno smanjiti greške prilikom praaenja. Odlika brushless motora sa povratnom vezom je gotovo konstantni zakretni moment od 0 do 2000 okretaja u minuti.Na obje osovine teleskopa postaviti ae se inkrementalni enkoderi visoke razlueivosti. To je jedini naein da se izbjegnu greške koje unose pu?ni prijenosi prilikom preciznog pozicioniranja teleskopa od nekoliko luenih sekundi. Kako je problem pronaai apsolutne enkodere visoke razlueivosti, odlueili smo se za inkrementalne enkodere sa nultim polo?ajem, što znaei da ae se teleskop prije poeetka rada morati postaviti u tzv. nulti polo?aj. Od broja impulsa po jednom okretaju enkodera ovisiti ae preciznost pozicioniranja teleskopa.
Slijedeai bitni korak ka potpunoj automatizaciji teleskopa je i automatsko rotiranje i otvaranje kupole. Naime otvor kroz koji teleskop "gleda" u nebo mora slijediti gibanje teleskopa. Ekspozicije astronomskih snimaka mogu potrajati i do nekoliko desetaka minuta. Tijekom ekspozicije kupola ne smije zakloniti pogled teleskopu. Zbog toga je potrebno da raeunalo preraeunava nebeske koordinate teleskopa u trenutni azimut, te vrši korekcije polo?aja kupole.
Izraditi ae se specijalizirani softver koji ae povezati sustav za pozicioniranje teleskopa, praaenje, kontrolu polo?aja kupole te akviziciju podataka (snimaka) u jedinstvenu cjelinu. Posebno ae se obratiti pa?nju na integriranje postojeaih baza podataka nebeskih objekata radi lakšeg odre?ivanja polja snimanja.Tek nakon integracije sa senzorima meteoroloških uvjeta i prozraenosti atmosfere omoguaiti ae se pristup teleskopu i bez prisustva de?urnog tehnieara.
Radi racionalizacije rada izraditi ae se baza postojeaih snimaka iz koje ae svi zainteresirani korisnici moai preko CARNet-a uzeti arhivsku sliku ako im je takva potrebna radi nekih mjerenja. Takva ae baza uštediti dosta teleskopskog vremena jer se za mnoga mjerenja mogu koristiti arhivske slike.
Korisnicima s posebnim zahtjevima odobravati ae se teleskopsko vrijeme na osnovu popunjenih formulara i prihvaaanja njihovog projekta, a sve ae se informacije moai dobiti preko WWW stranica Zvjezdarnice Višnjan.
Slika 6.
Shema povezivanja raeunala, teleskopa i ostalih ure?aja
(senzora). Kliknite na sliku za uvecani prikaz.
Cilj svih ekipa koje trenutno u svijetu rade na automatizaciji teleskopa je izrada takvog inteligentnog sustava, koji bi se za daljinskog korisnika ponašao kao "skener neba na odre?enim koordinatama", dok bi sustav, sam, brinuo o izraeunavanju polo?aja tra?enog objekta, kontroli meteoroloških uvjeta oko teleskopa, provjeri astronomske vidljivosti, otvaranju i pozicioniranju kupole, pozicioniranju teleskpa, pozicioniranju filtera, kontroli pomicanja motora teleskopa tijekom snimanja, optimizaciji opa?anja kod višestrukih zahtijeva za teleskopsko vrijeme itd. Cilj je autonomni sustav koji tjednima radi bez prisustva ljudskog operatera u svijetu poznatog pod imenom, "robotic telescope".
Robotic telescope je svakako sljedeai korak u automatizaciju jednog od teleskopa pri Zvjezdarnici Višnjan. Takav ae teleskop imati nekoliko puta bolje iskorištavanje teleskopskog vremena, pa ae moai opslu?ivati i daleko veai krug korisnika od automatskog teleskopa.
Slika 7. Blok dijagram koji prikazuje tok rada softvera i komunikaciju sa ure?ajima.
E-mail:
vanjab@astro.visnjan.hr
Web:
http://astro.visnjan.hr
Telefon:
+385 52 449 212
Homepage Zvjezdarnice Visnjan
