Роботизированный телескоп - Robotic telescope

«Эль Энано», роботизированный телескоп

А роботизированный телескоп является астрономический телескоп и детекторная система, которая делает наблюдения без вмешательства человек. В астрономических дисциплинах телескоп квалифицируется как робот если он проводит эти наблюдения без участия человека, даже если человек должен начать наблюдения в начале ночи или закончить их утром. Это может иметь программный агент (s) использование искусственного интеллекта, который помогает различными способами, например, автоматическим планированием.[1][2][3] Роботизированный телескоп отличается от удаленный телескоп, хотя инструмент может быть как роботизированным, так и удаленным.

Дизайн

Роботизированные телескопы - это сложные системы, которые обычно включают в себя несколько подсистем. Эти подсистемы включают устройства, обеспечивающие возможность наведения телескопа, работу детектора (обычно CCD камеры), управление куполом или корпусом телескопа, управление телескопом фокусер, обнаружение Погода условия и другие возможности. Часто эти различные подсистемы контролируются главной системой управления, которая почти всегда является программным компонентом.

Роботизированные телескопы работают под замкнутый цикл или же открытый цикл принципы. В системе с разомкнутым контуром система роботизированного телескопа указывает на себя и собирает данные, не проверяя результаты своих операций, чтобы убедиться, что она работает правильно. Иногда говорят, что телескоп с разомкнутым контуром работает на веру в том, что если что-то пойдет не так, система управления не сможет обнаружить это и компенсировать.

Система с замкнутым контуром имеет возможность оценивать свои операции с помощью избыточных входов для обнаружения ошибок. Обычным таким входом могут быть датчики положения на осях движения телескопа или способность оценивать изображения системы, чтобы гарантировать, что она направлена ​​на правильное поле зрения когда они были разоблачены.

Большинство роботизированных телескопов маленькие телескопы. В то время как большие инструменты обсерваторий могут быть в высокой степени автоматизированы, немногие из них работают без сопровождающего.

История профессиональных телескопов-роботов

Роботизированные телескопы были впервые разработаны астрономы после электромеханический взаимодействует с компьютеры стало обычным явлением в обсерватории. Ранние примеры были дорогими, имели ограниченные возможности и включали большое количество уникальных подсистем, как аппаратных, так и программных. Это способствовало отсутствию прогресса в разработке роботизированных телескопов в начале их истории.

К началу 1980-х годов, когда появились дешевые компьютеры, было задумано несколько жизнеспособных проектов роботизированных телескопов, а некоторые были разработаны. Книга 1985 года, Микрокомпьютерное управление телескопами, выполненное Марком Трубладом и Расселом М. Жене, стало эпохальным инженерным исследованием в этой области. Одним из достижений этой книги было указание на множество причин, некоторые из которых довольно тонкие, почему телескопы нельзя было надежно навести с помощью только основных астрономических расчетов. Концепции, исследуемые в этой книге, имеют общее наследие с программным обеспечением для моделирования ошибок крепления телескопов, которое называется Tpoint, которые появились из первого поколения больших автоматизированных телескопов в 1970-х годах, в частности Англо-австралийский телескоп 3,9 м.

С конца 1980-х гг. Университет Айовы была в авангарде разработки роботизированных телескопов в профессиональной сфере. В Автоматизированная телескопическая установка (ATF), разработанный в начале 1990-х годов, располагался на крыше здания физики Университета Айовы в г. Айова-Сити. Они продолжили Роботизированная обсерватория Айовы, роботизированный и дистанционный телескоп на частном Обсерватория Винера в 1997 году. Эта система успешно соблюдала переменные звезды и предоставил наблюдения для десятков научные статьи. В мае 2002 г. они завершили Телескоп Ригеля. Rigel был 0,37-метровым (14,5-дюймовым) F / 14, построенным компанией Optical Mechanics, Inc. и контролируется программой Talon.[4] Каждый из них был прогрессом в сторону более автоматизированной и утилитарной обсерватории.

Одна из крупнейших сетей роботизированных телескопов - Робонет, управляемый консорциумом Великобритания университеты. В Линкольн Исследование астероидов, сближающихся с Землей (LINEAR) Проект - еще один пример профессионального телескопа-робота. Конкуренты LINEAR, Обсерватория Лоуэлла Поиск объектов, сближающихся с Землей, Обзор неба Каталины, Spacewatch, и другие, также разработали различные уровни автоматизации.

В 2002 году проект RAPid Telescopes for Optical Response (RAPTOR) расширил границы автоматизированной роботизированной астрономии, став первым полностью автономным роботизированным телескопом с замкнутым контуром. RAPTOR был разработан в 2000 году и начал полное развертывание в 2002 году. Проект возглавляли Том Вестранд и его команда: Джеймс Рен, Роберт Уайт, П. Возняк и Хит Дэвис. Его первый опыт работы с одним из широкопольных инструментов произошел в конце 2001 года, а вторая широкопольная система была запущена в конце 2002 года. Операции по замкнутому контуру начались в 2003 году. Первоначально целью RAPTOR была разработка системы наземных телескопов, которые будет надежно реагировать на срабатывания спутников и, что более важно, определять переходные процессы в режиме реального времени и генерировать предупреждения с указанием местоположения источников, чтобы обеспечить последующие наблюдения с помощью других, более крупных телескопов. Обе эти цели были достигнуты довольно успешно. Теперь RAPTOR перенастроен, чтобы стать ключевым аппаратным элементом Проект Thinking Telescopes Technologies. Его новая задача будет заключаться в мониторинге ночного неба в поисках интересного и аномального поведения в постоянных источниках с использованием одного из самых передовых роботизированных программ, когда-либо применявшихся. Две системы с широким полем зрения представляют собой мозаику камер CCD. Мозаика покрывает площадь примерно 1500 квадратных градусов на глубину 12-й величины. В центре каждого массива широких полей находится одна система ямок с полем зрения 4 градуса и глубиной 16 звездной величины. Системы широкого поля разделены базовой линией 38 км. Эти системы с широким полем зрения поддерживают еще два действующих телескопа. Первый из них - это патрульный инструмент-каталогизатор с мозаичным полем зрения в 16 квадратных градусов до 16 звездной величины. Другая система - это OTA 0,4 м с глубиной 19-20 звездной величины и охватом 0,35 градуса. Три дополнительные системы в настоящее время находятся в стадии разработки, тестирования и развертывания в течение следующих двух лет. Все системы монтируются на изготовленных по индивидуальному заказу быстроповорачиваемых креплениях, способных достичь любой точки в небе за 3 секунды. Система RAPTOR находится на территории Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) и поддерживается фондами директивных исследований и разработок лаборатории.

В 2004 году некоторые профессиональные телескопы-роботы характеризовались отсутствием творческого подхода к проектированию и опорой на закрытый исходный код и проприетарное программное обеспечение. Программное обеспечение обычно уникально для телескопа, для которого оно было разработано, и не может быть использовано ни в какой другой системе. Часто программное обеспечение для роботизированных телескопов, разработанное в университетах, становится невозможно поддерживать, и в конечном итоге устаревший поскольку аспирантов написавшие это переходят на новые должности, и их учреждения теряют свои знания. Крупные консорциумы телескопов или лаборатории, финансируемые государством, обычно не теряют разработчиков, как это происходит в университетах. Профессиональные системы обычно отличаются очень высокой эффективностью и надежностью наблюдения. Также наблюдается растущая тенденция к внедрению технологии ASCOM на нескольких профессиональных объектах (см. Следующий раздел). Потребность в проприетарном программном обеспечении обычно возникает из-за конкуренции между учреждениями за доллары на исследования.

История любительских телескопов-роботов

В 2004 году большинство роботизированных телескопов находится в руках астрономы-любители. Предпосылкой для бурного роста любительских телескопов-роботов была доступность относительно недорогих ПЗС-камер, которые появились на коммерческом рынке в начале 1990-х годов. Эти камеры не только позволили астрономам-любителям делать приятные снимки ночного неба, но и побудили более искушенных любителей проводить исследования в сотрудничестве с профессиональными астрономами. Основным мотивом разработки любительских телескопов-роботов была скука проведения ориентированных на исследования астрономических наблюдений, таких как получение бесконечно повторяющихся изображений переменной звезды.

В 1998 г. Боб Денни задуман стандарт программного интерфейса для астрономического оборудования, основанный на Microsoft с Компонентная объектная модель, который он назвал Общая объектная модель астрономии (АСКОМ). Он также написал и опубликовал первые примеры этого стандарта в виде коммерческих программ управления телескопами и анализа изображений, а также нескольких бесплатных компонентов. Он также убедил Дуг Джордж включить возможности ASCOM в коммерческую программу управления камерой. С помощью этой технологии можно легко написать главную систему управления, объединяющую эти приложения. Perl, VBScript, или же JavaScript. Образец сценария такого рода предоставил Денни.

После освещения ASCOM в Небо и телескоп несколько месяцев спустя ASCOM архитекторы такие как Боб Денни, Дуг Джордж, Тим Лонг, и другие позже повлияли на ASCOM, чтобы он стал набором кодифицированных стандартов интерфейса для бесплатное ПО драйверы устройств для телескопов, камер CCD, фокусировщиков телескопов и куполов астрономических обсерваторий. В результате любительские телескопы-роботы становятся все более изощренными и надежными, а стоимость программного обеспечения резко падает. ASCOM также был принят для некоторых профессиональных роботизированных телескопов.

Тем временем пользователи ASCOM разработали все более совершенные системы главного управления. Доклады, представленные на Любительско-профессиональные мастерские Minor Planet (MPAPW) в 1999, 2000 и 2001 годах и Международная любительско-профессиональная фотоэлектрическая фотометрия На конференциях 1998, 1999, 2000, 2001, 2002 и 2003 годов были задокументированы все более сложные системы главного управления. Некоторые из возможностей этих систем включали автоматический выбор наблюдаемых целей, способность прерывать наблюдения или изменять графики наблюдений для возможных целей, автоматический выбор направляющих звезд и сложные алгоритмы обнаружения и исправления ошибок.

Разработка системы удаленного телескопа началась в 1999 году, а первые испытания на реальном оборудовании телескопа начались в начале 2000 года. RTS2 изначально предназначалась для Гамма-всплеск последующие наблюдения, поэтому возможность прервать наблюдение была основной частью его конструкции. В процессе разработки он стал интегрированным пакетом управления обсерваторией. Другие дополнения включали использование Postgresql база данных для хранения целей и журналов наблюдений, возможность выполнять обработку изображений, включая астрометрию и выполнение поправок телескопа в реальном времени, и пользовательский веб-интерфейс. RTS2 с самого начала проектировалась как полностью Открытый исходный код система, без каких-либо проприетарных компонентов. Для поддержки растущего списка креплений, датчиков, ПЗС-матриц и крышных систем используется собственный текстовый протокол связи. Система RTS2 описана в статьях 2004 и 2006 годов.[5]

В Инструментальный нейтральный распределенный интерфейс (INDI) была основана в 2003 году. По сравнению с Майкрософт Виндоус Основанный на стандарте ASCOM, INDI - это платформо-независимый протокол, разработанный Элвудом С. Дауни из ClearSky Institute для поддержки управления, автоматизации, сбора данных и обмена между аппаратными устройствами и интерфейсами программного обеспечения.

Значимость

К 2004 году роботизированные наблюдения составляли подавляющий процент опубликованной научной информации об астероидах. орбиты и открытия, исследования переменных звезд, сверхновая звезда кривые блеска и открытия, орбиты комет и гравитационное микролинзирование наблюдения.

Все на ранней стадии Гамма-всплеск наблюдения велись с помощью телескопов-роботов.[нужна цитата ]

Список роботизированных телескопов

См. Ниже дополнительную информацию об этих профессиональных роботизированных телескопах:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «ЗВЕЗДА: Астрономы, агенты и когда роботизированные телескопы не ...» adsabs.harvard.edu. Получено 2016-08-27.
  2. ^ Мейсон, Синди. Pyper (ред.). «Совместные сети независимых автоматических телескопов». adsabs.harvard.edu. Астрономическое общество Тихого океана. Получено 2016-08-27.
  3. ^ Кроуфорд. «GNAT: Глобальная сеть автоматизированных телескопов». adsabs.harvard.edu. Получено 2016-08-27.
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2009-01-30. Получено 2009-02-14.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ http://rts2.org/index.html

внешняя ссылка

  • Виртуальный телескоп Робототехническая установка проекта "Виртуальный телескоп".
  • Список профессиональных роботизированных телескопов (с картой и статистикой).
  • «Роботизированные телескопы: интерактивная выставка во всемирной паутине». CiteSeerX  10.1.1.51.9564: Цитировать журнал требует | журнал = (помощь) предоставляет обзор работы телескопа через Интернет