stringtranslate.com

Telescopio robótico

"El Enano", un telescopio robótico

Un telescopio robótico es un telescopio astronómico y un sistema detector que realiza observaciones sin la intervención de un humano . En las disciplinas astronómicas, un telescopio se considera robótico si realiza esas observaciones sin ser operado por un humano, incluso si un humano tiene que iniciar las observaciones al comienzo de la noche o finalizarlas por la mañana. Puede tener agentes de software que utilizan inteligencia artificial que ayudan de diversas formas, como la programación automática. [1] [2] [3] Un telescopio robótico es distinto de un telescopio remoto , aunque un instrumento puede ser tanto robótico como remoto.

En 2004, las observaciones robóticas representaban un porcentaje abrumador de la información científica publicada sobre órbitas y descubrimientos de asteroides, estudios de estrellas variables, descubrimientos y curvas de luz de supernovas , órbitas de cometas y observaciones de microlentes gravitacionales .

Todas las observaciones de estallidos de rayos gamma en la fase inicial se realizaron mediante telescopios robóticos. [ cita necesaria ]

Diseño

Los telescopios robóticos son sistemas complejos que normalmente incorporan varios subsistemas. Estos subsistemas incluyen dispositivos que brindan capacidad de apuntar el telescopio, operación del detector (generalmente una cámara CCD ), control de la cúpula o recinto del telescopio, control sobre el enfocador del telescopio , detección de condiciones climáticas y otras capacidades. Con frecuencia, estos subsistemas variables están presididos por un sistema de control maestro, que casi siempre es un componente de software.

Los telescopios robóticos funcionan bajo principios de circuito cerrado o circuito abierto . En un sistema de circuito abierto, un sistema de telescopio robótico se apunta a sí mismo y recopila sus datos sin inspeccionar los resultados de sus operaciones para garantizar que esté funcionando correctamente. A veces se dice que un telescopio de bucle abierto funciona con fe, en el sentido de que si algo sale mal, el sistema de control no tiene forma de detectarlo y compensarlo.

Un sistema de circuito cerrado tiene la capacidad de evaluar sus operaciones a través de entradas redundantes para detectar errores. Una entrada común de este tipo serían los codificadores de posición en los ejes de movimiento del telescopio, o la capacidad de evaluar las imágenes del sistema para garantizar que apunte al campo de visión correcto cuando fueron expuestas.

La mayoría de los telescopios robóticos son telescopios pequeños . Si bien los grandes instrumentos de los observatorios pueden estar altamente automatizados, pocos funcionan sin asistentes.

Telescopios robóticos profesionales

Los astrónomos desarrollaron por primera vez los telescopios robóticos después de que las interfaces electromecánicas con las computadoras se volvieran comunes en los observatorios . Los primeros ejemplos eran costosos, tenían capacidades limitadas e incluían una gran cantidad de subsistemas únicos, tanto en hardware como en software. Esto contribuyó a la falta de avances en el desarrollo de telescopios robóticos en las primeras etapas de su historia.

A principios de la década de 1980, con la disponibilidad de computadoras baratas, se concibieron varios proyectos viables de telescopios robóticos y se desarrollaron algunos. El libro de 1985, Microcomputer Control of Telescopes , de Mark Trueblood y Russell M. Genet, fue un estudio de ingeniería histórico en este campo. Uno de los logros de este libro fue señalar muchas razones, algunas bastante sutiles, por las que los telescopios no podían apuntarse de forma fiable utilizando únicamente cálculos astronómicos básicos. Los conceptos explorados en este libro comparten una herencia común con el software de modelado de errores de montura de telescopio llamado Tpoint , que surgió de la primera generación de grandes telescopios automatizados en la década de 1970, en particular el Telescopio Anglo-Australiano de 3,9 m .

En 2004, algunos telescopios robóticos profesionales se caracterizaban por una falta de creatividad en el diseño y una dependencia de software propietario y de código cerrado . El software suele ser exclusivo del telescopio para el que fue diseñado y no se puede utilizar en ningún otro sistema. A menudo, el software de telescopios robóticos desarrollado en las universidades se vuelve imposible de mantener y, en última instancia, queda obsoleto porque los estudiantes graduados que lo escribieron pasan a nuevos puestos y sus instituciones pierden su conocimiento. Los grandes consorcios de telescopios o los laboratorios financiados por el gobierno no suelen sufrir la misma pérdida de desarrolladores que experimentan las universidades. Los sistemas profesionales generalmente presentan una eficiencia y confiabilidad de observación muy altas. También existe una tendencia creciente a adoptar la tecnología ASCOM en algunas instalaciones profesionales (ver la siguiente sección). La necesidad de software propietario suele estar impulsada por la competencia por el dinero para investigación entre instituciones.

Desde finales de la década de 1980, la Universidad de Iowa ha estado a la vanguardia del desarrollo de telescopios robóticos en el ámbito profesional. ElLa Instalación de Telescopio Automatizado (ATF), desarrollada a principios de la década de 1990, estaba ubicada en el techo del edificio de física de la Universidad de Iowa en Iowa City . Luego completaron el Observatorio Robótico de Iowa, un telescopio robótico y remoto en el Observatorio privado Winer en 1997. Este sistema observó con éxito estrellas variables y contribuyó con observaciones a docenas de artículos científicos . En mayo de 2002, completaron el Telescopio Rigel. El Rigel era un F/14 de 0,37 metros (14,5 pulgadas) construido por Optical Mechanics, Inc. y controlado por el programa Talon. [4] Cada uno de estos fue una progresión hacia un observatorio más automatizado y utilitario.

Una de las mayores redes actuales de telescopios robóticos es RoboNet , operada por un consorcio de universidades del Reino Unido . El Proyecto Lincoln de Investigación de Asteroides Cercanos a la Tierra (LINEAR) es otro ejemplo de telescopio robótico profesional. Los competidores de LINEAR, Lowell Observatory Near-Earth-Object Search , Catalina Sky Survey , Spacewatch y otros, también han desarrollado distintos niveles de automatización.

En 1997, el conjunto de telescopios de campo amplio del Experimento robótico de búsqueda óptica transitoria (ROTSE), denominado ROTSE-I, comenzó a funcionar en modo manual. Los sistemas de software permitieron la operación robótica totalmente automatizada a finales de marzo de 1998, con las primeras respuestas automatizadas a GRB 980326 de los activadores recibidos a través de la red de coordenadas GRB. ROTSE-I operó a partir de entonces y fue el primer telescopio robótico de circuito cerrado totalmente autónomo, y se utilizó para respuestas GRB, transitorios de rayos X y estudio de repetidores de rayos gamma suaves, estudio de estrellas variables y meteoritos. La primera ráfaga óptica inmediata de un GRB fue descubierta por ROTSE-I para GRB 990123. El proyecto ROTSE-III involucró cuatro telescopios de medio metro basados ​​en el enfoque operativo ROTSE-I, que comenzaron a funcionar en 2003. Estos se utilizaron principalmente para GRB estudio de seguimiento, y también una búsqueda y estudio de supernovas. Fue con las observaciones del ROTSE-III que se descubrieron las primeras supernovas superluminosas.

En 2002, el proyecto RAPid Telescopes for Optical Response (RAPTOR), diseñado en 2000, comenzó a implementarse por completo en 2002. El proyecto fue dirigido por Tom Vestrand y su equipo: James Wren, Robert White, P. Wozniak y Heath Davis. Su primera luz en uno de los instrumentos de campo amplio fue a finales de 2001. El segundo sistema de campo amplio entró en funcionamiento a finales de 2002. Las operaciones de circuito cerrado comenzaron en 2003. Originalmente, el objetivo de RAPTOR era desarrollar un sistema de telescopios terrestres que responder de manera confiable a los activadores de satélites y, lo que es más importante, identificar transitorios en tiempo real y generar alertas con ubicaciones de origen para permitir observaciones de seguimiento con otros telescopios más grandes. Ha logrado ambos objetivos. ¿Ahora , cuando? ] RAPTOR ha sido rediseñado para ser el elemento de hardware clave del Proyecto Thinking Telescopes Technologies. [5] Su nuevo mandato será monitorear el cielo nocturno en busca de comportamientos interesantes y anómalos en fuentes persistentes utilizando algunos de los software robóticos más avanzados jamás implementados. Los dos sistemas de campo amplio son un mosaico de cámaras CCD. El mosaico cubre un área de aproximadamente 1500 grados cuadrados hasta una profundidad de magnitud 12. Centrado en cada conjunto de campo amplio hay un sistema de fóvea única con un campo de visión de 4 grados y una profundidad de magnitud 16. Los sistemas de campo amplio están separados por una línea de base de 38 km. Otros dos telescopios operativos respaldan estos sistemas de campo amplio. El primero de ellos es un instrumento de patrulla de catalogación con un campo de visión en mosaico de 16 grados cuadrados hasta una magnitud de 16. El otro sistema es un OTA de 0,4 m con una profundidad de magnitud 19-20 y una cobertura de 0,35 grados. Actualmente se están desarrollando y probando tres sistemas adicionales, y su implementación se llevará a cabo durante los próximos dos años. Todos los sistemas están montados en monturas de giro rápido fabricadas a medida, capaces de alcanzar cualquier punto del cielo en 3 segundos. El sistema RAPTOR está ubicado en el Laboratorio Nacional de Los Alamos (EE. UU.) y ha recibido apoyo a través de los fondos de Investigación y Desarrollo Dirigidos del Laboratorio.

Telescopios robóticos aficionados

En 2004, la mayoría de los telescopios robóticos están en manos de astrónomos aficionados . Un requisito previo para la explosión de los telescopios robóticos de aficionados fue la disponibilidad de cámaras CCD relativamente económicas, que aparecieron en el mercado comercial a principios de los años 1990. Estas cámaras no sólo permitieron a los astrónomos aficionados tomar imágenes agradables del cielo nocturno, sino que también alentaron a los aficionados más sofisticados a realizar proyectos de investigación en cooperación con astrónomos profesionales. El motivo principal detrás del desarrollo de telescopios robóticos de aficionados ha sido el tedio de realizar observaciones astronómicas orientadas a la investigación, como tomar imágenes infinitamente repetitivas de una estrella variable.

En 1998, Bob Denny concibió un estándar de interfaz de software para equipos astronómicos, basado en el Modelo de objetos componentes de Microsoft , al que llamó Modelo de objetos comunes de astronomía (ASCOM). También escribió y publicó los primeros ejemplos de este estándar, en forma de programas comerciales de análisis de imágenes y control de telescopios, y varios componentes gratuitos. También convenció a Doug George para que incorporara la capacidad ASCOM en un programa de software de control de cámara comercial. A través de esta tecnología, un sistema de control maestro que integrase estas aplicaciones podría escribirse fácilmente en perl , VBScript o JavaScript . Denny proporcionó un guión de muestra de esa naturaleza.

Tras la cobertura de ASCOM en la revista Sky & Telescope varios meses después, arquitectos de ASCOM como Bob Denny, Doug George, Tim Long y otros influyeron más tarde en ASCOM para que se convirtiera en un conjunto de estándares de interfaz codificados para controladores de dispositivos gratuitos para telescopios, cámaras CCD, enfocadores y cúpulas de observatorios astronómicos. Como resultado, los telescopios robóticos de aficionados se han vuelto cada vez más sofisticados y confiables, mientras que los costos del software se han desplomado. ASCOM también se ha adoptado para algunos telescopios robóticos profesionales.

También en 1998, Michael Schwartz construyó el sitio de los Observatorios Tenagra cerca de Cottage Grove, Oregon, con un telescopio robótico Celestron Schmidt-Cassegrain de 14 pulgadas (360 mm) c. 1998. [6]

Mientras tanto, los usuarios de ASCOM diseñaron sistemas de control maestro cada vez más capaces. Los artículos presentados en los Talleres de Fotometría Fotoeléctrica para Amateurs y Profesionales de 1998, 1999, 2000, 2001, 2002 y 2003 documentaron sistemas de control maestro cada vez más sofisticados. Algunas de las capacidades de estos sistemas incluían la selección automática de objetivos de observación, la capacidad de interrumpir la observación o reorganizar los programas de observación para objetivos de oportunidad, la selección automática de estrellas guía y algoritmos sofisticados de detección y corrección de errores.

El desarrollo del sistema de telescopio remoto comenzó en 1999, con las primeras pruebas en hardware de telescopio real a principios de 2000. El RTS2 estaba destinado principalmente a observaciones de seguimiento de ráfagas de rayos gamma , por lo que la capacidad de interrumpir la observación fue una parte central de su diseño. Durante el desarrollo, se convirtió en una suite integrada de gestión de observatorios. Otras adiciones incluyeron el uso de la base de datos Postgresql para almacenar objetivos y registros de observación, la capacidad de realizar procesamiento de imágenes, incluida la astrometría y el rendimiento de las correcciones del telescopio en tiempo real y una interfaz de usuario basada en web. RTS2 fue diseñado desde el principio como un sistema de código completamente abierto , sin componentes propietarios. Para admitir una lista cada vez mayor de soportes, sensores, CCD y sistemas de techo, utiliza un protocolo de comunicación propio basado en texto. El sistema RTS2 se describe en artículos publicados en 2004 y 2006. [7]

La interfaz distribuida neutral para instrumentos (INDI) se inició en 2003. En comparación con el estándar ASCOM centrado en Microsoft Windows , INDI es un protocolo independiente de plataforma desarrollado por Elwood C. Downey del ClearSky Institute para respaldar el control, la automatización, la adquisición de datos y el intercambio entre dispositivos de hardware y interfaces de software.

Telescopios inteligentes

Una introducción más reciente al mercado de consumo son los telescopios inteligentes. Son dispositivos robóticos autónomos de imágenes astronómicas que combinan un telescopio pequeño (de 50 mm a 114 mm de diámetro) y un soporte con software preempaquetado diseñado para astrofotografía de objetos del cielo profundo . [8] [9] [10] Utilizan datos de GPS y reconocimiento automático de patrones de estrellas ( resolución de placas ) para descubrir hacia dónde apuntan. No tienen un sistema óptico que permita al usuario ver directamente objetos astronómicos y, en cambio, envían una imagen capturada a lo largo del tiempo mediante el apilamiento de imágenes a una pantalla digital incorporada (generalmente con la forma de un ocular convencional ), o a un teléfono inteligente o tableta . Vienen con una base de datos de objetos preprogramados, rutinas de imágenes determinadas y un software de aplicación móvil que permite al usuario final comenzar con la astrofotografía tan pronto como se configura el telescopio. Pueden operarse de forma remota y pueden recopilar una serie de imágenes sin supervisión. Pueden automatizar varias técnicas de astrofotografía, incluidas las "imágenes de la suerte" y las " imágenes moteadas ". [11] El diseño del sistema de imágenes, combinado con una óptica relativamente pequeña, no es óptimo para obtener imágenes de planetas o de la Luna. [12] Los ejemplos incluyen modelos de las empresas francesas Unistellar y Vaonis. [13] [14]

Lista de telescopios robóticos

Consulte a continuación para obtener más información sobre estos telescopios robóticos profesionales:

Ver también

Referencias

  1. ^ Allan, A.; Naylor, T.; Steele, I.; Carter, D.; Jenness, T.; Economou, F.; Adamson, A. (2004). "STAR: Astrónomos, agentes y cuando los telescopios robóticos no son ..." Software y sistemas de análisis de datos astronómicos (Adass) Xiii . 314 : 597. Código Bib : 2004ASPC..314..597A . Consultado el 27 de agosto de 2016 .
  2. ^ Masón, Cindy (1994). Pyper (ed.). "Redes colaborativas de telescopios automáticos independientes". Astronomía Óptica desde la Tierra y la Luna . 55 . Sociedad Astronómica del Pacífico: 234. Bibcode : 1994ASPC...55..234M . Consultado el 27 de agosto de 2016 .
  3. ^ Crawford (1992). "GNAT: Red global de telescopios automatizados". Telescopios automatizados para fotometría e imágenes . 28 : 111. Código Bib : 1992ASPC...28..123C . Consultado el 27 de agosto de 2016 .
  4. ^ "Acerca de Rigel". Archivado desde el original el 30 de enero de 2009 . Consultado el 14 de febrero de 2009 .
  5. ^ Hutterer, Eleanor (agosto de 2014). "Seguimiento de transitorios".
  6. ^ Polakis, Tom (mayo de 2004), "Observación robótica: si los telescopios controlados por robots son el futuro de la observación astronómica, entonces los observatorios de Tenagra están liderando esta revolución tecnológica", Astronomía , 32 (5)
  7. ^ "RTS2: paquete y estándar de código abierto para observatorio autónomo".
  8. ^ Jamie Carter, Por qué los telescopios inteligentes son el futuro de la astrofotografía, techradar.com - 24 de septiembre de 2022
  9. ^ Sweitzer, J., Fiestas de estrellas en el espacio profundo: telescopios inteligentes para la educación, ASP2020: Abrazar el futuro: enseñanza de la astronomía y participación pública Serie de conferencias ASP, vol. 531, actas de una conferencia virtual celebrada del 3 de diciembre de 2020. Editado por Greg Schultz, Jonathan Barnes, Andrew Fraknoi y Linda Shore. San Francisco: Sociedad Astronómica del Pacífico, 2021, p.411
  10. ^ Robin Scagell, Revisión del telescopio inteligente de la estación de observación Vaonis Stellina, space.com, 14 de septiembre de 2022
  11. ^ "Reseñas de telescopios inteligentes: encuentre el telescopio inteligente perfecto". Reseñas de telescopios inteligentes . Consultado el 10 de diciembre de 2023 .
  12. ^ Jamie Carter, Por qué los telescopios inteligentes son el futuro de la astrofotografía, techradar.com - 24 de septiembre de 2022
  13. ^ Robin Scagell (9 de agosto de 2022). "Revisión del telescopio inteligente de la estación de observación Vaonis Stellina". Espacio.com . Consultado el 16 de septiembre de 2022 .
  14. ^ "Unistellar eVscope eQuinox". Revista BBC Sky at Night . Consultado el 25 de septiembre de 2022 .

enlaces externos