OAUJ-CDK500: Nowy automatyczny teleskop w Krakowie

Ilustracja 1: Teleskop OAUJ-CDK500 wewnątrz kopuły Zeissa (Publikacja Zespołu).

Niemal do końca XX wieku obserwacje przeprowadzane za pomocą teleskopów optycznych wymagały obecności na miejscu obserwatora, który oceniał, czy warunki pogodowe są odpowiednie, a także ręcznego otwierania kopuły i uruchamiania instrumentu. Dzięki postępowi w zwiększaniu mocy obliczeniowej komputerów i rozwoju sieci możliwe staly się z czasem obserwacje prowadzone zdalnie, jednak zwykle i one wymagały ciągłego monitorowania oraz obecności obserwatora w pobliżu teleskopu. Dopiero w latach 90. XX wieku spadające ceny i rosnące możliwości komputerów, czujników i mikrokontrolerów umożliwiły opracowanie sprzętu i oprogramowania zdolnego do autonomicznego wykonywania obserwacji nieba na podstawie predefiniowanej listy obiektów. Wkrótce po pierwszych teleskopach zrobotyzowanych pojawiły się całe sieci takich teleskopów, które ostatecznie objęły cały glob. Przykładami tych sieci są sieć Bootes (1998) i Skynet (2004).

Do 2019 roku Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie dysponowało trzema teleskopami optycznymi wykorzystywanymi w fotometrii, przy czym wszystkie były obsługiwane w trybie manualnym. Podjęto decyzję o zakupie bardziej nowoczesnego teleskopu o średnicy zwierciadła głównego 50 cm, który mógłby służyć zarówno do zautomatyzowanych obserwacji naukowych, jak i do prowadzenia zajęć dydaktycznych dla studentów. Nowy teleskop PlaneWave, który dotarł pod koniec 2019 roku i został uruchomiony na początku 2020 roku, to teleskop typu Corrected Dall-Kirkham (CDK). Konstrukcja optyczna CDK składa się z elipsoidalnego zwierciadła głównego, sferycznego zwierciadła wtórnego oraz dodatkowych soczewek korygujących aberracje pozaosiowe. Teleskop działa na montażu PlaneWave L-500 z napędem bezpośrednim, co zapewnia wysoką precyzję targetowania i duże prędkości obrotowe. Montaż typu alt-azymutalnego wymaga derotatora pola, który w tym przypadku jest zintegrowany z focuserem (PlaneWave IRF90). OAUJ-CDK500 został zainstalowany w 6-metrowej kopule Zeissa, w której wcześniej znajdował się astrograf, zautomatyzowanej z wykorzystaniem systemu Technical Innovations Digital Dome Works (DDW). Teleskop pracuje w ramach sieci automatycznych teleskopów Skynet.

Do w pełni bezpiecznej pracy zautomatyzowanego teleskopu i jego prawidłowego reagowania na zmieniające się warunki pogodowe, niezbędne są dwa kluczowe dodatki: czujnik chmur i stacja pogodowa rejestrująca opady, wiatr, temperaturę i wilgotność powietrza. Nasze obserwatorium wyposażone jest w czujnik chmur AAG oraz stację Davis WeatherPro, które zapewniają ciągły monitoring warunków pogodowych w miejscu obserwacji. Aktualnie panujące warunki i status położenia kopuły można kontrolować wizualnie za pomocą kamer SBIG Allsky-340C i Alcor Alphea 4C zamontowanych obok kopuły. Aby umożliwić w pełni autonomiczną i nienadzorowaną pracę, używane jest specjalne oprogramowanie do monitorowania pogody, pobierające poszczególne dane z czujników, którego centralną częścią jest WeatherMan, stworzona przez zespół Skynet specjalna usługa gromadzenia danych pogodowych. Dane te są analizowane w celu ustalenia, czy warunki pozwalają na pozostawienie kopuły otwartej, a brak odczytów z danego czujnika jest również traktowany jako sytuacja zagrażająca bezpieczeństwu teleskopu.

Sieć Skynet (The Skynet Robotic Telescope Network) składa się z dwóch komponentów: centralnego serwera znajdującego się na Uniwersytecie Karoliny Północnej w USA i oprogramowania działającego na komputerach klienckich, służących do rejestrowania danych obserwacyjnych w poszczególnych obserwatoriach. Serwer odpowiada za przyjmowanie zleceń obserwacyjnych, ustalanie ich kolejności oraz rozsyłanie do jednego lub kilku teleskopów w celu przeprowadzenia obserwacji. Po zakończeniu sesji obserwacyjnej komputery klienckie przesyłają obrazy do serwera, gdzie następnie są one kalibrowane. Po zakończeniu kalibracji zdjęcia nieba są udostępnione do pobrania przez danego użytkownika.

Z punktu widzenia użytkowników wnioski o wykonanie obserwacji w ramach sieci Skynet są zgłaszane za pośrednictwem interfejsu internetowego. Rozwiązanie to jest odpowiednie dla użytkowników o różnym poziomie doświadczenia, od uczniów po zawodowych astronomów. Interfejs umożliwia wybór obiektów, które chcemy obserwować, zarówno przez wskazanie ich na mapie, po ich nazwie, jak i przez bezpośrednie wprowadzenie współrzędnych. Dla każdej pojedynczej ekspozycji można ustawić wybrane filtry. Interfejs taki można z łatwością wykorzystać do różnych obserwacji, od wykonywania „ładnych zdjęć nieba” po starannie zaplanowane i długotrwałe badania fotometryczne. Po przesłaniu zlecenia obserwacji proces jest w pełni zautomatyzowany. Serwer Skynet przydziela czas na konkretnym teleskopie (lub zbiorze teleskopów) aż do momentu, gdy lista wskazanych obiektów zostanie wyczerpana. Użytkownicy Skynet nie muszą samodzielnie wykonywać zdjęć kalibracyjnych bias, dark i flatfield, ponieważ zadanie to jest również automatycznie planowane przez serwer Skynet, a kalibracja obrazów odbywa się automatycznie.