Automatisierte Beobachtung
Astronomische Beobachtungen sind manchmal ziemlich repetitiv. Schon früh wurde erkannt, dass die Befreiung des Astronomen von der mühsamen Aufgabe der nächtlichen Beobachtung Raum für die einfallsreicheren Teile der Karriere schafft, nämlich die Arbeit mit den Daten, um neue Einsichten und Erkenntnisse zu gewinnen.
Insbesondere die Photometrie, bei der das Teleskop zwischen dem zu beobachtenden Objekt und einem Vergleichsstern hin- und herpendelt, eignet sich hervorragend für die Automatisierung. Folgerichtig wurden in den frühen 80er Jahren die ersten automatisierten fotoelektrischen Teleskope installiert; eine der erfolgreichsten Gruppen in diesem Bereich ist das Fairborn Observatorium, das ursprünglich am Mount Hopkins angesiedelt war. Das AIP hat enge Verbindungen zu Fairborn, Einzelheiten finden Sie auf unserer APT-Projektseite.
Diese frühen Erfolge brachten die Idee hervor, kompliziertere Beobachtungen auf automatisierte Weise in Angriff zu nehmen, eine Idee, die das AIP schließlich zur Installation von STELLA führte, dem weltweit ersten hochauflösenden spektrographischen Teleskop.
Auf dieser Seite werden die grundlegenden Ideen und Ansätze vorgestellt, die dieses Projekt zu einem Erfolg machten.
Wenn man vor einer komplizierten Aufgabe steht, ist es immer eine gute Idee, zu versuchen, die einzelne Aufgabe in kleinere Schritte zu unterteilen, bis hin zu einer atomaren Ebene, wo eine weitere Aufteilung nicht möglich ist. Schließlich wird man feststellen, dass diese winzigen Bestandteile auf verschiedene Weise kombiniert werden können, um eine Vorlagenbibliothek möglicher Beobachtungen zu erstellen. Neue Beobachtungsstrategien können dann relativ einfach durch die Kombination der bis dahin definierten Bausteine umgesetzt werden.
Was kann also während einer Nacht mit (spektroskopischen) Beobachtungen passieren? Diese Grafik zeigt das Ergebnis unseres ersten Brainstormings. Sie stammt aus dem Jahr 2000, ist aber im Wesentlichen immer noch gültig.
Mögliche Bausteine einer Nacht der Beobachtung mit einem spektroskopischen Teleskop. Die Zeit läuft im Uhrzeigersinn, beginnend im Norden, wobei der Beginn der Nacht durch das Erreichen einer bestimmten Sonnenhöhe definiert ist. Während des Tages können einige Kalibrierungsaufgaben und Wartungsschritte erforderlich sein.
Eine einzelne Beobachtung kann wiederum in verschiedene Schritte unterteilt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Auch hier läuft die Zeit im Uhrzeigersinn von Norden aus. Beachten Sie die Bedeutung der Fehlerbehandlung.
Mögliche Durchführung einer einzelnen Beobachtung: Beginn mit der Bewegung von Teleskop und Kuppel zu den Zielen, Beginn der Aufnahme, sobald beide Geräte ihre Zielposition erreicht haben, nach der Aufnahme Beginn der Nachführung, gefolgt von der Aufnahme einer Belichtung. Die Beobachtung endet mit dem Schließen des Verschlusses; das Auslesen kann während der Bewegung zum nächsten Ziel erfolgen. Mögliche Fehlerzustände werden skizziert; sie führen zu alternativen Arbeitsabläufen, die zu laden sind.
Sobald die Teilschritte identifiziert sind, sollte man sich auf einen Weg einigen, jede Beobachtung als Arbeitsablauf dieser generischen Bausteine, genannt Befehle, zu beschreiben. In SCS (STELLA control system) realisieren wir diese Vorlagenbibliothek als eine Sammlung von Arbeitsabläufen im XML-Stil. Befehle werden auf einfache Weise konditional kombiniert: Aufgaben, die parallel laufen können, werden in <Task></Task>-Tags eingeschlossen, während alles innerhalb von <Step></Step>-Tags in strikter sequentieller Reihenfolge ausgeführt wird. Schritte können mit optionalen while-Attributen wiederholt werden, Aufgaben beginnen, sobald ihre Bedingung wahr wird. Aufgaben enden, sobald ihre Bedingung Completed erfüllt ist. Siehe Granzer, AN 325, 513 (2004) für Einzelheiten.
Auszug aus einer XML-codierten Workflow-Vorlage. Aufgaben werden parallel ausgeführt, wenn ihre Bedingungen erfüllt sind. Schritte sind rein sequentiell und können in einer Schleife ausgeführt werden.
Im Folgenden haben wir ein paar Seiten mit Anleitungen zusammengestellt:
- Wie man mit dem Pointing-Modell eine höhere Genauigkeit beim Blind-Pointing erreicht.
- Wie man ein Ziel durch Abgleich von FoV-Bildern mit einem Katalog erfasst.
- Wie man ein Teleskop fokussiert.
- Wie man einen Stern automatisch ansteuert.