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 ser humano . En las disciplinas astronómicas, un telescopio se califica como robótico si realiza esas observaciones sin ser operado por un ser humano, incluso si un ser 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 varias maneras, 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, curvas de luz de supernovas y descubrimientos, órbitas de cometas y observaciones de microlente gravitacional .

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

Diseño

Los telescopios robóticos son sistemas complejos que normalmente incorporan una serie de subsistemas. Estos subsistemas incluyen dispositivos que proporcionan la capacidad de apuntar el telescopio, operar el detector (normalmente una cámara CCD ), controlar la cúpula o la carcasa del telescopio, controlar el enfocador del telescopio , detectar las condiciones meteorológicas y otras capacidades. Con frecuencia, estos diversos subsistemas están dirigidos por un sistema de control maestro, que casi siempre es un componente de software.

Los telescopios robóticos funcionan según 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 asegurarse de que funciona correctamente. A veces se dice que un telescopio de circuito abierto funciona con fe, ya que si algo sale mal, no hay forma de que el sistema de control lo detecte y lo compense.

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 apuntaran al campo de visión correcto cuando se expusieron.

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

Telescopios robóticos profesionales

Los astrónomos empezaron a desarrollar 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 progreso en el desarrollo de telescopios robóticos al principio de su historia.

A principios de los años 1980, con la disponibilidad de ordenadores baratos, se concibieron varios proyectos viables de telescopios robóticos y se desarrollaron unos pocos. El libro de 1985, Microcomputer Control of Telescopes , de Mark Trueblood y Russell M. Genet, fue un estudio de ingeniería de referencia en el 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 telescopios llamado Tpoint , que surgió de la primera generación de grandes telescopios automatizados en la década de 1970, en particular el Anglo-Australian Telescope 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 universidades se vuelve imposible de mantener y, en última instancia, obsoleto porque los estudiantes de posgrado que lo escribieron pasan a ocupar nuevos puestos y sus instituciones pierden su conocimiento. Los grandes consorcios de telescopios o los laboratorios financiados por el gobierno no suelen sufrir esta misma pérdida de desarrolladores que experimentan las universidades. Los sistemas profesionales generalmente presentan una eficiencia y una fiabilidad de observación muy altas. También existe una tendencia creciente a adoptar la tecnología ASCOM en unas pocas instalaciones profesionales (véase la sección siguiente). La necesidad de software propietario suele estar impulsada por la competencia por los dólares destinados a la 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.El Automated Telescope Facility (ATF), desarrollado a principios de los años 1990, estaba situado en el tejado del edificio de física de la Universidad de Iowa en Iowa City . En 1997 completaron el Iowa Robotic Observatory, un telescopio robótico y remoto en el Observatorio Winer privado. 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 telescopio F/14 de 0,37 metros (14,5 pulgadas) construido por Optical Mechanics, Inc. y controlado por el programa Talon. [4] Cada uno de ellos fue una progresión hacia un observatorio más automatizado y utilitario.

Una de las redes actuales más grandes de telescopios robóticos es RoboNet , operada por un consorcio de universidades del Reino Unido . El proyecto Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) es otro ejemplo de telescopio robótico profesional. Los competidores de LINEAR, el 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 ROTSE (Robotic Optical Transient Search Experiment, Experimento de búsqueda de transitorios ópticos robóticos), llamado ROTSE-I, comenzó a funcionar en modo manual. Los sistemas de software permitieron una operación robótica completamente automatizada a fines de marzo de 1998, con las primeras respuestas automatizadas al GRB 980326 a partir de los disparadores recibidos a través de la red de coordenadas GRB. ROTSE-I operó desde entonces y fue el primer telescopio robótico de circuito cerrado completamente autónomo, y se utilizó para respuestas a GRB, estudios de transitorios de rayos X y repetidores de rayos gamma suaves, estudio de estrellas variables y meteoros. El primer estallido óptico de aviso de un GRB fue descubierto por ROTSE-I para GRB 990123. El proyecto ROTSE-III involucró cuatro telescopios de medio metro basados ​​en el enfoque de operación ROTSE-I, que comenzaron a funcionar en 2003. Estos se utilizaron principalmente para el estudio de seguimiento de GRB, y también para la búsqueda y el estudio de supernovas. Fue con las observaciones ROTSE-III que se descubrieron las primeras supernovas superluminosas.

En 2002, el proyecto RAPid Telescopes for Optical Response (RAPTOR), diseñado en 2000, comenzó a desplegarse a pleno rendimiento. El proyecto estaba dirigido por Tom Vestrand y su equipo: James Wren, Robert White, P. Wozniak y Heath Davis. Su primera luz sobre uno de los instrumentos de campo amplio se produjo 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 respondieran de forma fiable a los disparadores de los satélites y, lo que es más importante, identificaran transitorios en tiempo real y generaran alertas con ubicaciones de origen para permitir observaciones de seguimiento con otros telescopios más grandes. Ha logrado ambos objetivos. Ahora [¿ cuándo? ] RAPTOR ha sido reajustado para ser el elemento de hardware clave del Proyecto de Tecnologías de Telescopios Pensantes. [5] Su nuevo mandato será el monitoreo del cielo nocturno en busca de comportamientos interesantes y anómalos en fuentes persistentes utilizando algunos de los programas 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 matriz de campo amplio hay un solo sistema de fóvea con un campo de visión de 4 grados y una profundidad de magnitud 16. Los sistemas de campo amplio están separados por una línea base de 38 km. Apoyando estos sistemas de campo amplio hay otros dos telescopios operativos. El primero de ellos es un instrumento de patrulla de catalogación con un campo de visión de mosaico de 16 grados cuadrados hasta magnitud 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. Tres sistemas adicionales están actualmente en desarrollo y prueba y el despliegue se realizará en los próximos dos años. Todos los sistemas están montados sobre 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 Álamos (EE. UU.) y ha sido financiado a través de los fondos de investigación y desarrollo dirigidos del laboratorio.

Telescopios robóticos para 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 para aficionados fue la disponibilidad de cámaras CCD relativamente económicas, que aparecieron en el mercado comercial a principios de la década de 1990. Estas cámaras no solo 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 los telescopios robóticos para aficionados ha sido el tedio de realizar observaciones astronómicas orientadas a la investigación, como tomar imágenes repetitivas sin fin 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 control de telescopios y análisis de imágenes, y varios componentes de software libre. También convenció a Doug George para que incorporara la capacidad ASCOM en un programa de software de control de cámaras comercial. A través de esta tecnología, un sistema de control maestro que integrara estas aplicaciones podría escribirse fácilmente en Perl , VBScript o JavaScript . Denny proporcionó un script de muestra de esa naturaleza.

Tras la cobertura de ASCOM en la revista Sky & Telescope varios meses después, los 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 de software libre para telescopios, cámaras CCD, enfocadores de telescopios y cúpulas de observatorios astronómicos. Como resultado, los telescopios robóticos para 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, el sitio de los Observatorios Tenagra cerca de Cottage Grove, Oregón, fue construido por Michael Schwartz con un telescopio robótico Celestron Schmidt-Cassegrain de 14 pulgadas (360 mm) alrededor de 1998. [6]

Mientras tanto, los usuarios de ASCOM diseñaron sistemas de control maestro cada vez más capaces. Los trabajos presentados en los Minor Planet Amateur-Professional Workshops (MPAPW) en 1999, 2000 y 2001 y en las International Amateur-Professional Photoelectric Photometry Conferences 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 sofisticados algoritmos de detección y corrección de errores.

El desarrollo del sistema de telescopio remoto comenzó en 1999, y las primeras pruebas en hardware de telescopio real se realizaron a principios de 2000. El RTS2 estaba destinado principalmente a las observaciones de seguimiento de estallidos de rayos gamma , por lo que la capacidad de interrumpir la observación era una parte fundamental 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. El RTS2 fue diseñado desde el principio como un sistema de código completamente abierto , sin ningún componente propietario. Para soportar la creciente lista de monturas, sensores, CCD y sistemas de techo, utiliza su propio protocolo de comunicación basado en texto. El sistema RTS2 se describe en artículos publicados en 2004 y 2006. [7]

La interfaz distribuida neutral de instrumentos (INDI) se inició en 2003. En comparación con el estándar ASCOM centrado en Microsoft Windows , INDI es un protocolo independiente de la 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 nueva introducción al mercado de consumo son los telescopios inteligentes. Son dispositivos autónomos de imágenes astronómicas robóticas que combinan un telescopio pequeño (de 50 mm a 114 mm de diámetro) y una montura con software preempaquetado diseñado para la astrofotografía de objetos del cielo profundo . [8] [9] [10] Utilizan datos de GPS y reconocimiento automático de patrones de estrellas ( resolución de placas ) para averiguar hacia dónde apuntan. No tienen un sistema óptico que permita al usuario ver directamente los objetos astronómicos y, en su lugar, envían una imagen capturada a lo largo del tiempo mediante apilamiento de imágenes a una pantalla digital incorporada (generalmente con forma de ocular convencional ), o a un teléfono inteligente o tableta . Vienen con una base de datos de objetos preprogramados, rutinas de imágenes predeterminadas y un software de aplicación móvil que permite al usuario final comenzar con la astrofotografía tan pronto como se configura el telescopio. Se pueden operar de forma remota y pueden recopilar una serie de imágenes sin supervisión. Pueden automatizar varias técnicas de astrofotografía, incluidas las " imágenes afortunadas " 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] Algunos 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:

Véase 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..." Astronomical Data Analysis Software and Systems (Adass) Xiii . 314 : 597. Bibcode :2004ASPC..314..597A . Consultado el 27 de agosto de 2016 .
  2. ^ Mason, Cindy (1994). Pyper (ed.). "Redes colaborativas de telescopios automáticos independientes". Astronomía óptica desde la Tierra y la Luna . 55. Astronomical Society of The Pacific: 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 Bibliográfico :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: Estándar y paquete 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., Star Parties in Deep Space: Smart Telescopes for Education, ASP2020: Abrazando el futuro: Enseñanza de la astronomía y participación pública, Serie de conferencias de la ASP, vol. 531, actas de una conferencia virtual celebrada el 3 de diciembre de 2020. Editado por Greg Schultz, Jonathan Barnes, Andrew Fraknoi y Linda Shore. San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2021, pág. 411
  10. ^ Robin Scagell, Reseña 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". Space.com . Consultado el 16 de septiembre de 2022 .
  14. ^ "Unistellar eVscope eQuinox". Revista BBC Sky at Night . Consultado el 25 de septiembre de 2022 .
  • Proyecto Telescopio Virtual La instalación robótica del Proyecto Telescopio Virtual.
  • Listado de telescopios robóticos profesionales (con mapa y estadísticas).
  • "Telescopios robóticos: una exposición interactiva en la red mundial". 1994. CiteSeerX  10.1.1.51.9564 : {{cite journal}}: Cite journal requiere |journal=( ayuda ) proporciona una descripción general del funcionamiento del telescopio a través de Internet
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