Oto OAUJ-CDK500, nowoczesny teleskop pracujący w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Jak wyglądają współczesne, zautomatyzowane obserwacje nieba i w czym różnią się od tych sprzed wieku? Co to oznacza, że teleskop jest zautomatyzowany?
Nie bez powodu w kulturze popularnej słowo "astronom" wielu osobom kojarzy się w pierwszej kolejności z osoba wpatrującą się w okular klasycznego teleskopu. Praktycznie do końca XX wieku wszelkie obserwacje astronomiczne polegały właśnie na patrzeniu przez teleskop optyczny – i często notowaniu, a także szkicowaniu tego, co się na takim obrazie widzi. W ten sposób Galileusz, przy pomocy skonstruowanej przez siebie lunety, odkrył cztery największe księżyce Jowisza. Także poprzez bezpośrednie obserwacje wizualne i tzw. przeszukiwanie nieba strefami Lucjan Orkisz w 1925 roku odkrył pierwszą przypisywaną oficjalnie Polakowi kometę – warto dodać, że takie obserwacje, choć kojarzące się z czymś bardzo ciekawym, w praktyce mogą być całonocną, długą, nużącą pracą, wymagającą wiele uwagi i ciągłej czujności.
Oczywiście jeszcze kilkadziesiąt lat temu obserwacje prowadzone za pomocą teleskopów optycznych wymagały obecności na miejscu obserwatora. Obserwator nie tylko patrzył w teleskop, ale i na bieżąco oceniał, czy warunki pogodowe są odpowiednie, a także ręcznie otwierał, przesuwał i zamykał kopułę, nie wspominając już o konieczności ustawiania teleskopu na dany obiekt. Dopiero z początkiem XX wieku zaczęto używać silników elektrycznych, systemów korekcji prowadzenia instrumentu czy automatycznych regulatorów ich prędkości ruchu.
Dzięki postępowi w zwiększaniu mocy obliczeniowej komputerów i rozwoju sieci możliwe stały się z czasem obserwacje prowadzone w dużej mierze zdalnie, choć i one wymagały ciągłego monitorowania oraz obecności obserwatora w pobliżu teleskopu. Dopiero w latach 90. XX wieku spadające ceny i rosnące możliwości komputerów i mikrokontrolerów umożliwiły opracowanie sprzętu i oprogramowania zdolnego do autonomicznego wykonywania obserwacji nieba, jedynie na podstawie predefiniowanej przez astronoma listy obiektów. Wkrótce po pierwszych teleskopach zrobotyzowanych pojawiły się także sieci takich teleskopów, które z czasem objęły całą Ziemię. Przykładami są sieć Bootes (1998) i Skynet (2004).
Do 2019 roku Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie dysponowało trzema teleskopami optycznymi wykorzystywanymi w fotometrii. Każdy z nich był jednak obsługiwany ręcznie. Podjęto wówczas decyzję o zakupie 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 instrument PlaneWave, który dotarł do obserwatorium pod koniec 2019 roku, to teleskop typu Corrected Dall-Kirkham (CDK). Jego konstrukcja optyczna 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 szybkie i precyzyjne ustawianie teleskopu na wybrany obiekt. Teleskop o nazwie 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). Dziś 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. Krakowskie 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, chroniąc cenny instrument m.in. przed opadami.
Sieć Skynet (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.
Jak jednak wyglądają automatyczne obserwacje z punktu widzenia użytkownika? Wszystkie wnioski o wykonanie obserwacji wybranych obiektów w ramach sieci są zgłaszane za pośrednictwem interfejsu internetowego. Intuicyjny 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 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 kilku teleskopach) aż do momentu, gdy lista wskazanych obiektów zostanie wyczerpana. Warto dodać, że 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. Można je następnie pobrać wraz z danymi.
Od rozpoczęcia pracy w 2020 roku teleskop OAUJ-CDK500 zgromadził tysiące różnych zdjęć nieba. Jego główne programy obserwacyjne obejmują przede wszystkim długoterminowe obserwacje obiektów pozagalaktycznych. Zautomatyzowany instrument doskonale sprawdza się jako niezawodne narzędzie wspierające badania naukowe, jak również działalność edukacyjną realizowaną przez Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Teleskop OAUJ-CDK500 wewnątrz kopuły Zeissa (Publikacja Zespołu).
Czytaj więcej:
- Oryginalna praca naukowa: Zoła, S., Stachowski, G., Kurowski, S., Kundera, T., Waniak, W. et al., OAUJ-CDK500: A New Kraków Robotic Telescope, VII Workshop on Robotic Autonomous Observatories, Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica (Serie de Conferencias), 59, 31 (2025)
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: OAUJ
