Notiziario n. 4 - Estate 1995 |
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| Un osservatorio automatico radiocontrollato |
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di Alessandro Freda (Genova) |
È possibile controllare a distanza un osservatorio? Magari seduti davanti ad un monitor a casa propria?
Ecco una proposta valida ed interessante.
L'osservatorio automatico, nasce dall'esigenza di ottimizzare i ristretti tempi osservativi a disposizione della maggior parte degli astrofili che vorrebbero svolgere attività di ricerca e quindi osservazione attiva. Spesso questa attività richiede tempi lunghi non sempre disponibili e in alcuni casi (ricerca di comete e pianetini) una costanza inflessibile oggettivamente difficile da mantenere al di là della propria disponibilità.
Un osservatorio con controllo remoto consente di sfruttare al massimo il tempo osservativo, grazie alla possibilità di istituire più turni di controllo nella stessa notte, ed elimina le scomodità legate al clima e al pendolarismo notturno.
L'idea dell'osservatorio automatico è coerentemente indirizzata e svolta con l'obbiettivo di risolvere il problema con tempi e risorse limitate.
A questo scopo è stato escluso un progetto hardware e software ad hoc per quanto riguarda la strumentazione di controllo e la meccanica del telescopio, anche se ciò costringe alla scelta di un ottica non autocostruita. Visto il problema delle risorse limitate e considerando anche una indeterminabile causa/probabilità di un successo, si è pensato di ridurre il rischio e dilazionare i costi, testando separatamente ogni sottosistema essenziale al funzionamento completo dell'osservatorio, ed iniziando questi test da quei sistemi che sono più "a rischio", a causa del tipo di cultura e conoscenze del gruppo di lavoro.
I sottosistemi individuati, che costituiscono i moduli funzionali dello schema di figura, sono:
I relè e i sensori di input potranno essere realizzati sfruttando alcune interfaccie seriale/parallela in commercio oppure ricorrendo a quella apparsa sul numero 164/165 (o sul 127/128) di "Nuova Elettronica".
Il software per pilotare tale interfaccia è minimo e di facile realizzazione. Il motore di tutto il sistema sarà un unico calcolatore che quindi dovrà essere dotato di un sistema operativo multitask preemptive per poter far funzionare i vari processi di cui ai punti 3,5,9,12 e 13 in parallelo ed in tempo reale. In un sistema preemptive vi è un processo detto scheduler che lancia ed interrompe in successione tutti i processi in esecuzione concorrente consentendo ad ognuno un'esecuzione fluida ed apparentemente ininterrotta, almeno sulla scala temporale umana o delle periferiche più lente (nel nostro caso, le porte seriali).
Naturalmente l'obbiettivo essenziale del tempo reale sarà legato, oltre al requisito del multitask preemptive, anche all'ottimizzazione dei singoli processi e alla potenza di calcolo disponibile. L'efficienza e quindi l'utilità di tutto il sistema dipende principalmente da due variabili:
La precisione è a carico della meccanica e dell'elettronica di controllo della testa equatoriale, l'affidabilità dipende da vari fattori tra cui la stabilità dello stazionamento del telescopio. La seconda variabile dipende dall'intelligenza del software al punto 12 (per la correzione automatica) e dalla velocità del canale di trasmissione via radio al punto 4, dell'immagine dal CCD del cercatore (per la correzione manuale).
Se ne deduce che i moduli 4 e 7, critici per il funzionamento del sistema, per la loro funzione e soprattutto per la loro complessità, dovranno essere i primi ad essere testati.
Modulo 4
Inizialmente, finché non si sarà raggiunta l'affidabilità necessaria, ma anche una conoscenza approfondita di tutte le inevitabili "micropatologie" del sistema, sarà necessario operare direttamente in osservatorio, successivamente anche tramite linea telefonica. Il fattore velocità di trasmissione è critico per il tempo di acquisizione sul terminale remoto dell'immagine estratta dal CCD per la verifica qualitativa, che è senz' altro difficile da automatizzare.
Gli attuali modem telefonici da 14400 baud consentono tempi accettabili su immagini di dimensioni limitate come quelle dei CCD amatoriali, tuttavia la soluzione del canale radio per il collegamento remoto è scelta nella prospettiva degli alti costi che comporterebbe il monitoraggio, via linea telefonica di lunghe e frequenti sessioni osservative, quando il progetto funzionerà a regime. Infatti il fine ultimo del progetto è proprio quello di garantire un produttività elevata, in termini osservativi. Voglio comunque sottolineare l'utilità di avere una linea telefonica a sola ricezione, in osservatorio. L'impiego tipico sarebbe quello di realizzare una BBS comprendente una banca di programmi e dati a carattere astronomico e un servizio di raccolta e messa in linea per le circolari IAUC.
Per quanto riguarda il lato pratico di questo modulo, il socio Roberto Manelli ed io, stiamo preparando l'esame per il patentino speciale da radioamatore (IW), a successo del quale compreremo una ricetrasmittente un modem radio e quindi inizieremo una serie di prove con vari protocolli e programmi di comunicazione su diversi sistemi operativi e da diversi siti geografici per cercare la massima velocità di trasmissione.
Modulo 7
Data la complessità di un sistema elettromeccanico in cui da innumerevoli parametri (come il numero degli ingranaggi di una ruota dentata, l'angolo minimo percorso dai motori passo-passo, la distribuzione delle masse in movimento, la precisione dell'orologio siderale ecc.), si deve ricavare la precisione del puntamento di un oggetto in funzione delle coordinate inserite, si è considerata la disponibilità sul mercato di telescopi già con queste funzioni. Per visionarli una delegazione dell' OAG ha visitato il 13/06/93 l'ASTRON. La nostra attenzione si è posata sul sistema LX200 della MEADE che oltre a supportare un'ottica da 10 pollici, adatta ai fini di un programma medio di ricerca, è particolarmente versato per un inserimento con pochi sforzi nel sistema automatico grazie alla possibilità di collegamento via porta seriale attraverso cui fornire semplicemente le coordinate di un oggetto per poterlo inquadrare.
La situazione non è pero così semplice come sembra, infatti per integrare il telescopio con il sistema bisogna risolvere alcuni problemi legati al progetto originario dell'LX200 che prevede un telescopio con puntamento automatico ma sempre in presenza di un operatore. In sostanza l'ostacolo maggiore proviene dal fatto che ad ogni accensione è prevista una procedura di messa in stazione, tramite il puntamento manuale di alcune stelle di posizione nota.
Prevedere una presenza in osservatorio all'inizio di ogni serata osservativa, annulla i vantaggi sugli spostamenti di cui si parlava all'inizio. Vediamo il perché di questa procedura. Infatti, se il telescopio non viene spostato, la messa in stazione si dovrebbe mantenere per molto tempo. Però quando accendiamo l'alimentazione della testa equatoriale si nota un piccolo movimento sia in A.R. che in declinazione, che serve per azzerare gli encoder, dei sensori che comunicano alla CPU la posizione del telescopio. Questo movimento di reset è reso necessario dalla perdita di memoria, da parte del piccolo computer che controlla la testa equatoriale, ad ogni mancanza di alimentazione. Per risolvere il problema vi sono tre soluzioni:
La seconda soluzione è senza dubbio migliore in quanto l'ultima prevede modifiche pericolose e non banali dei circuiti e non esclude a priori la necessità di una modifica anche se più limitata alle ROM.
Nell'attesa di ulteriori sviluppi (invernali) sull'argomento la nostra aspettativa è quella comunque di poter provare sul campo, e per alcune serate osservative, l'LX200 al fine di valutare la sua reale precisione e la continuità di questa nel tempo.
Modulo 9
Negli ultimi mesi sono riuscito ad avere il protocollo di comunicazione del CCD ST-4 della SBIG, in forma di procedure BASIC; il possesso di questo CCD dal parte di un socio dell'OAG, permetterà di testare e riscrivere in linguaggio C tali procedure in funzione della loro futura integrazione nel sistema di controllo. Tale integrazione è resa necessaria dal fatto che i programmi forniti a corredo dei CCD amatoriali in genere funzionano in DOS e comunque non sono personalizzabili in funzione di un utilizzo automatico e remoto.
Avere accesso al protocollo di qualche altro CCD, oppure disponendo del CCD, studiarlo con un analizzatore di protocollo e clonarlo, è in prospettiva l'evoluzione di questo modulo.
Sono alla ricerca di qualsiasi tipo di consiglio, informazione, stravolgimento, che ne possa migliorare il futuro funzionamento. Infatti non dispero di realizzarlo, se non sarà con il gruppo di Genova, vuol dire che farò da solo (tra qualche anno quando sarò un po' più ricco ;-) e con più tempo a disposizione). Se nel frattempo qualche gruppo facesse propria l'idea e la realizzasse, ancora meglio! Sfrutterei biecamente la loro esperienza!
Nota del 14 aprile 1997
Il presente articolo è tratto dal bollettino n. 64 del dicembre 1993 dell'Osservatorio Astronomico di Genova - UPS. È quindi un po' datato: nel frattempo molte cose sono cambiate. Se siete interessati a eventuali sviluppi o a contribuire al progetto potete contattare Alessandro Freda via e-mail: vega@cpsi7.dibe.unige.it oppure algol@freenet.hut.fi.
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