КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТЕЛЕСКОПА ЦЕЙСС-1000 С ВОЗМОЖНОСТЬЮ УДАЛЕННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ
ТЕЛЕСКОПА ЦЕЙСС-1000 С ВОЗМОЖНОСТЬЮ
УДАЛЕННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
С.В.Драбек, В.С.Шергин, В.В.Власюк, В.В.Комаров (САО РАН)
Характеристики телескопа
•
•
•
•
•
•
•
Диаметр главного зеркала
1016 мм
Фокус Кассегрена:
Эквивалентное фокусное расстояние
Диаметр невиньетированного поля
Фокус куде:
Эквивалентное фокусное расстояние
Диаметр невиньетированного поля
•
•
•
•
•
Спектральный диапазон
0.3 - 10 mkm
Угловое разрешение 0.8 arcsec
Масса трубы 4.8 т
Масса монтировки
12 т
Предельная звездная величина, полученная в фотометрическую ночь с
изображениями 1.5",в фильтре V, за экспозицию 30 мин.- 23.5
13.3 м
170 мм = 45 arcmin
36.5 м
76 мм = 8 arcmin
Инструменты телескопа Цейсс-1000
• ПЗС-фотометр
на базе камеры 2048x2048 эл.
c набором широкополосных
фильтров U,B,V,R,I
Поле зрения – 7’
Проницающая сила – до 23.5
зв.вел.
Инструменты телескопа Цейсс-1000
Спектрограф с длинной
щелью
UAGS + ПЗС 2048x2048 эл.
Спектральный диапазон
от 350 до 900 нм.
Разрешение – от 0.1 до 1
нм.
Проницающая сила –
Около 15 зв.вел.
Инструменты телескопа Цейсс-1000
Эшелле-спектрограф в фокусе кудэ
Оснащен ПЗС-камерой с 2048x2048 эл.
Спектральное разрешение – 40000
(есть возможность более высокого).
Проницающая сила – около 7 зв.вел.
Основные инструментальные
требования к проекту:
• замена релейного управления электрическими приводами на инверторное с
использованием частотных преобразователей SEW Eurodrive, управляемых по
последовательной шине CAN bus, хорошо зарекомендовавших себя в работе на
БТА
• замена преобразователей «угол-код» на осях телескопа с последующей
реализацией режима сопровождения объектов в широком диапазоне скоростей
по модели с обратной связью
• замена электрического привода купола и установка преобразователя «угол-код»
на купол башни для компьютерного управления позиционированием
• реконструкция электропривода и механизма фокусировки телескопа с заменой
асинхронных электродвигателей на сервисный привод, с обратной связью по
положению и функцией компьютерного управления
• реконструкция цепей электропитания и заземления на телескопе и создание
системы резервированного электроснабжения на основе системы
бесперебойного электропитания типа SmartUPS
Основные инструментальные требования к проекту
Программный комплекс - двухуровневая АСУ, имеющая в составе:
•
•
•
программные и сетевые интерфейсы для взаимодействия c оборудованием
телескопа, программами и аппаратурой пользователей;
поддержку удаленного доступа и возможность создания на ее базе полностью
автоматизированных программ наблюдений;
комплекс решений и средств для защиты персонала и оборудования от
возникновения
аварийных ситуаций.
Для внедряемых на телескопе новых астрономических методов предусматриваются
следующие возможности:
•
•
•
•
•
•
встроенные функции управления эшелле-спектрографом в фокусе кудэ;
резервные цифровые и аналоговые интерфейсы;
автоматизация ряда общих функций управления телескопом (гидирование,
фокусировка, контроль системы блокировок);
сетевой обмен информацией и командами управления между АСУ и внешними
программами пользователей;
установка дополнительных резервных источников энергоснабжения;
возможность интеграции дополнительных источников видеоинформации.
Кинематическая схема оси прямого восхождения телескопа
Структурная схема новой АСУ телескопа Цейсс-1000
Датчики положения, частотные преобразователи, привод купола
Общий вид интерфейса пользователя
Точностные характеристики комплекса и их учет АСУ телескопа
Точность наведения по склонению
Точность наведения по часовому углу
Результат аппроксимации ошибок наведения телескопа
классической моделью из 8 параметров.
Остаточные невязки – около 3” по часовому углу и 7” по склонению.
Исследование ошибок механики телескопа
Гармоники:
5400" — оборот главного
червяка, возможно переменное
сопротивление движению.
300" — основной вал редуктора
двигателей, к нему подключен
редуктор датчика.
1800" — промежуточный вал
редуктора датчика
(передаточное число 6).
1296" — ось самого датчика.
900" и 648" — вторые
гармоники (эллиптичность
колес).
Вывод: редуктор датчика
разработан под датчик с
дискретом 1.296", на новом
датчике с дискретом 0.158" он
ухудшает точность почти в 4
раза.
Пример записи положения реальной звезды на телеподсмотре
Поведение
по осям часового
угла и склонения
Результаты
спектрального
анализа
поведения
звезды по
часовому углу.
Примеры записей ИСЗ с камеры телеподсмотра телескопа-гида
и штатного ПЗС-фотометра в кассегреновскоми фокусе.
Пример работы по
комете
P154/Brewington
Снимок кометы P154/Brewington в режиме программного слежения.
Накопление со штатным ПЗС-фотометром – 5 мин.
Пример длительного накопления – поле радиоисточника 3C111 – за 20 мин в полосе R.
Реализация режима удаленных наблюдений
Вид рабочего места
наблюдателя в лабкорпусе
Конфигурация :
1 ПК под Windows 7 c
двумя мониторами – для
управления сбором данных
и для управления
системами телескопа.
Режим внедрен для методов
ПЗС-фотометрия,
спектроскопия с длинной
щелью и в фокусе кудэ, идет
обучение наблюдателей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В 2013 году авторами создана уникальная система управления
многозадачного 1-м телескопа Цейсс-1000, предполагающая использование различных
наблюдательных комплексов. Данная система в перспективе обеспечит возможность
использования всех ее возможностей в вариантах местного или удаленного управления.
Замена систем управления приводами осей телескопа, датчиков главных
осей, реализация алгоритмов расчетов и сопровождения с обратной связью по
датчикам позволили повысить точность наведения телескопа до 3” по прямому
восхождению и 7” по склонению, значительно улучшить качество сопровождения, в том
числе с возможностью программного слежения для объектов с собственным
движением.
Эти возможности продемонстрированы на примерах исследования ИСЗ и
комет, а улучшенные характеристики слежения сделали возможным получение
экспозиций с ПЗС-фотометром длительностью в 20-30 минут без потери углового
разрешения.
Итогом работы к настоящему времени можно считать реализацию метода
дистанционных наблюдений с штатным ПЗС-фотометром телескопа через сеть
ИНТЕРНЕТ. В отличие от значительного числа существующих проектов автоматизации и
роботизации астрономических телескопов предложенная система предназначается для
интеграции всех наблюдательных инструментов 1-м телескопа с его управляющей
системой, в том числе и с возможностью проведения удаленных наблюдений.
ЗАДАЧИ НА БУДУЩЕЕ
Задачами ближайшего будущего будут: реализация проектного
варианта управления фокусировкой телескопа, интегрирование систем
управления сбора данных ПЗС-систем и АСУ телескопа, включение системы
управления новых спектральных средств в единую информационную среду,
также обеспечивающее «безлюдный» режим наблюдений.
Развитие методов стратегии проведения наблюдений, создание
надежных систем контроля метеопараметров и состояния облачности станут
дальнейшими шагами к полной роботизации процесса астрофизических
исследований в САО на телескопах метрового класса.
Подходы к решению задачи полностью автоматизированных и
роботизированных наблюдений на телескопах метрового класса,
развиваемые авторами, имеют практическое значение в плоскости
предполагаемого создания в стране новых инструментов этого класса,
ориентированных на широкий спектр астрофизических и прикладных задач.