Observatorios Remotos y Roboticos.
Para aclarar la terminologia asociada al modo de funcionamiento del observatorio, podemos definir tres situaciones más o menos puras:
Observatorio desatendido: puede ser tan simple como situar el equipo en la calle y con el software adecuado programar la adquisición para la noche. Este modo de operar, aunque implica montar y desmontar equipos y no previene los riesgos atmosféricos, ya nos permite realizar otras actividades o simplemente descansar.
Observatorio remoto: aquel que bajo supervisión humana, puede funcionar más o menos distante del operador. Ya sea vía Internet o enlace directo, el operador puede verificar las condiciones atmosféricas, abrir o cerrar la cúpula, activar la alimentación de los equipos, enfocar, iniciar la toma de imágenes etc. Las ventajas de un observatorio controlado remotamente redundan el un mayor aprovechamiento del mismo, por ejemplo permite:
Uno de los mayores aportes de los telescopios robóticos es su capacidad de hacer medidas repetitivas, como por ejemplo el estudio de variables o la búsqueda de supernovas. Son trabajos que de otra forma resultarían muy difíciles o tediosos, debido a la cantidad de observaciones necesarias.
Primeros observatorios automáticos y robóticos
Aunque estos modos de operar un observatorio puedan parecer el último grito de la tecnología, resulta que su historia es ya bastante larga y justo es citar a los pioneros.
El inicio de estos trabajos coincide lógicamente con la aparición de los primeros ordenadores. Y en contra de lo que cabría pensar, los primeros telescopios automáticos y robóticos son anteriores a la aparición de las cámaras CCD. El instrumento de medida empleado era el fotómetro, por tanto se hablaba de telescopio fotoeléctrico automático, (Automatic Photoelectric Telescope, APT).
El primer objetivo de los APT, como no podía ser de otra manera, fue el estudio de estrellas variables. Las de corto periodo precisan muchas medidas durante la noche y las de largo periodo una medida por noche durante muchas noches. Este tipo de trabajo, repetitivo y planificable, es idóneo para ser automatizado.
Los primeros trabajos se remontan a los años 60, cuando en la Universidad de Wisconsin empieza a funcionar un pequeño telescopio de 8'' con un fotómetro a foco primario contenido en un pequeño roll-off totalmente automatizado. Aunque podía realizar medidas de variables de largo periodo, fue usado para medir los coeficientes de extinción de cada noche.
Este equipo era controlado por un miniordenador PDP-8, uno de los primeros en extenderse por empresas e industria gracias a su buena relación calidad precio y a su tamaño relativamente movible. Tenia unos 4Kb de RAM, que entonces era de ferritas, y costaba nada menos que 18.000 dólares de aquellos años. A pesar de ese comienzo tan prometedor nada nuevo ocurrió hasta 1981 en que otro pionero, David Skillman, puso en marcha otro telescopio para automatizar la observación de variables de corto periodo, más asequibles al necesitar de pocas noches de seguimiento. Telescopio y fotómetro eran controlados por sendos microordenadores de consumo basados en micros 6502. Para entendernos, algo parecido al histórico Comodore 64 pero con menos memoria. No obstante, el equipo requería de atención humana para la puesta en marcha, apagado y otras. Aun no era totalmente automático.
El trabajo más notable y que continua hasta nuestros días lo encontramos en el Fairborn Observatory, Arizona. Arranca en 1972, cuando su hoy director, un ingeniero eléctrico llamado Louis Boyd, participaba en las sesiones de observación visual de unos amigos suyos aficionados a la fotometría. Con la intención de simplificar aquellas mediciones y sin tener idea de los trabajos previos, se propuso construir un pequeño telescopio fotoeléctrico automático para estudiar variables de largo periodo.
Louis Boyd, en 1983 con su primer telescopio fotoeléctrico automático totalmente operativo.
El proyecto se inicia en 1979, diseño de telescopio incluido, y empieza a operar en 1983 (fig.3). También se basaba en microordenadores parecidos al Comodore 64, a la increíble velocidad de 2MHz (sí, un 2 y seis ceros).
Aunque hoy nos parece de risa, con aquel microordenador, se median 75 grupos de estrellas cada noche, o sea 225 estrellas (una variable y dos de comparación por grupo). El 67% del tiempo se dedicaba a la medición y solo el 33% a moverse entre grupos, centrar estrellas y cambiar filtros. Dada una lista de estrellas, el programa determinaba el momento óptimo para realizar la medida en función variables como la altura sobre el horizonte o la proximidad de la Luna.
Farirborn Observatory, Arizona, en la actualidad. Cada roll-off aloja tres o cuatro telescopios.
Las primeras CCDs, a pesar de sus numerosas ventajas, no desplazaron de inmediato al fotómetro en los APT, que seguía ofreciendo mayor precisión. Estas ccd se usaron para el proceso de centrado de la estrella, que antes se hacia por búsquedas en espiral cuadrada.
En 1991, con estas y otras mejoras, el sistema automático de Louis Boyd, pasó de hacer medidas con una precisión repetitiva de 0,01 magnitud a casi el límite teórico de 0,001 magnitud.
Una idea muy interesante que encontramos en este observatorio es la de compartir gastos de infraestructura y mantenimiento. En el Fairborn Observatory, encontramos varios techos corredizos donde cada uno aloja elescopios de distintos propietarios. A su vez, algunos telescopios son de uso compartido.
El telescopio que se ve en primer plano es un robusto diseño pensado para funcionarúnicamente con instrumentos, vamos que no se puede poner el ojo.
Otro momento interesante de esta historia, fue la publicación en 1985 del primer libro sobre el tema: Microcomputer Control of Telescopes por Russel M. Genet y Mark Trueblood.
En él se describe rigurosamente toda la problemática de la automatización, como por ej. la imposibilidad de centrar con precisión un objeto solo en base a cálculos astronómicos. A este respecto explora el modelado software de los errores de la montura. Finalmente se detalla el hardware y el software de los primeros telescopios fotométricos automáticos.
En 1997 el libro es reeditado con el titulo Telescope Control con alguna actualización. Aunque parte del hardware que describe es ya obsoleto, la forma de operación ha cambiado poco y sigue siendo una referencia excelente.
La fotometría automática con CCD la empieza en 1992 Kent Honeycutt, de la Universidad de Indiana. Aunque aun no alcanzaba la precisión del fotómetro de apertura, podía medir muchas más estrellas y mucho más débiles debido a la mayor eficiencia cuántica del CCD.
Otro observatorio pionero es el de la Universidad de Bradford. Inició su andadura en los penosos cielos ingleses, hasta que finalmente le acertó un rayo que lo destrozó. Aprovechando la desgracia, en vez de reconstruirlo en el mismo lugar, adaptaron una especie de contenedor o caseta de obra con todos los equipos y lo colocaron nada menos que junto al Teide.
Observatorio de la Universidad de Bradford en Tenerife. Alojado en un container de transporte.