रोबोटिक टेलीस्कोप

बौना, एक रोबोटिक टेलीस्कोप

एक रोबोटिक दूरबीन एक खगोल विज्ञान टेलीस्कोप और डिटेक्टर सिस्टम है जो मानव के हस्तक्षेप के बिना अवलोकन करता है। खगोलीय विषयों में, एक टेलीस्कोप रोबोटिक के रूप में अर्हता प्राप्त करता है यदि यह मानव द्वारा संचालित किए बिना उन अवलोकनों को करता है, भले ही मानव को रात की शुरुआत में अवलोकन शुरू करना पड़े या सुबह उन्हें समाप्त करना पड़े। इसमें आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस का उपयोग करने वाले सॉफ्टवेयर एजेंट हो सकते हैं जो स्वचालित शेड्यूलिंग जैसे विभिन्न तरीकों से सहायता करते हैं।^[1]^[2]^[3] एक रोबोटिक टेलीस्कोप दूरस्थ दूरबीन से अलग होता है, हालांकि एक उपकरण रोबोटिक और रिमोट दोनों हो सकता है।

2004 तक, क्षुद्रग्रह कक्षाओं और खोजों, चर सितारा अध्ययनों, सुपरनोवा प्रकाश घटता और खोजों, धूमकेतु कक्षाओं और गुरुत्वाकर्षण लेंस अवलोकनों पर प्रकाशित वैज्ञानिक जानकारी का एक बड़ा प्रतिशत रोबोटिक टिप्पणियों का था।

सभी प्रारंभिक चरण गामा किरण प्रस्फोट प्रेक्षण रोबोटिक दूरबीनों द्वारा किए गए थे।^{[citation needed]}

डिजाइन

रोबोटिक टेलीस्कोप जटिल प्रणालियां हैं जो आम तौर पर कई उप-प्रणालियों को शामिल करती हैं। इन उप-प्रणालियों में ऐसे उपकरण शामिल हैं जो टेलीस्कोप को इंगित करने की क्षमता प्रदान करते हैं, डिटेक्टर का संचालन (आमतौर पर एक चार्ज-युग्मित डिवाइस कैमरा), गुंबद या टेलीस्कोप के बाड़े का नियंत्रण, टेलीस्कोप के फोकस (ऑप्टिक्स) पर नियंत्रण, मौसम की स्थिति का पता लगाने और अन्य क्षमताएं। अक्सर इन अलग-अलग सबसिस्टम की अध्यक्षता एक मास्टर कंट्रोल सिस्टम द्वारा की जाती है, जो लगभग हमेशा एक सॉफ्टवेयर घटक होता है।

रोबोटिक टेलिस्कोप बंद-लूप नियंत्रक या ओपन-लूप नियंत्रक सिद्धांतों के तहत काम करते हैं। एक ओपन लूप सिस्टम में, एक रोबोटिक टेलीस्कोप सिस्टम खुद को इंगित करता है और यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह ठीक से काम कर रहा है, इसके संचालन के परिणामों का निरीक्षण किए बिना अपना डेटा एकत्र करता है। एक ओपन छोटी दूरबीन को कभी-कभी विश्वास पर काम करने के लिए कहा जाता है, जिसमें अगर कुछ गलत हो जाता है, तो नियंत्रण प्रणाली के पास इसका पता लगाने और क्षतिपूर्ति करने का कोई तरीका नहीं होता है।

एक बंद लूप सिस्टम में त्रुटियों का पता लगाने के लिए अनावश्यक इनपुट के माध्यम से अपने संचालन का मूल्यांकन करने की क्षमता होती है। इस तरह का एक सामान्य इनपुट टेलिस्कोप की गति के अक्षों पर स्थिति एनकोडर होगा, या यह सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम की छवियों का मूल्यांकन करने की क्षमता होगी कि जब वे सामने आए थे तो उन्हें सही क्षेत्र में इंगित किया गया था।

अधिकांश रोबोटिक टेलिस्कोप छोटे टेलिस्कोप होते हैं। जबकि बड़े वेधशाला उपकरण अत्यधिक स्वचालित हो सकते हैं, कुछ परिचारक के बिना संचालित होते हैं।

पेशेवर रोबोटिक टेलीस्कोप

वेधशाला में कंप्यूटरों के लिए विद्युत इंटरफेस आम हो जाने के बाद रोबोटिक टेलीस्कोप सबसे पहले खगोलविदों द्वारा विकसित किए गए थे। शुरुआती उदाहरण महंगे थे, सीमित क्षमताएं थीं, और हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों में बड़ी संख्या में अद्वितीय सबसिस्टम शामिल थे। इसने अपने इतिहास की शुरुआत में रोबोटिक टेलीस्कोप के विकास में प्रगति की कमी में योगदान दिया।

1980 के दशक के प्रारंभ तक, सस्ते कंप्यूटरों की उपलब्धता के साथ, कई व्यवहार्य रोबोटिक टेलीस्कोप परियोजनाओं की कल्पना की गई थी, और कुछ विकसित किए गए थे। मार्क ट्रूब्लड और रसेल एम. जेनेट की 1985 की पुस्तक, माइक्रोकंप्यूटर कंट्रोल ऑफ टेलीस्कोप, इस क्षेत्र में एक ऐतिहासिक इंजीनियरिंग अध्ययन थी। इस पुस्तक की उपलब्धियों में से एक कई कारणों की ओर इशारा कर रही थी, कुछ काफी सूक्ष्म, क्यों केवल बुनियादी खगोलीय गणनाओं का उपयोग करके दूरबीनों को विश्वसनीय रूप से इंगित नहीं किया जा सकता था। इस पुस्तक में खोजी गई अवधारणाएं टेलिस्कोप माउंट एरर मॉडलिंग सॉफ्टवेयर के साथ एक साझा विरासत साझा करती हैं जिसे Tpoint कहा जाता है, जो 1970 के दशक में बड़े स्वचालित टेलीस्कोप की पहली पीढ़ी से उभरा, विशेष रूप से 3.9m एंग्लो-ऑस्ट्रेलियाई टेलीस्कोप।

2004 में, कुछ पेशेवर रोबोटिक दूरबीनों को डिजाइन रचनात्मकता की कमी और बंद स्रोत और मालिकाना सॉफ्टवेयर पर निर्भरता की विशेषता थी। सॉफ्टवेयर आमतौर पर उस टेलीस्कोप के लिए अद्वितीय होता है जिसके लिए इसे डिजाइन किया गया था और किसी अन्य सिस्टम पर इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। अक्सर, विश्वविद्यालयों में विकसित रोबोटिक टेलीस्कोप सॉफ़्टवेयर को बनाए रखना असंभव हो जाता है और अंततः अप्रचलन हो जाता है क्योंकि इसे लिखने वाले स्नातक छात्र नए पदों पर चले जाते हैं, और उनके संस्थान अपना ज्ञान खो देते हैं। बड़े टेलीस्कोप कंसोर्टिया या सरकार द्वारा वित्त पोषित प्रयोगशालाओं में डेवलपर्स के समान नुकसान नहीं होता है जैसा कि विश्वविद्यालयों द्वारा अनुभव किया जाता है। व्यावसायिक प्रणालियाँ आम तौर पर बहुत उच्च अवलोकन दक्षता और विश्वसनीयता की सुविधा देती हैं। कुछ व्यावसायिक सुविधाओं में एएससीओएम प्रौद्योगिकी को अपनाने की प्रवृत्ति भी बढ़ रही है (निम्न अनुभाग देखें)। मालिकाना सॉफ्टवेयर की आवश्यकता आमतौर पर संस्थानों के बीच अनुसंधान डॉलर के लिए प्रतिस्पर्धा से प्रेरित होती है।

1980 के दशक के उत्तरार्ध से, आयोवा विश्वविद्यालय पेशेवर पक्ष में रोबोटिक टेलीस्कोप के विकास में सबसे आगे रहा है। Automated Telescope Facility}ty (ATF), 1990 के दशक की शुरुआत में विकसित, आयोवा शहर, आयोवा में आयोवा विश्वविद्यालय में भौतिकी भवन की छत पर स्थित था। वे 1997 में निजी विनर वेधशाला में आयोवा रोबोटिक वेधशाला, एक रोबोटिक और रिमोट टेलीस्कोप को पूरा करने के लिए आगे बढ़े। इस प्रणाली ने चर सितारों का सफलतापूर्वक अवलोकन किया और दर्जनों वैज्ञानिक पत्रों में टिप्पणियों का योगदान दिया। मई 2002 में, उन्होंने रिगेल टेलीस्कोप को पूरा किया। रिगेल एक 0.37-मीटर (14.5-इंच) F/14 था जिसे ऑप्टिकल मैकेनिक्स, इंक. द्वारा बनाया गया था और टैलोन प्रोग्राम द्वारा नियंत्रित किया गया था।^[4] इनमें से प्रत्येक एक अधिक स्वचालित और उपयोगितावादी वेधशाला की ओर एक प्रगति थी।

रोबोटिक टेलीस्कोप के सबसे बड़े वर्तमान नेटवर्क में से एक रोबोनेट है, जो यूनाइटेड किंगडम के विश्वविद्यालयों के एक संघ द्वारा संचालित है। लिंकन नियर-अर्थ क्षुद्रग्रह अनुसंधान (LINEAR) प्रोजेक्ट एक पेशेवर रोबोटिक टेलीस्कोप का एक और उदाहरण है। LINEAR के प्रतिद्वंद्वियों, लोवेल ऑब्जर्वेटरी नियर-अर्थ-ऑब्जेक्ट सर्च, कैटालिना स्काई सर्वे, स्पेसवॉच और अन्य ने भी स्वचालन के विभिन्न स्तरों का विकास किया है।

2002 में, ऑप्टिकल रिस्पांस (RAPTOR) प्रोजेक्ट के लिए रैपिड टेलीस्कोप पहला पूर्ण स्वायत्त बंद-लूप रोबोटिक टेलीस्कोप था। RAPTOR को 2000 में डिजाइन किया गया था और 2002 में पूर्ण तैनाती शुरू हुई थी। परियोजना का नेतृत्व टॉम वेस्ट्रैंड और उनकी टीम ने किया था: जेम्स व्रेन, रॉबर्ट व्हाइट, पी। वोज्नियाक और हीथ डेविस। वाइड फील्ड इंस्ट्रूमेंट्स में से एक पर इसका पहला प्रकाश 2001 के अंत में था। दूसरा वाइड फील्ड सिस्टम 2002 के अंत में ऑनलाइन आया। क्लोज्ड लूप ऑपरेशन 2003 में शुरू हुआ। मूल रूप से RAPTOR का लक्ष्य ग्राउंड-आधारित टेलीस्कोप की एक प्रणाली विकसित करना था जो सैटेलाइट ट्रिगर्स का विश्वसनीय रूप से जवाब दें और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि रीयल-टाइम में ग्राहकों की पहचान करें और स्रोत स्थानों के साथ अलर्ट उत्पन्न करें ताकि अन्य, बड़े, टेलीस्कोप के साथ फॉलो-अप टिप्पणियों को सक्षम किया जा सके। इसने इन दोनों लक्ष्यों को हासिल कर लिया है। अब^[when?] RAPTOR को थिंकिंग टेलीस्कोप टेक्नोलॉजीज प्रोजेक्ट के प्रमुख हार्डवेयर तत्व के रूप में फिर से ट्यून किया गया है।^[5] इसका नया जनादेश अब तक तैनात किए गए कुछ सबसे उन्नत रोबोटिक सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके लगातार स्रोतों में दिलचस्प और विषम व्यवहारों की तलाश में रात के आकाश की निगरानी करेगा। दो वाइड फील्ड सिस्टम सीसीडी कैमरों की पच्चीकारी हैं। मोज़ेक कवर और लगभग 1500 वर्ग डिग्री का क्षेत्र 12 वीं परिमाण की गहराई तक। प्रत्येक विस्तृत क्षेत्र सरणी में केंद्रित एक एकल फोविया प्रणाली है जिसमें 4 डिग्री के दृश्य क्षेत्र और 16वें परिमाण की गहराई है। वाइड फील्ड सिस्टम को 38 किमी बेसलाइन द्वारा अलग किया जाता है। इन व्यापक क्षेत्र प्रणालियों का समर्थन करने वाले दो अन्य परिचालन दूरबीन हैं। इनमें से पहला एक कैटलॉगिंग पेट्रोल उपकरण है जिसमें मोज़ेक 16 वर्ग डिग्री फ़ील्ड ऑफ़ व्यू 16 मैग्नीट्यूड तक है। अन्य प्रणाली एक .4m OTA है जिसमें 19-20वें परिमाण की गहराई और .35 डिग्री का कवरेज है। वर्तमान में तीन अतिरिक्त प्रणालियाँ विकास और परीक्षण के दौर से गुजर रही हैं और अगले दो वर्षों में तैनाती का मंचन किया जाएगा। सभी सिस्टम कस्टम निर्मित, फास्ट-स्लीविंग माउंट पर लगाए गए हैं जो 3 सेकंड में आकाश में किसी भी बिंदु तक पहुंचने में सक्षम हैं। RAPTOR सिस्टम लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) में साइट पर स्थित है और इसे प्रयोगशाला के निर्देशित अनुसंधान और विकास निधि के माध्यम से समर्थित किया गया है।

शौकिया रोबोटिक टेलीस्कोप

2004 में, अधिकांश रोबोटिक टेलीस्कोप शौकिया खगोल विज्ञान के हाथों में हैं। शौकिया रोबोटिक दूरबीनों के विस्फोट के लिए एक शर्त अपेक्षाकृत सस्ते सीसीडी कैमरों की उपलब्धता थी, जो 1990 के दशक की शुरुआत में वाणिज्यिक बाजार में दिखाई दिए। इन कैमरों ने न केवल शौकिया खगोलविदों को रात के आकाश की मनभावन छवियां बनाने की अनुमति दी, बल्कि पेशेवर खगोलविदों के सहयोग से अनुसंधान परियोजनाओं को आगे बढ़ाने के लिए अधिक परिष्कृत शौकीनों को भी प्रोत्साहित किया। शौकिया रोबोटिक दूरबीनों के विकास के पीछे मुख्य उद्देश्य अनुसंधान-उन्मुख खगोलीय प्रेक्षण करने का टेडियम रहा है, जैसे एक चर तारे की अंतहीन दोहराव वाली छवियां लेना।

1998 में, बॉब डेनी ने माइक्रोसॉफ्ट के घटक वस्तु मॉडल के आधार पर खगोलीय उपकरणों के लिए एक सॉफ्टवेयर इंटरफेस मानक की कल्पना की, जिसे उन्होंने एस्ट्रोनॉमी कॉमन ऑब्जेक्ट मॉडल (एएससीओएम) कहा। उन्होंने वाणिज्यिक टेलीस्कोप नियंत्रण और छवि विश्लेषण कार्यक्रमों और कई फ्रीवेयर घटकों के रूप में इस मानक के पहले उदाहरण भी लिखे और प्रकाशित किए। उन्होंने डॉग जॉर्ज को एएससीओएम क्षमता को एक वाणिज्यिक कैमरा नियंत्रण सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में शामिल करने के लिए भी राजी किया। इस तकनीक के माध्यम से, इन अनुप्रयोगों को एकीकृत करने वाली एक मास्टर नियंत्रण प्रणाली को पर्ल, वीबीस्क्रिप्ट, या जावास्क्रिप्ट में आसानी से लिखा जा सकता है। उस प्रकार की एक नमूना स्क्रिप्ट डेनी द्वारा प्रदान की गई थी।

कई महीनों बाद स्काई एंड टेलिस्कोप पत्रिका में एएससीओएम के कवरेज के बाद, एएससीओएम सिस्टम आर्किटेक्ट्स जैसे बॉब डेनी, डग जॉर्ज, टिम लॉन्ग और अन्य ने बाद में एएससीओएम को टेलीस्कोप, सीसीडी कैमरों के लिए फ्रीवेयर डिवाइस ड्राइवरों के लिए कोडित इंटरफ़ेस मानकों का एक सेट बनने के लिए प्रभावित किया। टेलिस्कोप फ़ोकसर्स, और खगोलीय वेधशाला गुंबद। नतीजतन, शौकिया रोबोटिक टेलीस्कोप तेजी से अधिक परिष्कृत और विश्वसनीय हो गए हैं, जबकि सॉफ्टवेयर की लागत कम हो गई है। एएससीओएम को कुछ पेशेवर रोबोटिक दूरबीनों के लिए भी अपनाया गया है।

इसके अलावा 1998 में, कॉटेज ग्रोव, ओरेगॉन के पास टेनाग्रा वेधशालाओं का निर्माण माइकल श्वार्ट्ज द्वारा एक रोबोटिक के साथ किया गया था। 14-inch (360 mm) सेलेस्ट्रॉन श्मिट-कासेग्रेन टेलीस्कोप c. 1998.^[6] इस बीच, एएससीओएम उपयोगकर्ताओं ने पहले से कहीं अधिक सक्षम मास्टर कंट्रोल सिस्टम तैयार किए। 1999, 2000 और 2001 में लघु ग्रह शौकिया-पेशेवर कार्यशाला (MPAPW) और 1998, 1999, 2000, 2001, 2002 और 2003 के इंटरनेशनल एमेच्योर-प्रोफेशनल फोटोइलेक्ट्रिक फोटोमेट्री कॉन्फ्रेंस में प्रस्तुत पेपर्स ने तेजी से परिष्कृत मास्टर कंट्रोल सिस्टम का दस्तावेजीकरण किया। इन प्रणालियों की कुछ क्षमताओं में अवलोकन लक्ष्यों का स्वत: चयन, अवसर के लक्ष्यों के लिए अवलोकन कार्यक्रम को बाधित करने या पुनर्व्यवस्थित करने की क्षमता, गाइड सितारों का स्वत: चयन, और परिष्कृत त्रुटि का पता लगाने और सुधार एल्गोरिदम शामिल हैं।

रिमोट टेलीस्कोप सिस्टम का विकास 1999 में शुरू हुआ, जिसमें 2000 की शुरुआत में वास्तविक टेलीस्कोप हार्डवेयर पर पहला टेस्ट रन हुआ। RTS2 प्राथमिक रूप से गामा रे बर्स्ट फॉलो-अप अवलोकनों के लिए अभिप्रेत था, इसलिए अवलोकन को बाधित करने की क्षमता इसके डिजाइन का मुख्य हिस्सा थी। विकास के दौरान, यह एक एकीकृत वेधशाला प्रबंधन सूट बन गया। अन्य परिवर्धन में लक्ष्य और अवलोकन लॉग को संग्रहीत करने के लिए पोस्टग्रेस्क्ल डेटाबेस का उपयोग, एस्ट्रोमेट्री सहित छवि प्रसंस्करण करने की क्षमता और रीयल-टाइम टेलीस्कोप सुधार और वेब-आधारित उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस का प्रदर्शन शामिल है। RTS2 शुरुआत से ही बिना किसी मालिकाना घटक के पूरी तरह से खुला स्त्रोत सिस्टम के रूप में डिजाइन किया गया था। माउंट, सेंसर, सीसीडी और रूफ सिस्टम की बढ़ती सूची का समर्थन करने के लिए, यह स्वयं के टेक्स्ट आधारित संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। RTS2 प्रणाली 2004 और 2006 में प्रदर्शित होने वाले पत्रों में वर्णित है।^[7] साधन तटस्थ वितरित इंटरफ़ेस (INDI) को 2003 में शुरू किया गया था। Microsoft Windows केंद्रित ASCOM मानक की तुलना में, INDI एक प्लेटफ़ॉर्म स्वतंत्र प्रोटोकॉल है, जिसे ClearSky Institute के Elwood C. डाउनी द्वारा विकसित किया गया है, जो नियंत्रण, स्वचालन, डेटा अधिग्रहण और आदान-प्रदान का समर्थन करता है। हार्डवेयर डिवाइस और सॉफ्टवेयर फ्रंटएंड।

2022 तक दो फ्रांसीसी कंपनियों ने शौकिया उपयोग के लिए पोर्टेबल रोबोटिक टेलीस्कोप पेश किए। उनके पास एक प्रदान किए गए स्मार्टफोन ऐप में वाई-फाई कनेक्शन के साथ एक अंतर्निहित कैमरा, मोटर्स और एक नियंत्रक है। फ़ोन यह भी दिखाता है कि कैमरा क्या देखता है, उपयोगकर्ता द्वारा देखे जाने पर छवि ढेर द्वारा एक इमेज बनाता है। उनके पास कोई ऐपिस ट्यूब या आँख द्वारा उपयोग के लिए प्रावधान नहीं है। जब खोला और शुरू किया, वे सितारों द्वारा खुद को उन्मुख करते हैं, और ऐप अवलोकन के लिए ऑब्जेक्ट प्रदान करता है।

वोनिस स्टेलिना 80 मिमी रेफ्रेक्टर ^[8] (2020)
वोनिस वेस्पेरा ^[9] (2022)
यूनिस्टेलर ईवीस्कोप ^[10] (2018)
यूनिस्टेलर इक्विनॉक्स^[11]