Para mí, como para tantos otros aficionados a la Astronomía, las primeras observaciones a través de un telescopio son imborrables. La primera imagen de Saturno que vi hace más de treinta años, sigue grabada en mi retina como si de anoche fuera. Más aún si el telescopio lo has construido tu mismo.
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| Mi primer refractor casero, en 1984. |
Se trataba de un refractor de 60mm a f14, construido con un objetivo comprado en el Rastro madrileño por trescientas pesetas y un ocular Polarex de 9mm.
Aquel modesto telescopio me mostró las maravillas planetarias durante bastantes años, ya incluso con motor en AR. Pero todo evoluciona y aunque perfectamente valido, ese instrumento ya solo lo conservo como recuerdo. Un flamante LX200 vino a sustituirle, y todos mis esfuerzos se volcaron en las incipientes cámaras CCD.
Ciertamente aquel salto tecnológico fue muy brusco, casi una mutación. El paso intermedio natural habría sido simplemente aumentar la apertura, para empezar a abordar objetos de cielo profundo.
Como el LX200 lo encuentra todo solo, me perdí la búsqueda de objetos carta celeste en mano y miro con cierta envidia la soltura de los colegas, que con el buscador, se mueven por el cielo como por el salón de su casa.
La aparición de la CCD supuso un salto brutal. Continuando con el símil evolutivo, podríamos decir que la CCD implica la aparición de una nueva especie en el mundo de los aficionados con varios campos de trabajo.
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| 1. Dibujo de Sara García,11 años. |
Se abrió otro camino nuevo, lleno de posibilidades, aunque por el momento no hablaré de las objetivas e incontestables virtudes de la ccd, sino de una desventaja o efecto colateral, que en mi experiencia de los últimos diez años de uso, aprecio cada vez más importante.
Esta desventaja, subjetiva, quizás romántica, es la pérdida del contacto directo: dejamos de percibir la luz de las estrellas. Con ccd podremos detectar muchas más estrellas, pero los fotones que finalmente alcanzan nuestra retina no proceden de ellas.
Periódicamente, los aficionados con ccd debemos quitar la cámara y poner el ocular para volver a recibir esa luz directa procedente de las estrellas.
Ahora está en marcha otro gran salto tecnológico, que cerrando el círculo, podría devolvernos parte de ese tiempo necesario para la observación visual. Se trata del control remoto y la robotización del observatorio. En el futuro, mientras un telescopio realiza las tareas programadas durante el día, con otro podremos estar observando relajadamente o simplemente descansando.
En la última década se ha producido una expansión de recursos técnicos de tal envergadura, que los aficionados tenemos hoy a nuestro alcance objetivos antes imposibles.
Los nuevos instrumentos.
Hemos pasado de tener la cámara reflex y raramente un fotómetro estelar como únicos instrumentos, a disponer de un arsenal de CCDs, webcams, cámaras de vídeo de alta sensibilidad y cámaras reflex digitales.
- La CCD es un instrumento de medida de precisión. Su alta sensibilidad permite a los aficionados llegar a captar objetos muy débiles. Con un 12'' y en cielos contaminados, es posible llegar a magnitud 19 en media hora de integración. Recientemente algunos aficionados, empiezan a detectar planetas extrasolares, algo solo posible en observatorios profesionales hasta hace bien pocos años. Hoy esto es posible gracias a que las medidas fotométricas con CCD pueden detectar variaciones de brillo menores que la centésima de magnitud.
- Con una webcam de sesenta euros, los aficionados a planetaria sacan imágenes que ni en sueños habríamos imaginado en tiempos de la foto química [1].
- Las cámaras de vídeo de alta sensibilidad, mejor que un mililux, permiten tanto la fotografía planetaria como la de cielo profundo. Es destacable su uso para meteoritos y ocultaciones. El vídeo generado con estas cámaras es datado con precisión de milisegundos antes de ser grabado, gracias a un pequeño dispositivo con reloj GPS [2]. Esta precisión permite trazar el perfil de asteroides cuando trabajan varios observadores simultáneamente.
- Otros, con cámaras digitales domésticas como la Canon 400D, obtienen imágenes de gran campo de una calidad y belleza espectacular.
La última frontera que empieza a abrirse lentamente en el mundo de los aficionados es la del control remoto y robótico del observatorio. De hecho, el principal problema para iniciar este camino no es el técnico, sino precisamente el disponer de un observatorio fijo, un verdadero lujo para la gran mayoría de nosotros.
Seguidamente centraremos algunas ideas sobre control remoto y robótico para terminar dando un repaso a su historia.
Observación Remota y Robótica.
En la terminología para referirse a estos sistemas encontramos cierta confusión y a veces un uso incorrecto, sobre todo de la palabra robot.
En castellano es normal hablar de observatorio remoto y observatorio robótico. Pero en lengua inglesa, lo normal, es hablar de telescopio robótico. Quizás este enfoque más global, al usar la palabra observatorio, en vez de telescopio, se deba a que hemos llegado recientemente a este campo. En cambio, aquellos que empezaron la historia, partían de un telescopio desnudo al que poco a poco fueron rodeando de otros equipos para automatizarlo progresivamente.
Personalmente prefiero hablar de observatorio remoto y observatorio robótico, dado que el grado de automatización no depende tanto del telescopio como de los equipos que lo rodean y del programa que gestiona todo.
Podemos definir tres situaciones de funcionamiento más o menos puras:
Observación desatendida: 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:
- Estar en una habitación confortable y protegidos del frío.
- Situar el observatorio en un cielo oscuro.
- Dar acceso a varios usuarios.
- Herramienta didáctica para la astronomía.
- Automatizar el observatorio para funcionar sin atención humana.
- Hacer un observatorio pequeño solo con instrumentos para sitios con poco
espacio o mala accesibilidad.
Observatorio robótico: es un observatorio remoto que puede funcionar de forma desatendida durante una o más noches. El grado de automatización es tal que el propio sistema, en función de las condiciones ambientales y de las tareas pendientes, abre o cierra el observatorio para adquirir las imágenes solicitadas en el momento más adecuado. Es como si tomara decisiones.
La robotización amplía enormemente las ventajas del observatorio remoto:
- Permite aprovechar todas las noches al requerir poca atención humana.
- Reduce el tiempo dedicado a la adquisición por lo que mejoran las horas de sueño y de tiempo para otras actividades.
- Es la única forma de funcionar allí donde la baja velocidad de las comunicaciones no permiten el control remoto.
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.
Un ejemplo que ilustra muy bien la búsqueda de buenos cielos lo encontramos en la Universidad de Bradford. Su observatorio, tambien pionero en la robotización, sufrió durante años los penosos cielos ingleses, hasta que finalmente le acertó un rayo que lo destrozó.
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| 2. Bradford Observatory en Tenerife. |
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 (fig.2). Actualmente son ya numerosos los observatorios remotos dedicado a la enseñanza ubicados en Canarias.
En cualquier caso hablamos de sistemas que pueden llegar a ser relativamente complejos en función de los dispositivos integrados: telescopio, cámaras, enfoque, filtros, control de apertura del observatorio, fuente de energía, estación meteorológica y comunicaciones. Hay que insistir en que no se trata solo de un trabajo de integración software, intervienen importantes aspectos mecánicos y eléctricos.
La parte positiva de este tipo de proyecto es que puede abordarse gradualmente, para poco a poco ir añadiendo funcionalidades. Si el objetivo final es la robotización, lo mejor es empezar con el funcionamiento remoto e ir automatizando tareas progresivamente. Y la otra forma de empezar, si no disponemos de observatorio, es la observación desatendida.
Primeros observatorios automáticos y robóticos.
Es de justicia reconocer el merito de los pioneros porque aunque estos modos de operar un observatorio puedan parecer el último grito de la tecnología, resulta que ya tienen su historia, y es bastante larga.
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 moderado. 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, en Arizona [3]. 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.
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| 3. Louis Boyd en 1983 con su primer telescopio automático. |
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.
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 telescopios de distintos propietarios (fig.4). A su vez, algunos telescopios son de uso compartido.
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| 4. Fairborn Observatory en la actualidad. |
El telescopio que se ve en primer plano es un robusto diseño pensado para funcionar únicamente con instrumentos, vamos que no se puede poner el ojo.
Un momento interesante de esta historia, fue la publicación en 1985 del primer libro sobre el tema: Microcomputer Control of Telescopes [4].
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.
[2] Camaras Watec: www.kolumbus.fi/oh5iy/astro/Ccd.html Insertador de tiempo en video KIWI-OSD: www.pfdsystems.com/kiwiosd.html
[4] 1985: Microcomputer Control of Telescopes, 1997: Telescope Control, por Russel M. Genet y Mark Trueblood. Willmann-Bell, Inc.
