Montebello-projektet

Dette projekt går ud på at renovere /modernisere NOVAs observatorium på Montebello i Helsingør. Det langsigtede formål er at gøre det muligt at detektere exoplaneter, dvs. planeter der kredser om andre stjerner end Solen. Detektionen tager udgangspunkt i at når en planet befinder sig mellem stjernen og Jorden, vil lyset som vi modtager fra stjernen aftage en lille smule. Det vil derfor være nødvendigt at lave gentagne langvarige observationer af pågældende stjerne hvor lysintensiteten fra stjernen og fra stjerner i dens omgivelse måles over tid. Vi vil således kunne finde eventuelle relative ændringer (fald) i intensiteten i forhold til de andre stjerner. For at gøre disse målinger praktisk gennemførlige, vil målingerne skulle kunne foretages med en grad af automatik og fjernstyring.

Tårnet på Montebello og den tilhørende teleskopmontering.

Projektet er opdelt i en række trin der gør det muligt at sikre kvaliteten gennem hele projektforløbet. Samtidigt vil hvert trin repræsentere en forbedring af observatoriet.

Trin 1 Rotation af kuppel

Denne funktion sker ved hjælp af en motor der nu er styret med manuelle omskiftere for start/stop og rotationsretning. Disse omskiftere skal erstattes af relæer som forberedelse til computerstyring. Et system af optiske følere skal give tilbagemelding om kuplens position, dvs. vinkelretning for spalten.

Trin 2 Åbning af spalte i kuppel

Åbning og lukning af spalten i kuplen har tidligere været klaret ved hjælp af et håndsving. Dette er nu afmonteret og erstattet af en motor der nu er indkøbt og afprøvet. Styringen af denne motor skal ligesom den for rotation ske ved hjælp af relæer: start/stop og åbne/lukke. Optiske følere skal give tilbagemelding om hvornår spalten er hhv. helt lukket og helt åben.

Trin 3 Styring af relæerne fra 5 V udgang på Arduino

De ovenfor nævnte relæer skal styres fra 5 V udgange på en indkøbt Arduino controller. Der skal også være en manuel override funktion, således at manuel styring skal kunne udføres i tilfælde af problemer med controlleren.

Controlleren beregner ud fra signalerne fra de optiske følere (trin 1) kuplens azimut-vinkel position og registrerer om spalten er åben eller lukket.

Trin 4 UPS-funktion

UPS (uninterruptible power supply) udgør en sikkerhed for at spalten vil kunne lukkes også i tilfælde af strømafbrydelse. Herved vil vi sikre at kostbart udstyr til enhver tid er beskyttet.

Vi har 3 stk. 12 V bly-syre akkumulatorer og oplader med elektronisk sikring mod
overopladning (indkøbt og afprøvet) der sørger for at akkumulatorerne er opladet til at kunne yde ca. 4 kWh. UPS-systemet placeres på gulvet under observationsdækket, dvs. på 3. sal, så de ikke står i vejen i det ret snævre område på observationsdækket (4. sal, jf. tegningen af tårnet ovenfor).

Ved strømsvigt fås 220 V AC til at lukke spalten fra en indkøbt 2000 W inverter der forsynes med 12 V DC fra akkumulatorerne. Under drift trækker denne inverter meget stor strømstyrke fra akkumulatorerne. Den tændes derfor via et startrelæ (indkøbt og afprøvet).

Trin 5 Indledende programmering af Arduino – styring af kuppel rotation og åbning.

Registrering af rotationsmæssig position af kuppel (jf. trin 1) og position af spaltedør (åben/lukket, jf. trin 2) vil ske ved hjælp af en (indkøbt) controller (Arduino MEGA2560 Rev3). Denne enhed vil også afgive signaler til relæ-styring af motorerne: til/fra og retning, jf. trin 3.

Trin 6 Interfacing af Arduino til PC og teleskop.

Ophængningen af teleskopet giver elektronisk information om azimut- og altitude-vinkel (horisontal og vertikal vinkel) for teleskopet. Denne information vil blive anvendt til at styre kuplens rotation således at spalteåbningen altid følger teleskopet.

Trin 7 Sikkerhedssystemer – omfatter følere og programmering af Arduino til at udnytte disse.

For at Observatoriet skal kunne køres med fjernstyring kræves en del sikkerhedsudstyr/-systemer.

Kuplen skal automatisk lukke ved regn, kraftig vind, risiko for dug på optik, strømsvigt eller andre væsentlige fejl, således at hvis en af disse tilstande opstår, vil kuplen aflukkes og støvdækselet (se trin 8 nedenfor) lukkes foran lysåbningen.

Trin 8 Støvdæksel

For øjeblikket er teleskopet, når det ikke er i brug, dækket af en ”støvfrakke” og har i tillæg et beskyttende låg over lysåbningen. Inden teleskopet vil kunne drives uden betjening i tårnet, må der laves en form for støvdæksel der automatisk vil åbnes når teleskopet anvendes.

Trin 9 Midlertidigt digitalkamera til montering på teleskop

Til afprøvning af styringen m.v. monteres et digitalkamera på teleskopet. Dette kan være et mindre avanceret CCD-kamera (haves) end hvad der er nødvendigt for exoplanet-detektion og deep-sky observationer.

Trin 10 PC til kommunikation mv.

En PC skal kunne kommunikere med teleskopets ophængning og med controller for kuplen (trin 5). Samtidig skal PC’en modtage billedsignal fra digitalkameraet, og den skal kommunikere over Internettet.

Trin 11 Udstyr til Internet-baseret kommunikation.

Nødvendigt udstyr til kommunikation må indkøbes. Også i denne forbindelse ligger der en god del programmeringsarbejde. Her vil det være nødvendig at sikre mod hacking der ville kunne føre til ødelæggelse af det kostbare udstyr.

Trin 12 Kommunikation og fjernstyring

Når åbning/lukning og positionering af kuplen i forhold til teleskopet virker, og alle sikkerhedssystemerne er på plads, vil vi kunne påbegynde arbejdet med at afprøve programarbejde til fjernstyring og billedoverføring fra digitalkamera jf. trin 9.

Trin 13 Monitor til visning af digitalkameraets output

For at kunne observere via digitalkameraet når man befinder sig i observatoriet vil en monitor være nødvendig. Denne vil især være til stor hjælp i forbindelse med på stedet justering af optikken i observatoriet.

Trin 14 Digitalkamera til montering på teleskop

Et egnet digitalkamera med mulighed for fuld tovejskommunikation (styring/billedoverføring) med PC skal indkøbes. Kameraet skal have rimelig høj opløsning og godt signal-til-støj-forhold.

Trin 15 Problemer omkring en alt-azi ophængning af teleskopet.

Den eksisterende ophængning af teleskopet er en alt-azi-opstilling, dvs. hvor teleskopets retning styres ved rotation om en vertikal akse (azimut, vinkel langs horisonten) og en horisontal akse (altitude, vinkelhøjde over horisonten). For lange eksponeringstider vil billedfeltet dreje sig, så punktformede objekter fremtræder som korte buer om billedfeltets midtpunkt.

Den konventionelle måde til at undgå dette problem er ved at anvende en ækvatorialopstilling, dvs. en ophængning hvor den ene rotationsakse er vinkelret på ækvatorialplanet (RA) og altså parallel med Jordens rotationsakse, og den anden akse er vinkelret på denne (deklination). Med en sådan ophængning vil det være nødvendigt med en omregning af vinklerne for RA og deklination til den korresponderende azimut-værdi, da denne skal styre kuplens rotation.

En alternativ måde vil være at kameraet automatisk drejes om den optiske akse i teleskopets okular-åbning nøjagtigt så meget at de punktformede objekter (stjerner) afbildes som punkter i stedet for som buer. Dette svarer til at billedfeltets ene side er parallel med ækvator.
Støtte i 2016

Støtte fra Helsingør kommune

I 2016 modtog foreningen et beløb på 6000 kr. fra Helsingør kommune til støtte for projektet. Disse midler er anvendt til indkøb af motoren til spaltelukning omtalt i trin 2 ovenfor, indkøb af oplader, inverter og starterrelæ til USP-funktionen omtalt i trin 4 og til indkøb af en Arduino MEGA2560 Rev3, jf. trin 5. Øvrige tilskud til nye komponenter i systemet er donationer fra medlemmer i foreningen.

NOVA-medlemmer som er interesserede i at deltage i dette projekt kan tilmelde sig ved at bruge denne kontaktormular: link til kontaktformular (man skal skrive i formularen at man gerne vil være med i “Montebello-projektet”)

Per Haugen, NOVA
22 september 2017

Reklamer