تلسكوب آلي

التلسكوب الآلي هو نظام فلكي مزود بتلسكوب وكاشف، يقوم بعمليات الرصد دون تدخل بشري . في علم الفلك، يُصنف التلسكوب على أنه آلي إذا كان يقوم بعمليات الرصد دون تشغيل بشري، حتى لو تطلب الأمر تدخلاً بشرياً لبدء عمليات الرصد في بداية الليل أو إنهائها في الصباح. قد يحتوي التلسكوب الآلي على برامج ذكية تستخدم الذكاء الاصطناعي للمساعدة في جوانب مختلفة، مثل الجدولة التلقائية. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ويختلف التلسكوب الآلي عن التلسكوب البعيد ، مع العلم أن الجهاز الواحد قد يكون آلياً وبعيداً في آن واحد.

بحلول عام 2004، شكلت الملاحظات الروبوتية نسبة ساحقة من المعلومات العلمية المنشورة حول مدارات الكويكبات واكتشافاتها، ودراسات النجوم المتغيرة، ومنحنيات الضوء للمستعرات العظمى واكتشافاتها، ومدارات المذنبات، وملاحظات العدسات الجاذبية الدقيقة .

تم إجراء جميع عمليات رصد انفجارات أشعة غاما في المرحلة المبكرة بواسطة تلسكوبات آلية.

تُعدّ التلسكوبات الروبوتية أنظمة معقدة تتضمن عادةً عددًا من الأنظمة الفرعية. تشمل هذه الأنظمة الفرعية أجهزةً تُتيح توجيه التلسكوب، وتشغيل الكاشف (عادةً كاميرا CCD )، والتحكم في القبة أو غلاف التلسكوب، والتحكم في مُركِّز التلسكوب ، ورصد الأحوال الجوية ، وغيرها من الوظائف. غالبًا ما تُدار هذه الأنظمة الفرعية المتنوعة بواسطة نظام تحكم رئيسي، وهو في أغلب الأحيان مُكوِّن برمجي.

تعمل التلسكوبات الروبوتية وفق مبادئ الحلقة المغلقة أو الحلقة المفتوحة . في نظام الحلقة المفتوحة، يوجّه نظام التلسكوب الروبوتي نفسه ويجمع بياناته دون فحص نتائج عملياته للتأكد من سلامة عمله. ويُقال أحيانًا إن التلسكوب ذو الحلقة المفتوحة يعمل على أساس الثقة، بمعنى أنه إذا حدث خطأ ما، فلا توجد طريقة لنظام التحكم لاكتشافه والتعويض عنه.

يتمتع النظام ذو الحلقة المغلقة بالقدرة على تقييم عملياته من خلال مدخلات زائدة لاكتشاف الأخطاء. ومن هذه المدخلات الشائعة أجهزة تشفير الموضع على محاور حركة التلسكوب، أو القدرة على تقييم صور النظام للتأكد من توجيهه نحو مجال الرؤية الصحيح عند التقاطها.

معظم التلسكوبات الروبوتية هي تلسكوبات صغيرة . في حين أن أجهزة المراصد الكبيرة قد تكون مؤتمتة للغاية، إلا أن القليل منها يتم تشغيله بدون مشغلين.

طُوّرت التلسكوبات الروبوتية لأول مرة على يد علماء الفلك بعد أن شاع استخدام الواجهات الكهروميكانيكية مع الحواسيب في المراصد . كانت النماذج الأولى باهظة الثمن، ذات قدرات محدودة، وتضمنت عددًا كبيرًا من الأنظمة الفرعية الفريدة، سواء في الأجهزة أو البرامج. وقد ساهم ذلك في بطء التقدم في تطوير التلسكوبات الروبوتية في بداياتها.

مع بداية ثمانينيات القرن العشرين، ومع توفر الحواسيب الرخيصة، ظهرت عدة مشاريع ناجحة لتلسكوبات آلية، وتم تطوير عدد قليل منها. وكان كتاب " التحكم بالتلسكوبات بواسطة الحواسيب الصغيرة" الصادر عام ١٩٨٥ ، من تأليف مارك ترو بلود وراسل إم. جينيت، دراسة هندسية رائدة في هذا المجال. ومن إنجازات هذا الكتاب تسليط الضوء على أسباب عديدة، بعضها دقيق للغاية، لعدم إمكانية توجيه التلسكوبات بدقة باستخدام الحسابات الفلكية الأساسية فقط. وتشترك المفاهيم التي تناولها هذا الكتاب في أصولها مع برنامج نمذجة أخطاء تركيب التلسكوب المسمى Tpoint ، والذي ظهر مع الجيل الأول من التلسكوبات الآلية الكبيرة في سبعينيات القرن العشرين، ولا سيما التلسكوب الأنجلو-أسترالي الذي يبلغ قطره ٣.٩ متر .

في عام ٢٠٠٤، اتسمت بعض التلسكوبات الروبوتية الاحترافية بنقص الإبداع في التصميم والاعتماد على برمجيات مغلقة المصدر وبرمجيات احتكارية . عادةً ما تكون هذه البرمجيات حصرية للتلسكوب الذي صُممت لأجله، ولا يمكن استخدامها على أي نظام آخر. في كثير من الأحيان، يصبح من المستحيل صيانة برمجيات التلسكوبات الروبوتية المطورة في الجامعات، وتصبح في نهاية المطاف قديمة، لأن طلاب الدراسات العليا الذين طوروها ينتقلون إلى وظائف جديدة، وتفقد مؤسساتهم خبراتهم. لا تعاني اتحادات التلسكوبات الكبيرة أو المختبرات الممولة حكوميًا من نفس فقدان المطورين الذي تعاني منه الجامعات. تتميز الأنظمة الاحترافية عمومًا بكفاءة وموثوقية عاليتين في الرصد. كما يوجد ميل متزايد لاعتماد تقنية ASCOM في عدد قليل من المرافق الاحترافية (انظر القسم التالي). عادةً ما يكون الدافع وراء الحاجة إلى البرمجيات الاحتكارية هو التنافس بين المؤسسات على تمويل الأبحاث.

منذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، كانت جامعة أيوا في طليعة تطوير التلسكوبات الروبوتية على المستوى الاحترافي.Automated Telescope Facility (ATF), developed in the early 1990s, was located on the roof of the physics building at the University of Iowa in Iowa City. They went on to complete the Iowa Robotic Observatory, a robotic and remote telescope at the private Winer Observatory in 1997. This system successfully observed variable stars and contributed observations to dozens of scientific papers. In May 2002, they completed the Rigel Telescope. The Rigel was a 0.37-meter (14.5-inch) F/14 built by Optical Mechanics, Inc. and controlled by the Talon program.^[4] Each of these was a progression toward a more automated and utilitarian observatory.

One of the largest current networks of robotic telescopes is RoboNet, operated by a consortium of UK universities. The Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) Project is another example of a professional robotic telescope. LINEAR's competitors, the Lowell Observatory Near-Earth-Object Search, Catalina Sky Survey, Spacewatch, and others, have also developed varying levels of automation.

In 1997, the Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE) wide-field telescope array, named ROTSE-I, began operation in manual mode. Software systems allowed fully automated robotic operation in late March 1998, with the first automated responses to GRB 980326 from triggers received over the GRB Coordinates Network. ROTSE-I operated from then on and was the first fully autonomous closed-loop robotic telescope, and was used for GRB responses, X-ray transients and Soft Gamma-ray Repeater study, variable star and meteor study. The first prompt optical burst from a GRB was discovered by ROTSE-I for GRB 990123. The ROTSE-III project involved four half-meter telescopes based on the ROTSE-I operation approach, which began operation in 2003. These were used primarily for GRB follow up study, and also a supernova search and study. It was with ROTSE-III observations that the first superluminous supernovae were discovered.

في عام ٢٠٠٢، بدأ مشروع تلسكوبات الاستجابة البصرية السريعة (RAPTOR)، الذي صُمم عام ٢٠٠٠، تشغيله الكامل. ترأس المشروع توم فيستراند وفريقه: جيمس رين، وروبرت وايت، وبي. ووزنياك، وهيث ديفيس. سُجل أول ضوء باستخدام أحد أجهزة المجال الواسع في أواخر عام ٢٠٠١. ودخل نظام المجال الواسع الثاني حيز التشغيل في أواخر عام ٢٠٠٢. وبدأت عمليات الحلقة المغلقة في عام ٢٠٠٣. كان الهدف الأصلي لمشروع RAPTOR هو تطوير نظام من التلسكوبات الأرضية التي تستجيب بشكل موثوق لإشارات الأقمار الصناعية، والأهم من ذلك، تحديد الظواهر العابرة في الوقت الفعلي وإصدار تنبيهات بمواقع مصادرها لتمكين عمليات رصد لاحقة باستخدام تلسكوبات أخرى أكبر. وقد حقق المشروع كلا الهدفين. والآن، أُعيد ضبط RAPTOR ليصبح العنصر المادي الرئيسي في مشروع تقنيات التلسكوبات الذكية. ^{[ 5 ]} ستكون مهمتها الجديدة رصد سماء الليل بحثًا عن سلوكيات مثيرة للاهتمام وشاذة في المصادر المستمرة باستخدام بعض أحدث برامج الروبوتات التي تم نشرها على الإطلاق. يتكون نظاما المجال الواسع من فسيفساء من كاميرات CCD. تغطي هذه الفسيفساء مساحة تقارب 1500 درجة مربعة حتى عمق 12 درجة. يوجد في مركز كل مصفوفة مجال واسع نظام نقرة مركزية واحدة بمجال رؤية 4 درجات وعمق 16 درجة. يفصل بين نظامي المجال الواسع خط أساس يبلغ 38 كيلومترًا. يدعم هذين النظامين تلسكوبان تشغيليان آخران. الأول هو أداة دورية فهرسة بمجال رؤية فسيفسائي 16 درجة مربعة حتى القدر 16. أما النظام الآخر فهو تلسكوب بصري بقطر 0.4 متر، يوفر عمقًا يتراوح بين القدر 19 و20 وتغطية 0.35 درجة. ثلاثة أنظمة إضافية قيد التطوير والاختبار حاليًا، وسيتم نشرها على مراحل خلال العامين المقبلين. جميع الأنظمة مثبتة على حوامل مصممة خصيصًا وسريعة الدوران، قادرة على الوصول إلى أي نقطة في السماء في غضون 3 ثوانٍ. يقع نظام رابتور في موقع مختبر لوس ألاموس الوطني (الولايات المتحدة الأمريكية)، وقد تم تمويله من خلال صندوق البحث والتطوير الموجه التابع للمختبر. 

في عام ٢٠٠٤، كانت معظم التلسكوبات الروبوتية في أيدي هواة الفلك . وكان من أهم العوامل التي ساهمت في انتشارها الواسع توفر كاميرات CCD بأسعار معقولة نسبيًا، والتي ظهرت في الأسواق التجارية في أوائل التسعينيات. لم تقتصر فوائد هذه الكاميرات على تمكين هواة الفلك من التقاط صور رائعة للسماء ليلًا، بل شجعت أيضًا الهواة الأكثر خبرة على إجراء مشاريع بحثية بالتعاون مع علماء فلك محترفين. وكان الدافع الرئيسي وراء تطوير التلسكوبات الروبوتية للهواة هو التخلص من ملل إجراء عمليات الرصد الفلكي البحثية، مثل التقاط صور متكررة لنجم متغير.

في عام ١٩٩٨، ابتكر بوب ديني معيارًا لواجهة برمجية للأجهزة الفلكية، مستندًا إلى نموذج كائنات المكونات من مايكروسوفت ، والذي أطلق عليه اسم نموذج الكائنات الفلكية المشترك (ASCOM). كما قام بكتابة ونشر أولى الأمثلة على هذا المعيار، في شكل برامج تجارية للتحكم في التلسكوبات وتحليل الصور، بالإضافة إلى العديد من المكونات المجانية. وأقنع أيضًا دوغ جورج بدمج إمكانيات ASCOM في برنامج تجاري للتحكم في الكاميرات. وبفضل هذه التقنية، أصبح من السهل كتابة نظام تحكم رئيسي يدمج هذه التطبيقات باستخدام لغات البرمجة بيرل ، أو في بي سكريبت ، أو جافا سكريبت . وقدّم ديني نموذجًا برمجيًا من هذا النوع.

بعد تغطية مجلة "سكاي آند تلسكوب " لتقنية ASCOM بعد عدة أشهر، ساهم مهندسو ASCOM ، مثل بوب ديني ودوغ جورج وتيم لونغ وغيرهم، في تحويلها إلى مجموعة من معايير واجهة البرمجة لبرامج تشغيل الأجهزة المجانية للتلسكوبات وكاميرات CCD وأجهزة تركيز التلسكوبات وقباب المراصد الفلكية. ونتيجة لذلك، أصبحت التلسكوبات الروبوتية للهواة أكثر تطورًا وموثوقية، بينما انخفضت تكاليف البرمجيات بشكل كبير. كما تم اعتماد ASCOM في بعض التلسكوبات الروبوتية الاحترافية.

وفي عام 1998 أيضًا، تم إنشاء موقع مرصد تيناغرا بالقرب من كوتاج غروف، أوريغون بواسطة مايكل شوارتز باستخدام تلسكوب سيليسترون شميدت كاسجرين آلي مقاس 14 بوصة (360 مم) حوالي عام 1998. ^{[ 6 ]} 

في غضون ذلك، صمّم مستخدمو نظام ASCOM أنظمة تحكم رئيسية أكثر تطورًا. وقد وثّقت أوراق بحثية قُدّمت في ورش عمل الهواة المحترفين حول الكواكب الصغيرة (MPAPW) في الأعوام 1999 و2000 و2001، وفي المؤتمرات الدولية للهواة المحترفين في مجال القياس الضوئي الكهروضوئي في الأعوام 1998 و1999 و2000 و2001 و2002 و2003، تطورًا ملحوظًا في أنظمة التحكم الرئيسية. وشملت بعض قدرات هذه الأنظمة الاختيار التلقائي للأهداف المراد رصدها، وإمكانية إيقاف الرصد مؤقتًا أو إعادة جدولة مواعيد الرصد لأهداف أخرى متاحة، والاختيار التلقائي للنجوم المرجعية، بالإضافة إلى خوارزميات متطورة لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها.

بدأ تطوير نظام التلسكوب عن بُعد (RTS2) عام 1999، مع أولى التجارب التشغيلية على أجهزة تلسكوب حقيقية في أوائل عام 2000. صُمم RTS2 في الأساس لمتابعة رصد انفجارات أشعة غاما ، لذا كانت إمكانية إيقاف الرصد جزءًا أساسيًا من تصميمه. خلال عملية التطوير، أصبح النظام مجموعة متكاملة لإدارة المراصد. وشملت الإضافات الأخرى استخدام قاعدة بيانات Postgresql لتخزين الأهداف وسجلات الرصد، والقدرة على معالجة الصور بما في ذلك القياسات الفلكية وإجراء تصحيحات التلسكوب في الوقت الفعلي، بالإضافة إلى واجهة مستخدم عبر الإنترنت. صُمم RTS2 منذ البداية كنظام مفتوح المصدر بالكامل ، دون أي مكونات احتكارية. ولدعم قائمة متزايدة من الحوامل وأجهزة الاستشعار وكاميرات CCD وأنظمة الأسقف، يستخدم النظام بروتوكول اتصال نصي خاص به. وُصف نظام RTS2 في ورقتين بحثيتين نُشرتا عامي 2004 و2006. ^{[ 7 ]}

بدأ العمل على واجهة التوزيع المحايدة للأجهزة ( INDI) في عام 2003. بالمقارنة مع معيار ASCOM الذي يركز على نظام التشغيل Microsoft Windows ، فإن INDI عبارة عن بروتوكول مستقل عن النظام الأساسي تم تطويره بواسطة Elwood C. Downey من معهد ClearSky لدعم التحكم والأتمتة واكتساب البيانات وتبادلها بين الأجهزة المادية والواجهات الأمامية للبرامج.

انظر أدناه لمزيد من المعلومات حول هذه التلسكوبات الروبوتية الاحترافية:

• ترابيست ، 60  سم، لاسيلا ، تشيلي.
• T80S ، 80  سم، تولولو ، تشيلي.
• سوبر-لوتيس ، 60  سم، مرصد ستيوارد في كيت بيك ، أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية.
• تلسكوب ليفربول (تلسكوب آلي)، قطره 2.0  متر، في جزيرة لا بالما ، جزر الكناري
  • تلسكوب فولكس الشمالي ، 2.0  متر، مرصد هاليكالا ، هاواي
  • تلسكوب فولكس الجنوبي ، مرصد سايدينغ سبرينغ ، نيو ساوث ويلز، أستراليا
  • روبونت ، مواقع متعددة
• مرصد ليك على جبل هاميلتون ، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.
  • جهاز البحث الآلي عن الكواكب ، 2.4  متر،
  • تلسكوب كاتزمان للتصوير التلقائي ، 76  سم
• تلسكوبات سلوه ، بأحجام ومواقع مختلفة.
• تلسكوب رابيد آي ماونت ، 60  سم، لاسيا، تشيلي
• مرصد تاروت-ساوث الروبوتي ، 25  سم، لاسيا، تشيلي
• تلسكوب برادفورد الروبوتي ، 35.5  سم، مرصد تيد ، جزر الكناري
• مرصد وارنر وسوازي#مرصد ناساو ستيشن الآلي ، 91  سم، مرصد وارنر وسوازي، أوهايو، الولايات المتحدة الأمريكية
• المرصد الفلكي للساغرا ، 3×45  سم، غرناطة، إسبانيا
• ROTSE-IIIb ، 45  سم، مرصد ماكدونالد ، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية
• النمو ، 70  سم
• المرصد الفلكي الهندي ، لاداخ، الهند
• شبكة MASTER من التلسكوبات الروبوتية الصغيرة سريعة الاستجابة
• تلسكوب تايلاند الروبوتي NARIT ، المعهد الوطني للبحوث الفلكية في تايلاند (منظمة عامة) تايلاند.
• رابتور (تلسكوب) ، فينتون هيل
• ميلوتين ميلانكوفيتش ، 140  سم، مرصد بلغراد ، محطة فيدويفيكا الفلكية، جبل فيدويفيكا، صربيا.
• FRAM ، 30 سم، العديد من التلسكوبات الروبوتية الداعمة في المراصد التي تراقب الأشعة الكونية ( مرصد بيير أوجيه ، مصفوفة تلسكوب تشيرينكوف ).

• قائمة أنواع التلسكوبات
• لغة ترميز التلسكوب عن بعد

• مشروع التلسكوب الافتراضي: منشأة روبوتية تابعة لمشروع التلسكوب الافتراضي.
• قائمة التلسكوبات الروبوتية الاحترافية (مع خريطة وإحصائيات).
• "التلسكوبات الآلية: معرض تفاعلي على شبكة الإنترنت العالمية". 1994. CiteSeerX 10.1.1.51.9564 {{cite journal}}يتطلب Cite journal |journal=( مساعدة ) تقديم نظرة عامة على تشغيل التلسكوب عبر الإنترنت