Automatización en Observaciones Astronómicas: Programador SOXS
Conoce a SOXS, un sistema automatizado que optimiza la observación de eventos celestiales.
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
El Hijo de X-shooter (SOXS) es un instrumento que se va a usar en el telescopio de 3.58 metros ubicado en La Silla, Chile. Este aparato se va a enfocar en observar objetos celestiales individuales, como estrellas y galaxias, capturando luz en un amplio rango de longitudes de onda que van desde el visible hasta el infrarrojo cercano. Su principal objetivo es estudiar eventos como supernovas, estallidos de rayos gamma y otras ocurrencias astronómicas repentinas.
SOXS tiene un espectógrafo especial que puede analizar luz de 350 a 2000 nanómetros, lo que permite a los científicos recolectar información detallada sobre los objetos que observan. Esta capacidad es vital para los investigadores que quieren entender varios fenómenos en el universo.
La Necesidad de Automatización
SOXS opera de forma remota, lo que significa que no habrá astrónomos físicamente presentes en el telescopio. Este requisito crea una situación única donde el sistema necesita funcionar completamente por sí solo. Por eso, se ha creado un software programador inteligente para gestionar las observaciones automáticamente.
Este programador organiza y optimiza cuándo y qué observar, teniendo en cuenta varios factores como el Clima y la visibilidad actual de los posibles Objetivos. Necesita priorizar qué objetos deben ser observados según su importancia para la investigación científica.
Cómo Funciona el Programador
El programador está diseñado como un sistema basado en la web. Conecta diferentes aplicaciones y bases de datos necesarias para gestionar las observaciones. Esta configuración asegura que, incluso sin intervención humana, el telescopio pueda responder rápidamente a las condiciones cambiantes.
Gestión de Objetivos
El programador recibe una lista de posibles objetivos de varias fuentes. Estos objetivos incluyen algunos urgentes que requieren Observación inmediata y otros que son parte de un estudio a largo plazo. El programador verifica el estado y la prioridad de cada objetivo y los organiza según la probabilidad de una observación exitosa.
Monitoreo del Clima
Uno de los principales desafíos en la observación astronómica es el clima. Las condiciones climáticas pueden cambiar rápidamente, afectando la visibilidad y la calidad de los datos recopilados. El programador se conecta a una API del clima para monitorear continuamente las condiciones en La Silla. Si el clima cambia, el programador puede adaptar el horario sobre la marcha para maximizar el tiempo de observación útil.
Gestión de Observaciones en Tiempo Real
Durante cada noche de observación, el trabajo del programador es gestionar tareas en tiempo real. Cada observación completada o intento fallido hace que el programador reevalúe la situación.
El operador del telescopio utiliza un sistema de "Próximo OB" que señala al programador que envíe el siguiente bloque de observación (OB). Antes de hacer esto, el programador verifica:
- Las condiciones climáticas actuales.
- Si el objetivo anterior fue completado o si hubo problemas.
- Cualquier retraso en el horario general.
Si son necesarias ajustes, el programador tiene procedimientos integrados para manejar varios escenarios, como reemplazar observaciones fallidas con alternativas o mover objetivos para llenar vacíos en el horario.
Procedimientos de Recuperación
El programador tiene tres procedimientos principales para gestionar problemas:
Manejo de Retrasos: Si hay retrasos en la ejecución de las observaciones, el programador reorganizará los objetivos restantes, enfocándose en aquellos considerados de alta prioridad.
Observaciones Fallidas: Si una observación falla, un bucle de recuperación separado intentará reintegrar ese objetivo en el horario más tarde, siempre que no interfiera con objetivos de mayor prioridad.
Adaptación al Clima: Si las condiciones climáticas son malas para un objetivo seleccionado, el programador buscará otro objetivo que se ajuste a las nuevas condiciones, asegurando que no se desperdicie tiempo de observación.
La Interfaz Web
La interfaz permite a los científicos interactuar fácilmente con el programador. Pueden aprobar o modificar el horario propuesto a través de esta plataforma. Los científicos no necesitan entender los algoritmos subyacentes; simplemente usan las herramientas provistas en la interfaz para hacer los ajustes necesarios.
La interfaz también muestra información sobre las observaciones actuales, qué viene a continuación en la agenda y las condiciones del observatorio. Esto hace que el flujo de trabajo sea fluido y eficiente, manteniendo a todos informados y permitiendo decisiones rápidas.
Pruebas de Rendimiento
Para asegurar que el programador funcione eficientemente, se puso a prueba en una simulación de tres meses. Esto implicó generar un gran número de objetivos cada noche mientras se imitaban patrones climáticos reales basados en datos históricos.
La simulación presentó desafíos como cambios climáticos repentinos, fallos en el telescopio y eventos no planificados. Incluso bajo estas condiciones estresantes, el programador se desempeñó bien.
Resultados de la Simulación
El programador optimizó aproximadamente:
- 54.4% de nuevos objetivos dentro de 24 horas.
- Un 18.2% adicional fue observado dentro de 30 días gracias a los bucles de recuperación.
- Alrededor del 27.4% de los objetivos no pudieron ser observados durante el periodo de simulación.
La calidad de la mayoría de las observaciones también se mantuvo, con un 90-95% de los objetivos observados con mínima desviación de sus condiciones de observación ideales.
Conclusión
El desarrollo del sistema de programación de SOXS ha demostrado ser un avance esencial en la observación astronómica, especialmente para investigaciones científicas de alta prioridad. A través de operaciones autónomas, el programador gestiona efectivamente las complejidades de la toma de decisiones en tiempo real y se adapta rápidamente a las condiciones cambiantes.
La combinación de monitoreo del clima automatizado, gestión eficiente de objetivos y programación receptiva asegura que el telescopio pueda maximizar su tiempo de observación, incluso cuando se enfrenta a desafíos.
Además, el diseño robusto del sistema permite mejoras continuas y adaptaciones a medida que surgen nuevas necesidades científicas, contribuyendo al éxito general de SOXS en avanzar nuestra comprensión del universo.
Título: Automated scheduler for the SOXS instrument: design and performance
Resumen: We present the advancements in the development of the scheduler for the Son Of X-shooter instrument at the ESO-NTT 3.58-m telescope in La Silla, Chile. SOXS is designed as a single-object spectroscopic facility and features a high-efficiency spectrograph with two arms covering the spectral range of 350-2000 nm and a mean resolving power of approximately R=4500. It will conduct UV-visible and near-infrared follow-up observations of astrophysical transients, drawing from a broad pool of targets accessible through the streaming services of wide-field telescopes, both current and future, as well as high-energy satellites. The instrument will cater to various scientific objectives within the astrophysical community, each entailing specific requirements for observation planning. SOXS will operate at the European Southern Observatory (ESO) in La Silla, without the presence of astronomers on the mountain. This poses a unique challenge for the scheduling process, demanding a fully automated algorithm that is autonomously interacting with the appropriate databases and the La Silla Weather API, and is capable of presenting the operator not only with an ordered list of optimal targets (in terms of observing constraints) but also with optimal backups in the event of changing weather conditions. This imposes the necessity for a scheduler with rapid-response capabilities without compromising the optimization process, ensuring the high quality of observations and best use of the time at the telescope. We thus developed a new highly available and scalable architecture, implementing API Restful applications like Docker Containers, API Gateway, and Python-based Flask frameworks. We provide an overview of the current state of the scheduler, which is now ready for the approaching on-site testing during Commissioning phase, along with insights into its web interface and preliminary performance tests.
Autores: Laura Asquini, Marco Landoni, Dave Young, Laurent Marty, Stephen J. Smartt, Sergio Campana, Riccardo Claudi, Pietro Schipani, Jani Achren, Matteo Aliverti, Jose A. Araiza Duran, Iair Arcavi, Federico Battaini, Andrea Baruffolo, Sagi Ben Ami, Andrea Bianco, Alex Bichkovsky, Anna Brucalassi, Rachel Bruch, Giulio Capasso, Enrico Cappellaro, Mirko Colapietro, Rosario Cosentino, Francesco DÁlessio, Paolo D'Avanzo, Massimo Della Valle, Sergio D'Orsi, Rosario Di Benedetto, Simone Di Filippo, Avishay Gal Yam, Matteo Genoni, Marcos Hernandez, Ofir Hershko, Jari Kotilainen, Hanindyo Kuncarayakti, Gianluca Li Causi, Seppo Mattila, Matteo Munari, Giorgio Pariani, Hector Perez Ventura, Giuliano Pignata, Kalyan Radhakrishnan, Michael Rappaport, Davide Ricci, Marco Riva, Adam Rubin, Bernardo Salasnich, Salvatore Savarese, Maximilian Stritzinger, Salvatore Scuderi, Fabrizio Vitali, Ricardo Zanmar Sanchez
Última actualización: 2024-07-25 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2407.17262
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.17262
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
Gracias a arxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.