Automatisation des observations astronomiques : Planificateur SOXS

Le Fils de X-shooter (SOXS) est un instrument qui sera utilisé au télescope de 3,58 mètres situé à La Silla, au Chili. Cet instrument va se concentrer sur l'observation d'objets célestes individuels, comme des étoiles et des galaxies, en capturant la lumière à travers une large gamme de longueurs d'onde allant du visible au proche infrarouge. Son but principal est d'étudier des événements comme des supernovae, des sursauts gamma et d'autres occurrences astronomiques soudaines.

SOXS a un spectrographe spécial qui peut analyser la lumière de 350 à 2000 nanomètres, permettant aux scientifiques de recueillir des infos détaillées sur les objets qu'ils observent. Cette capacité est vitale pour les chercheurs qui veulent comprendre divers phénomènes dans l'univers.

#Le besoin d'automatisation

SOXS fonctionne à distance, ce qui veut dire qu'il n'y aura pas d'astronomes présents physiquement au télescope. Cette exigence crée une situation unique où le système doit fonctionner entièrement tout seul. Donc, un logiciel de planification intelligent a été créé pour gérer les Observations automatiquement.

Ce Planificateur organise et optimise quand et quoi observer, en prenant en compte divers facteurs comme la Météo et la visibilité actuelle des Cibles potentielles. Il doit prioriser quels objets doivent être observés en fonction de leur importance pour la recherche scientifique.

#Comment fonctionne le planificateur

Le planificateur est conçu comme un système basé sur le web. Il connecte différentes applications et bases de données nécessaires à la gestion des observations. Ce système garantit que, même sans intervention humaine, le télescope peut répondre rapidement aux conditions changeantes.

#Gestion des cibles

Le planificateur reçoit une liste de cibles potentielles provenant de diverses sources. Ces cibles incluent des urgentes nécessitant une observation immédiate et d'autres qui font partie d'une étude à plus long terme. Le planificateur vérifie le statut et la priorité de chaque cible et les organise en fonction de la probabilité de réussite de l'observation.

#Suivi de la météo

Un des défis clés dans l'observation astronomique est la météo. Les conditions météorologiques peuvent changer rapidement, impactant la visibilité et la qualité des données collectées. Le planificateur interfère avec une API météo pour surveiller en continu les conditions à La Silla. Si la météo change, le planificateur peut adapter le calendrier en temps réel pour maximiser le temps d'observation utilisable.

#Gestion des observations en temps réel

Chaque nuit d'observation, le boulot du planificateur est de gérer les tâches en temps réel. Chaque observation terminée ou tentative échouée pousse le planificateur à réévaluer la situation.

L'opérateur du télescope utilise un système "Next OB" qui signale au planificateur d'envoyer le prochain bloc d'observation (OB). Avant de faire ça, le planificateur vérifie :

1. Les conditions météo actuelles.
2. Si la cible précédente a été complétée ou s'il y a eu des problèmes.
3. Les éventuels retards dans le calendrier global.

Si des ajustements sont nécessaires, le planificateur a des procédures intégrées pour gérer divers scénarios, comme remplacer des observations échouées par des alternatives ou déplacer des cibles pour combler des vides dans le calendrier.

#Procédures de récupération

Le planificateur a trois procédures principales pour gérer les problèmes :

1. Gestion des retards : Si des retards dans l'exécution des observations surviennent, le planificateur réorganisera les cibles restantes, en se concentrant sur celles jugées prioritaires.

2. Observations échouées : Si une observation échoue, une boucle de récupération séparée tentera de réinsérer cette cible dans le calendrier plus tard, tant que cela n'interfère pas avec des cibles de plus haute priorité.

3. Adaptation à la météo : Si les conditions météo sont mauvaises pour une cible sélectionnée, le planificateur cherchera une autre cible correspondant aux nouvelles conditions, s'assurant que le temps d'observation n'est pas gaspillé.

#L'interface web

L'interface permet aux scientifiques d'interagir facilement avec le planificateur. Ils peuvent approuver ou modifier le calendrier proposé via cette plateforme. Les scientifiques n'ont pas besoin de comprendre les algorithmes sous-jacents ; ils utilisent simplement les outils fournis dans l'interface pour faire les ajustements nécessaires.

L'interface affiche également des informations sur les observations en cours, ce qui est prévu ensuite et les conditions de l'observatoire. Cela rend le flux de travail fluide et efficace, gardant tout le monde informé et permettant des décisions rapides.

#Test de performance

Pour s'assurer que le planificateur fonctionne efficacement, il a été soumis à une simulation de trois mois. Cela impliquait de générer un grand nombre de cibles chaque nuit tout en imitant des conditions météo réelles basées sur des données historiques.

La simulation a présenté des défis comme des changements soudains de météo, des dysfonctionnements du télescope et des événements imprévus. Même sous ces conditions stressantes, le planificateur a bien fonctionné.

#Résultats de la simulation

Le planificateur a optimisé environ :

• 54,4 % des nouvelles cibles dans les 24 heures.
• 18,2 % supplémentaires ont été observées dans les 30 jours grâce aux boucles de récupération.
• Environ 27,4 % des cibles n'ont pas pu être observées pendant la période de simulation.

La qualité de la plupart des observations a également été maintenue, avec 90-95 % des cibles observées avec une déviation minimale par rapport à leurs conditions d'observation idéales.

#Conclusion

Le développement du système de planification SOXS a prouvé être une avancée essentielle dans l'observation astronomique, surtout pour les recherches scientifiques prioritaires. Grâce à des opérations autonomes, le planificateur gère efficacement les complexités de la prise de décision en temps réel et s'adapte rapidement aux conditions changeantes.

La combinaison de la surveillance météo automatique, de la gestion efficace des cibles et de la planification réactive garantit que le télescope peut maximiser son temps d'observation, même face à des défis.

De plus, le design robuste du système permet des améliorations et des adaptations continues au fur et à mesure que de nouveaux besoins scientifiques émergent, contribuant au succès global de SOXS dans l'avancement de notre compréhension de l'univers.