NELIOTA: Το σεληνιακό σύστημα παρακολούθησης υψηλού ρυθμού του τηλεσκοπίου Κρυονερίου
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: NELIOTA: The wide-field, high-cadence lunar monitoring system at the prime focus of the Kryoneri telescope
Συγγραφείς: E.M. Xilouris, A.Z. Bonanos, I. Bellas-Velidis, P. Boumis, A. Dapergolas, A. Maroussis, A. Liakos, I. Alikakos, V. Charmandaris, G. Dimou, A. Fytsilis, M. Kelley, D. Koschny, V. Navarro, K. Tsiganis, and K. Tsinganos
Πηγή: Astronomy & Astrophysics manuscript no. paperv10
URL: https://www.researchgate.net/publication/328147541_NELIOTA_The_wide-field_high- cadence_lunar_monitoring_system_at_the_prime_focus_of_the_Kryoneri_telescope
Εισαγωγή:
Η τροχιακή κίνηση της σελήνης ως φυσικός δορυφόρος της Γης μπορεί να παρατηρηθεί μέσω των σεληνιακών φάσεων που δημιουργούνται λόγο της κίνησης αυτής σε συνάρτηση με το φωτισμό του Ιλίου. Αυτό σημαίνει ότι η Σελήνη μπορεί να εξεταστεί υπό διαφορετικούς φωτισμούς και σκιές διαγράφοντας συγκεκριμένα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της ανά φάση. Η παρακολούθηση της Σελήνης μπορεί βοηθήσει τους επιστήμονες στην ανάλυση διαφόρων φαινομένων που ορισμένα από αυτά ενδέχεται να επηρεάζουν και τη Γη. ΈΈνα από αυτά τα φαινόμενα αυτά είναι οι παραγήινοι αστεροειδείς. Οι παραγήινοι αστεροειδείς είναι με απλά λόγια μετεωρίτες κομήτες ή αστεροειδείς που περνούν κοντά από τη Γη. Η ατμόσφαιρα της Γης μπορεί να την προστατέψει από μια πιθανή σύγκρουση με ένα τέτοιο αντικείμενο λόγο της ανάφλεξης που θα προκαλέσει σε αυτά καθώς εισέρχονται με μεγάλες ταχύτητες. Στην περίπτωση της σελήνης όμως όπου δεν υπάρχει ατμόσφαιρα οι παραγήινοι αστεροειδείς που κατευθύνονται προς αυτήν μπορούν να φτάσουν στην επιφάνεια της. Η μελέτη των προσκρούσεων αυτών των αντικειμένων στη Σελήνη, μπορεί να είναι χρήσιμη τόσο για τη γεωγραφική εξέταση της σελήνης λόγος της πιθανής δημιουργίας κρατήρων στην επιφάνεια της μετά από κάποια πρόσκρουση, όσο και για μελέτες προστασίας των τεχνιτών δορυφόρων στο διάστημα από παραγήινους αστεροειδείς. ΈΈνα ερευνητικό πρόγραμμα που αφοσιώνεται στη μελέτη αυτού του φαινομένου είναι το NELIOTA το οποίο χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία και υπάγεται στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών.
Μεθοδολογία:
Το όργανο το οποίο χρησιμοποιείτε στο πρόγραμμα NELIOTA είναι το κατοπτρικό τηλεσκόπιο Κρυονερίου διαμέτρου 1,2 μέτρων σε διάταξη κύριας εστίας (prime focus). Το πολύ ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου οργάνου είναι η χρήση 2 φωτογραφικών αισθητήρων, ώστε να μπορούν να γίνονται ταυτόχρονες παρατήρησης της Σελήνης στις μπάντες RED και INFRARED για τη δυνατότητα προσδιορισμού της θερμοκρασίας των εκλάμψεων που δημιουργούνται στη Σελήνη την ώρα μιας πρόσκρουσης. Προκειμένου να μπορούν να δουλέψουν ταυτόχρονα και οι 2 φωτογραφικοί αισθητήρες, το φως αφού ανακλάται από τα κάτοπτρα του τηλεσκοπίου, περνάει από φακούς διορθώσεις σφαιρικής εκτροπής που δημιουργείται από τα κάτοπτρα, και μειωτές εστιακού λόγου (focal reducer), στη συνέχεια περνάει από το διαχωριστή δέσμης (beam splitter) ο οποίος στέλνει το φως προς 2 κατευθύνσεις, ώστε να μπορεί να συλλέξει φως και ο αισθητήριας με το φίλτρο RED (κόκκινο) και ο αισθητήριας με το φίλτρο υπερύθρου. Ο λόγος που χρησιμοποιούνται φίλτρα είναι για να αποκόβεται το υπόλοιπο μέρος του φάσματος ώστε να μπορεί να γίνετε καλύτερη ανάλυση των δεδομένων.
Η συγκεκριμένη διάταξη μπορεί να δώσει ένα pixel size 0.8 arcsec, σε συνολικό πεδίο (Field of View) 17.0ʹ′×14.4ʹ′, και να αποτυπώνει περιοχές στη σελήνη ανα 30 καρέ το δευτερόλεπτο σε ένα binning 2×2. Με τη χρήση του binning εκτός του ότι αλλάζει η ανάλυση λόγο του ορισμού τεσσάρων pixel ως ένα, βοηθάει σημαντικά και στη διαχείριση των δεδομένων. Το σύστημα αποθήκευσης των δεδομένων λειτουργεί σε ταχύτητες 5 Gbps ανά κάμερα σε 3 κατευθύνσεις αποθήκευσης. Αρχικά στην πρώτη κατεύθυνση A κατευθύνονται τα δεδομένα από τον αισθητήρα RED και στην κατεύθυνση B κατευθύνονται τα δεδομένα από τον αισθητήρα INFRARED. Στο τέλος κάθε κατεύθυνσης βρίσκετε ένα σύνολο σκληρών δίσκων όπου αποθηκεύονται τα δεδομένα. Σε αυτό το σημείο αξίζει να σημειωθεί ότι τα δεδομένα κατευθύνονται και στις δυο κατευθύνσεις ώστε η μια κατεύθυνση να λειτουργεί ως αντίγραφο ασφαλείας της άλλης. Στην κατεύθυνση C λειτουργεί μια τρίτη μονάδα αποθήκευσης όπου καταλήγουν τα δεδομένα με υποψήφιες σημαντικές παρατηρήσεις, όπως αξιολογούνται από τα συστήματα ανίχνευσης. Όταν το σύστημα ανίχνευσης αξιολογήσει μια παρατήρηση ως υποψήφιο συμβάν, τα στοιχεία εξάγονται έτσι ώστε να μπορεί να προσδιοριστεί η έκτασή του συμβάντος. Με αυτό το κριτήριο, αντικείμενα που είναι μικρότερα από ένα ελάχιστο μέγεθος (10 pixel) θεωρούνται ως θόρυβος και απορρίπτονται. Στη συνέχεια, τα αντικείμενα που είναι αρκετά μεγάλα θεωρούνται υποψήφια συμβάντα και καταγράφονται. Για κάθε υποψήφιο συμβάν που εντοπίζεται από το σύστημα, πραγματοποιείται οπτική επιθεώρηση προκειμένου να επικυρωθεί και στη συνέχεια, πραγματοποιείται φωτομετρική βαθμονόμηση. Με το σύστημα διπλής κάμερας δίνεται και η δυνατότητα απόκλισης ορισμένων σφαλμάτων όπως την είσοδο κοσμικών ακτίνων η οποία θα εμφανιστεί μονο σε μια από τις 2 κάμερες. Επίσης αντικείμενα, όπως δορυφόροι ή αεροπλάνα που διασχίζουν το οπτικό πεδίο μπορούν επίσης να αποκλειστούν λόγω της επιμήκους πορείας τους.
Είναι πολύ σημαντικό να μπορούν να προσδιοριστούν τα οπτικά σφάλματα που μπορεί δημιουργούνται εξαιτίας των πολλών φακών που υπάρχουν στο οπτικό μονοπάτι για την καλύτερη αξιολόγηση ενός τέτοιου συστήματος. Για αυτό το λόγο το πρόγραμμα NELIOTA πραγματοποίησε κάποιες παρατηρήσεις και με τους δυο αισθητήρες καταγραφής (RED και INFRARED) για να προσδιοριστεί η παραμόρφωση πεδίου. Για μια τέτοια παρατήρηση μπορούν να χρησιμοποιηθούν αστρικά σμήνη όπως το ανοικτό αστρικό σμήνος NGC 6811 (RA2000: 19h37m17s, DEC2000: + 46◦23ʹ′18 ʹ′ ʹ′), προκειμένου να παρατηρηθούν αρκετά αστέρια σε όλο το πεδίο (FOV) και με τη βοήθεια βάσεων δεδομένων και καταλόγων να μπορεί να προσδιοριστεί μέσω αστρομετρικών διαφορών η  πραγματική θέση των αστεριών στο πεδίο (FOV). Η τεχνική με την οποία αναγνωρίζεται μια περιοχή στον ουρανό ονομάζεται Plate Solve και χρησιμοποιεί τα αστέρια που απεικονίζονται σε μια παρατήρηση ώστε να βρει σε πιο σημείο του ουρανού βρίσκονται, με τη βοήθεια των βάσεων δεδομένων. Για την περίπτωση του NELIOTA χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 30 αστέρια και για τους δυο φωτογραφικούς αισθητήρες ώστε να προσδιοριστεί η παραμόρφωση πεδίου όπως φαίνεται και στο Σχήμα 4. Παρατηρώντας τους χάρτες παραμορφώσεις φαίνεται ότι στο κέντρο του πεδίου η παραμόρφωση του πεδίου δεν είναι σημαντική, ενώ πλησιάζοντας στις άκρες η παραμόρφωση γίνεται όλο και πιο έντονη.
Συμπεράσματα:
Η τηλεπισκόπηση στη σελήνη μπορεί να δώσει πολλά σημαντικά δεδομένα για φαινόμενα όπως αυτό που παρουσιάστηκε και να αξιολογήσει σημαντικές μεταβολές στην επιφάνεια της. Η χρήση ενός μεγάλου (σε διάμετρο) τηλεσκοπίου σε συνδυασμό με τον υψηλό ρυθμό ανίχνευσης των 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο σε δύο οπτικές ζώνες (RED και INFRARED), είναι τα στοιχεία που κάνουν το NELIOTA μοναδικό στην παρατήρηση φαινομένων στη Σελήνη. Προγράμματα σαν το NELIOTA μπορούν να συνεισφέρουν σημαντικά μέσω της αποτύπωσης των προσκρούσεων αντικειμένων στη σελήνη, στην προστασία διάστημοσυσκευών από πιθανές συγκρούσεις με τέτοια αντικείμενα. Επίσης με τις συγκεκριμένες παρατηρήσεις μπορούμε να εξετάσουμε την τεράστια προστασία που παρέχει στη Γη η ατμόσφαιρα της σε αντίθεση με την απουσία αυτής στη Σελήνη. Η ανάγκη για διορθώσεις του πεδίου είναι και σε αυτή τη μορφή τηλεπισκόπησης πολύ σημαντική, στη συγκεκριμένη περίπτωση όχι τόσο λόγο της διαταραχής της ατμόσφαιρας όσο λόγο των οπτικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται.
