Hvězdárna Ondřejov: Ke hvězdám v pantoflích

Chce-li dnes astronom pozorovat noční oblohu, nemusí se dalekohledu ani dotknout. Vše potřebné obstará na dálku, přístroje pracují za něj. Platí to i o největším českém teleskopu na hvězdárně Astronomického ústavu Akademie věd v Ondřejově.

Ondřejovský teleskop začal sloužit už v roce 1967, přesto dodnes patří k největším evropským dalekohledům. Zatímco jeho mechanická část je původní, ovládání se v několika krocích měnilo. Zatím poslední úprava z listopadu 2007 výrazně zvýšila jeho přesnost a spolehlivost, zlepšilo se i pohodlí obsluhy.

„Dnes u něj astronom ani nemusí sedět, lze ho ovládat na dálku odkudkoli, kde je k dispozici alespoň mobil se signálem,“ říká Pavel Suchan z Astronomického ústavu AV ČR (AÚ). V praxi se tato možnost využívá spíše výjimečně, například když astronomové během dne otevřených dveří řídili teleskop ze slovenské observatoře na Lomnickém štítu, aby veřejnosti ukázali jeho možnosti.

Za normálních okolností sedí každou jasnou noc astronom s jedním technikem u řídicí konzole v přízemní místnosti Astronomického ústavu. Před sebou mají několik monitorů, na nichž vidí jak informace o činnosti teleskopu, tak výsledky pozorování. Teplé svetry a kulichy jako obrana před nočním chladem v otevřené kopuli nejsou nutné.


Obdivuhodná přesnost


Dalekohled po zadání souřadnic vyhledaných v katalogu sám najede na zvolený kosmický objekt. Řídicí systém ovládá vše, co dalekohled ke své práci potřebuje. Nestačí pouze zaměřit pozorovanou hvězdu, protože obloha se nad našimi hlavami zásluhou zemské rotace neustále pomalu otáčí. „Dalekohled má svůj hodinový pohon a otáčí se podél osy, která je rovnoběžná se zemskou osou, takže se zajišťuje synchronní pohyb za oblohou směrem k západu,“ vysvětluje Pavel Suchan.

Totéž dělá i kopule, přičemž systém musí brát v úvahu vzájemnou polohu teleskopu a pozorovací štěrbiny. Jinak by se s trochou nadsázky mohlo stát, že astronomové budou místo hvězd pozorovat vnitřní stěnu kopule. Dalekohled není umístěn přesně v jejím středu, takže synchronní pohyb vyžaduje poměrně složité výpočty.

Automatické ovládání podává obdivuhodný výkon: řídí kolos vážící 84 tun. Jen samotné zrcadlo o průměru dva metry váží 2,3 tuny a tubus dalekohledu je deset metrů dlouhý. S tím vším je potřeba manipulovat pod otáčející se kopulí o hmotnosti 195 tun.

Čidla sledující polohu dvou os dalekohledu jsou schopna zaznamenat posun o desetinu úhlové vteřiny. „Pro srovnání, průměr měsíčního kotouče v úplňku je velmi přibližně půl úhlového stupně, tedy zhruba 1800 úhlových vteřin,“ přibližuje Miroslav Šlechta ze Stelárního oddělení AÚ. Pod úhlem 0,1 obloukové vteřiny bychom ze Země viděli na Měsíci fotbalové hřiště. „Pokud třeba zafouká vítr a dalekohled se pohne o desetinku doprava, můžeme ho vrátit zpátky,“ říká Tomáš Turek z firmy ProjectSoft, která rekonstrukci dalekohledu zajišťovala.

Navíc je potřeba vzít v úvahu řadu faktorů, které polohu dalekohledu ovlivňují. „Tubus se vlastní vahou mírně prohýbá, a to jinak, když je dalekohled namířen na hvězdu těsně nad obzorem, a jinak při sledování hvězdy přímo v zenitu,“ vysvětluje Šlechta. Vliv má i astronomická refrakce (lom světelných paprsků při průchodu atmosférou), která blízko obzoru dosahuje asi půl úhlového stupně a v zenitu je nulová. Snímače polohy navíc nejsou kvůli technickým omezením umístěny úplně přesně, započítat je potřeba i mírné nedostatky optiky. Dalekohled podléhá také atmosférickým vlivům, především změnám tlaku. Všechny tyto chyby se sčítají.

„Pokud by na to regulační systém nijak nereagoval, přesnost by byla 300 úhlových vteřin,“ říká Turek. Dalekohled je proto vybaven opravným modelem, který se snaží tyto chyby předvídat a upravovat polohu dalekohledu tak, aby je kompenzoval. Kontinuálně sleduje všechny důležité parametry, senzory měří teplotu i tlak vzduchu a desetkrát za sekundu se provádějí výpočty potřebných kompenzací. „Díky tomu dosahujeme přesnosti v nastavení dalekohledu šest úhlových vteřin, což je pro dalekohled této velikosti a mechanického uspořádání velmi dobrý výsledek,“ pochvaluje si Šlechta.

Při navádění dalekohledu na hvězdu je oblast, v níž ji dalekohled hledá, pouhých šestnáct úhlových vteřin. Při zaměření na střed tohoto výseku tedy stačí chyba kolem osmi úhlových vteřin, aby se hledaný objekt dostal mimo záběr. Dříve se proto hledání hvězd často komplikovalo.

Každá z os dalekohledu je osazena dvěma motory a spojkou, která umožňuje přepínání mezi rychlým a pomalým pohybem. Z jednoho okraje oblohy se tak teleskop může na opačnou stranu přesunout během necelých tří minut a zároveň je schopen jemného dojezdu při zaměřování cíle.

Důležitá je také bezpečnost dalekohledu. Jeho zrcadlo totiž není téměř nijak mechanicky upevněno a sebemenší nehoda by mohla vést k jeho zničení. Důležité součásti celého systému jsou proto dvakrát jištěny a jednotlivé části programu se navzájem hlídají.

Místo hvězd „jen“ grafy

 

Všichni známe fascinující snímky z Hubblova vesmírného teleskopu. Ty však vznikají především jako propagace astronomie mezi veřejností a zpravidla jsou výsledkem spojení několika snímků pořízených v různých částech elektromagnetického spektra a jsou upraveny v počítači.

Astronomové se při svém výzkumu bez atraktivních obrázků obejdou. Výstupy z ondřejovského dalekohledu by návštěvníky výstavy vesmírných fotografií skutečně neohromily – nejsou k tomu určeny. Pro vědce je důležitá přesnost a spolehlivost dat získaných pozorováním, a v tom je observatoř v Ondřejově prvotřídní. Od samého počátku byl totiž dalekohled projektován pro spektroskopii, tedy pro analýzu vlnových délek zachyceného záření. Lze z nich vyčíst například chemické složení pozorovaného objektu. „V ústavu už prakticky neexistuje pamětník, který by se dalekohledem podíval,“ říká Pavel Suchan.

„Specializujeme se na spektroskopii zejména horkých hvězd o povrchové teplotě zhruba od deseti tisíc do třiceti tisíc stupňů,“ říká Miroslav Šlechta a dodává: „Naším cílem jsou především hvězdy obklopené obálkou žhavých plynů. Snažíme se zjistit fyzikální podstatu takových jevů: jak a za jakých podmínek se tvoří, jakým mechanismem se dlouhodobě udržují a podobně.“

„Výstup pozorování vypadá pro laika naprosto odtažitě. Je to jen spektrální křivka. Na základě podobných dat však lze rekonstruovat dobrodružné příběhy třeba o tom, jak jedna hvězda požírá jinou,“ vysvětluje Suchan.

Mozek teleskopu

  • Klíčovou součástí řídicího systému ondřejovského dalekohledu je procesor S7-300 značky Siemens. Můžeme ho považovat za mozek celého teleskopu. Zpracovává neustále přicházející data a vydává potřebné instrukce motorům a dalším výkonným jednotkám.

  • Stejný typ procesoru se používá i v průmyslu. „Řídí například velké čistírny odpadních vod nebo chod pivovaru,“ vysvětluje Michal Beran ze společnosti Siemens.

  • Vědecké přístroje často řídí běžný stolní počítač, průmyslový procesor je však robustnější a spolehlivější. Zvolený procesor musí zvládnout všechny potřebné úlohy najednou – kontroluje pohyb dalekohledu a zároveň počítá nutné korekce.