Одним из наиболее важных аспектов функционирования наземных обсерваторий является международное сотрудничество, которое оптимизирует использование технических ресурсов, предоставляет и расширяет возможности наблюдений, способствует научному обмену и более эффективно решает сложные научные вопросы. Самые передовые наземные обсерватории являются центрами или узлами объединения ученых, инженеров и опыта, которые приводят к инновационным открытиям и прорывам в области наблюдательной астрономии. Сегодня это также становится очень актуальным с научной точки зрения, потому что в течение следующего десятилетия наблюдательная астрономия столкнется со многими проблемами: от светового загрязнения, вызванного урбанизацией и экспоненциально растущим количеством космического мусора, в том числе и группировками спутников для обеспечения глобального интернета, до обнаружения и изучения темной материи и темной энергии. Поэтому понятно, что для астрономии как глобальной науки становится все более необходимым объединение ресурсов (интеллектуальных и технических) в наиболее выгодных для наземной астрономии местах с точки зрения астроклимата, местоположения, инфраструктуры и т.д., и здесь одной из таких точек может быть Обсерватория Ассы-Тургень Астрофизического института им. В.Г. Фесенкова.
За прошедшие годы Обсерватория Ассы-Тургень значительно расширила возможности мониторинга и наблюдения за объектами околоземного и дальнего космоса. В первую очередь это относится к автоматизации существующих 1,5-метрового и 50-см широкоугольного телескопов и оснащению их чувствительными детекторами; ввода в эксплуатацию новых быстродействующих и роботизированных широкоугольных телескопов и цифровой инфраструктуры, начиная от простых скриптов, позволяющих управлять телескопом, до высокопроизводительных суперкомпьютеров для обработки и анализа данных. Идея Программы созвучна с выступлением Президента РК о превращении Казахстана в исследовательский хаб.

Цель программы
Создание астрономического хаба (АстроХаб) — единой экосистемы, связывающей в себе казахстанские и международные оптические телескопы на Обсерватории Ассы-Тургень, комплексы мониторинга околоземного космического пространства, аппаратно-программные средства сбора, анализа, хранения данных наблюдений, и, обеспечивающей рост компетенций в оптико-механическом приборостроении для наземных обсерваторий.

Задачи программы
В этом разделе описывается способ достижения цели программы посредством логически взаимосвязанных, последовательных задач. Приводится перечень задач: 1) измеримыми показателями решения задачи; 2) кратким обоснованием роли каждой из задач в достижении цели программы и взаимосвязи с другими задачами и ожидаемыми результатами программы; 3) другими важными, по мнению заявителя, параметрами.

В соответствии с научно-техническим заданием (НТЗ) № 54 должны быть решены следующие задачи:

Задача 1. Создание комплекса онлайн мониторинга данных астроклимата обсерватории, включая систему анализа состояния атмосферы, светового загрязнения и сопутствующих факторов, необходимых для проведения высококачественных наблюдений пользователями АстроХаба.
Задача необходима для обеспечения участников АстроХаба актуальными астроклиматическими данными, показывающими преимущество установки астрономического оборудования на площадке обсерватории Ассы-Тургень. В частности, предполагается: (1) Разработать и установить роботизированную систему на основе выделенного оптического телескопа — DIMM прибор для анализа астроклиматических характеристик, (2) Провести мониторинг состояния атмосферного слоя над Обсерваторией и его сезонных вариаций, (3) Создать и систематически обновлять базы данных астроклиматических и метеорологических данных Ассы-Тургеньской обсерватории им. академика НАН РК Т.Б. Омарова.

Задача 2. Разработка протоколов для интегрирования программных продуктов (сбор, калибровка и анализ данных) и решений (собственные контрольно-вычислительные средства) пользователей АстроХаба в программное обеспечение центрального управления телескопами обсерватории (скедьюлинг, приоритеты, доступ к данным, обмен данными и пр.).
Для реализации коллаборации в рамках АстроХаба требуется обеспечить интероперабельность и разработать протоколы для обмена наблюдательными данными, алгоритмами и программами для их анализа, численными моделями для компьютерных симуляций. Также, пользователи смогут предоставлять часть наблюдательного времени на своих инструментах другим группам. При этом всем пользователям будет предоставляться возможность проводить обработку данных на месте с использованием вычислительного оборудования обсерватории, что особенно важно в случаях, когда необходимо оперативно получить результат без предварительного копирования сырых данных большого объема через Интернет-канал. И в том, и в другом случае встает необходимость проработать алгоритм скедьюлинга. Данная задача нацелена на разработку протоколов для эффективного проведения указанных исследовательских процессов внутри АстроХаба.

Задача 3. Разработка необходимой цифровой инфраструктуры для работы АстроХаба: веб-приложение с отражением текущего состояния астроклимата, статусов телескопов, энергоснабжения, прогнозов погоды. Разработка протокола оповещения о внештатных ситуациях на обсерватории (порывы ветра, резкое изменение погоды, проблемы с энергообеспечением).
Для установки пользователями АстроХаба собственных наблюдательных инструментов, обсерваторией будут предоставляться площадки со всей необходимой инфраструктурой – павильон, электропитание, телекоммуникационная сеть, снабжение данными о погодных условиях и проч. Для взаимодействия пользователей АстроХаба с этой инфраструктурой необходима разработка соответствующих протоколов и программных решений. Это включает, например, разработку программного интерфейса (API) для доступа клиентов к данным локальной погодной станции по текущим, прошедшим (и, возможно, прогнозируемым) параметрам (температура воздуха, скорость ветра, влажность и проч.), разработку схемы автоматического закрытия куполов в случае непогоды с оповещением соответствующих пользователей. Также должна быть реализована поддержка протоколов типа MQTT для Internet of Things (мониторинг и управление оборудованием пользователями АстроХаба). Кроме программного интерфейса, также необходимо разработать пользовательский интерфейс в виде web-портала, отображающего текущие метеорологические и астроклиматические параметры (Задача 1), электроснабжения и т.п.

Задача 4. Снабжение обсерватории дополнительными программно-аппаратными возможностями и каналами широкополосной связи для контроля оборудования и передачи данных в рамках АстроХаба для клиентов АстроХаба и образовательных учреждений Казахстана.
В рамках этой задачи предполагается: a) подсоединение устройств и приборов участников АстроХаба к единой командной шине для централизованного управления, b) интегрирование солнечных станций, электрогенераторов, систем бесперебойного питания и узлов мониторинга в единую систему; c) расширение возможностей обсерватории по хранению и предварительной обработке данных; d) организация на Обсерватории Ассы-Тургень работы сервиса точного времени; e) подготовка площадок (портов) для установки телескопов различных организаций; f) проведение предпроектных исследований и оценка возможностей, а также проработка рекомендаций на проведение радиорелейного и оптоволоконного канала связи на Обсерваторию Ассы-Тургень для будущего расширения АстроХаба.

Задача 5. Разработка международных соглашений об обмене данными, участия в совместных кампаниях по наблюдению, участия в проектах гражданской науки (citizen science). Проведение наблюдений в рамках международных мониторинговых кампаний по исследованию транзиентных объектов и объектов повышенного интереса (target of opportunity).
Задача предполагает: 1) проведение наблюдений в программах по исследованию транзиентных объектов и объектов повышенного интереса (Target of Opportunity, включая объекты каталога Goldstone Asteroid Schedule); 2) наблюдения в коллаборации Международной Сети по Предупреждению об Астероидной Опасности (International Asteroid Warning Network, IAWN, включая наблюдательные кампании IAWN); 3) участие в проектах Международной Ассоциации Наблюдений Затмений, (International Occultation Timing Association, IOTA, включая проекты Citizen Science), в частности в кампаниях по наблюдениям покрытий звезд астероидами; 4) выработку политики регулирования предоставления услуг АстроХаба, обмена данными и правообладания результатами научной деятельности (service provision and data exchange policy) между участниками АстроХаба; 5) проработку соглашений с международными группами по алертно-поисковым и сопроводительным наблюдениям транзиентных объектов дальнего космоса, а также участие в совместных программах и грантах с зарубежными исследовательскими группами. Задача тесно связана с Задачей 4 в обеспечении быстрой передачи данных при интенсивных наблюдениях быстротекущих событий, а также с результатами Задачи 3 при оценке текущих условий и качества атмосферы на обсерватории для выбора оптимальных параметров наблюдений.

Задача 6. Создание условий и аппаратно-программной среды для образования и популяризации науки: подготовка (разработка) материалов и пособий, а также организация рабочих совещаний, мастер-классов и проведение популярных лекций. Разработка веб-приложения для отражения наиболее важных событий и достижений в области исследования космоса для общественности. В рамках задачи предполагается создание аппаратно-программной среды для образования и популяризации науки. В первую очередь, для популяризации астрономии в Казахстане необходимо разработать материалы и пособия на казахском и русском языках, что позволит нам привлечь более широкий круг любителей астрономии и молодежи к науке. Организация рабочих совещаний, мастер-классов с целью повышения качества образования путем внедрения опыта зарубежных ученых. Адаптация телескопа Zeiss-1000 на Обсерватории Ассы-Тургень для проведения популярных/научных лекции для студентов и магистрантов с целью подготовки высококвалифицированных кадров. Разработка учебных пособий для студентов и магистров по современным методам обработки данных. Будет разработана веб-страница для информирования о важных событиях АстроХаба и достижениях его участников.

Задача 7. Разработка условий для создания проектно-конструкторского отдела по приборостроению и изготовлению оптико-механических систем.
Для успешной работы АстроХаба, удовлетворения растущих потребностей обсерватории Ассы-Тургень, поддержки функционирования телескопов и оборудования, а также создания нового оборудования и приборов требуется сформировать условия для создания проектно-конструкторского отдела. Для этого необходимо определить потребности конструкторского отдела в станках и оборудовании, программном обеспечении, а также соответствующих компетенций и квалификаций персонала будущего проектно-конструкторского отдела для научно-технического сопровождения Обсерватории Ассы-Тургень. Необходимы практические занятия сотрудников отдела на профилирующих предприятиях в Республике Казахстан (например, ТОО “Астротехприбор”). Данная задача связана, в том числе, с созданием DIMM прибора (Задача 1).