Программа направлена на решение проблем, связанных с эффективностью получения наблюдательных данных по объектам ОКП, расширением зоны сканирования неба и улучшением разрешения, чувствительности получаемых изображений. Для этого предлагается создать локальную сеть телескопов на базе ОАТ с использованием современных телекоммуникационных технологий (Internet Of Things, IOT), которая позволит более эффективно наблюдать и сканировать интересующую область ОКП. Основу сети SST составят новые оптические инструменты с апертурой 70-см и 80-см и уже имеющиеся (ШОС-40, RC500 и АЗТ-20) полностью автоматизированные и дистанционно управляемые телескопы.
Создание сети телескопов преследует следующие цели: (1) расширить возможности сегмента SST, за счет новых широкоугольных инструментов, обладающих большей проницающей способностью; (2) более эффективно участвовать в международных мониторинговых проектах и программах по исследованию астероидов, активных ядер галактик (АЯГ), оптических послесвечений гамма-всплесков и других переменных объектов и явлений; (3) создать единую логически связанную программно-аппаратную среду, обладающую возможностью масштабирования, а именно: распределение задач по телескопам, единый формат обмена данными, автоматизированная система контроля и обслуживания телескопов и оборудования, единый автоматизированный комплекс обработки данных и их анализа, возможность интеграции в систему в будущем других инструментов и телескопов; (4) использовать многофункциональность сети для исследований в области фундаментальной астрофизики.
Программа является первым этапом в стратегии АФИФ по развертыванию международной сети телескопов. Общая стратегия направлена на расширение возможностей казахстанских пунктов мониторинга объектов ОКП. В настоящее время у Казахстана нет пунктов мониторинга ОКП за пределами страны, но потребность в таких пунктах существует и будет расти с увеличением количества объектов в ОКП.
Цель программы
Развитие системы космического наблюдения и слежения/мониторинга (SST), для мониторинга околоземного космического пространства, определения положений и динамики объектов искусственного и естественного происхождения. Это является первым этапом в общей стратегии АФИФ по развертыванию глобальной масштабируемой сети телескопов.
Задачи программы
В соответствии с НТЗ №2 Конкурсной документации «Создание сети телескопов Казахстана для развития национальной системы космической ситуационной осведомленности», должны быть решены следующие задачи:
Задача 1. Создание новой, с апертурой до 70-см, широкоугольной оптической системы для сети казахстанских телескопов национальной системы космического наблюдения и слежения/мониторинга (Space Surveillance and Tracking, SST).
Широкоугольная оптическая система с апертурой до 70 см (ШОС-70) представляет собой оптический телескоп на опорно-поворотном механизме, установленный в павильоне с автоматизированным куполом. Необходимость новой широкоугольной системы вызвана растущим количеством отслеживаемых объектов в ОКП, и одновременно уменьшением их отражательной поверхности (микро и наноспутники, малоразмерные фрагменты космического мусора), а также росту актуальности по отслеживанию небольших по размеру объектов естественного происхождения (метеориты, астероиды). Для этого система должна иметь большую апертуру по сравнению с ШОС-40 и, желательно, соизмеримое или большее поле зрения для эффективного мониторинга всего неба. Создание широкоугольных систем большой апертуры является сложнейшим технологическим процессом. Выбранная апертура 70 см продиктована максимальной сбалансированностью затрат на ее изготовление и эффективностью сканирования неба, а также эффективностью использования системы в составе сети телескопов обсерватории Ассы-Тургень. Минимальные требования: FOV = 3.8° ⨉ 3.8°, перекрывая поле ШОС-40 (FOV = 3.75° ⨉ 2.5°).
Задача 2. Усиление мощности вычислительного кластера, используемого для обработки больших наблюдательных данных, моделирования и анализа модельных данных.
Данная задача направлена на расширение возможностей компьютерного кластера АФИФ (г. Алматы) и ОАТ (плато Ассы-Тургень). Необходимость этого связана с большими объемами данных, генерируемых оптическими средствами обсерватории ОАТ, передача которых без предварительной обработки крайне затруднительна. При этом расширение числа отслеживаемых объектов, а также значительный рост необходимых вычислений для составления среднесрочных прогнозов ситуации в ОКП, требуют больших вычислительных мощностей, размещение которых на ОАТ затруднительно и во многом нецелесообразно, ввиду ее удаленности и затрат по электропитанию (дизельный генератор). Предлагается организовать кластерную инфраструктуру следующим образом – на ОАТ будет выполняться предварительная обработка и хранение наблюдательных данных и их компактификация. Далее, наблюдательные данные будут передаваться на главный вычислительный кластер АФИФ для долговременного хранения и глубокой обработки, а также для обеспечения их совместного использования. С этой целью предлагается расширить вычислительные и накопительные возможности ОАТ 384-поточным вычислительным сервером и 100 терабайтами дискового пространства. Накопительные возможности кластера в АФИФ предполагается расширить до 960 терабайт, что позволит долговременно хранить как минимум 5 летний объем наблюдательных данных из расчета генерации 1 Тбайта данных за ночь и наличия 180 наблюдательных ночей в году [1].
Задача 3. Развитие технологий и методик эффективного мониторинга и анализа данных, поступающих от сети телескопов.
Разворачиваемая на ОАТ сеть телескопов с перспективой интеграции в нее в будущем оптических средств, разнесенных географически, включает в себя взаимодополняющие инструменты, предназначенные для выполнения разных наблюдательных задач. Для эффективного их использования в зависимости от условий наблюдений, поставленных целей, выбранного приоритета, доступности наблюдательного времени и имеющихся приемников излучения в активном режиме работы необходимо: (1) разработать и развить технологию эффективного мониторинга — общую концепцию проведения поисковых и обзорных программных наблюдений, а также алертных прерываний для объектов повышенного приоритета в рамках сети взаимосвязанных единой логикой телескопов; (2) разработать и развить методику анализа данных — многоуровневую систему обработки наблюдательных данных для поиска и идентификации объектов ОКП.
Задача 4. Образование сети телескопов, включающей новую широкоугольную оптическую систему, модернизированный 80-см телескоп и другие телескопы Обсерватории Ассы-Тургень имени академика НАН РК Тукена Омарова (ОАТ).
Под сетью телескопов понимается парк оптических телескопов, установленных на ОАТ и интегрированных в единый программно-аппаратный комплекс мониторинга ОКП и дальнего космоса. Сеть должна обладать такими возможностями как: распределение задач по телескопам, единый формат обмена данными, система дистанционного контроля и эксплуатации телескопов и оборудования, единый автоматизированный комплекс обработки и анализа данных, возможность интеграции в эту систему в будущем других инструментов и телескопов, в том числе, размещенных на обсерваториях дальнего и ближнего зарубежья. Для расширения возможности сети планируется модернизация телескопа Цейсс-800 – значительное увеличение поля зрения телескопа, изготовление автоматизированного павильона и автоматизация системы управления.
Задача 5. Дальнейшее развитие спектральных методов идентификации объектов околоземного космического пространства (ОКП).
Одним из инструментов создаваемой сети телескопов на ОАТ является АЗТ-20, обладающий большой проницающей силой и оснащенный высокоэффективным щелевым спектрографом. В случае обнаружения объектов в ОКП средствами оптического мониторинга (ШОС-40, ШОС-70, Цейсс-800М), характеристики которых неизвестны или мало изучены, их уточнение будет проводиться с использованием щелевого спектрографа и фотометра, смонтированного в прямом фокусе АЗТ-20. Результатами задачи будут: спектральный класс астероидов, фотометрические характеристики объектов малой светимости (показатели цвета, кривые блеска), спектрофотометрические параметры ГСС (тип аппарата по спектру отражения, периоды изменения блеска).
