Automatisation des observations spectroscopiques

Automatisation des
observations
spectroscopique
RCE 2016
La Villette – Paris
12 novembre 2016
Thierry Lemoult
[email protected]
Au menu
Entrée
• Situation.. et un peu de spectroscopie
Plat
• Description de l’automatisation
Dessert
• Résultats / Bilan
Introduction
• Astronome amateur
• Électronicien / Automaticien
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2010 Installation fixe à Chelles (77)
2011 Début production spectre
2012 Naissance de ma fille
2014 Observation automatisé
2016 Naissance de ma deuxième fille
Pourquoi automatiser
• Vaincre le triangle:
Travail
Famille
Astro
• Observer plus, résultats plus intéressants, survey..
• Mieux utiliser le matériel, efficacité ++, rigueur ++
L’observatoire de Chelles
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Ville de 50 000 Habitants
15km du cœur de Paris
Mag limite œil 3.5 , Mag surfacique= 17.5
Seing moyen: 2 arcsec
• Celestron C14
• Monture AP1200
• Dôme 3m
• => Spectro
Principe de spectro
• Un aiguillage à photon.
• Pollution lumineuse triée
Spectre C. Buil
• Voie de guidage
– F=2200mm
– Champ 10 arcmin
– Une étoile ds fente 35 microns
Spectre d’étoile B à émission
Spectre C. Buil
Spectre O. Garde
Basse résolution => détection
Haute résolution => Confirmation & suivit
www.astrosurf.com/aras/be_candidate/autobe-candidate.html
Recherche d’étoile B à émission
• Base Bess:
– 2072 étoiles Be Classique connues
– ProAm: Étude long terme: 100 000 spectres en
base
• Idée: Chercher les Be manquantes
• Spectro Basse résolution LISA
– Mag 11 en 5 minute de pose, SNR100.
• Extraction de 1500 « star » du CDS entre Mag
6.0 et mag 11.0
Plat
Description de l’automatisation
Automatisation: les étapes clef
• Phase 1: Connaitre son instrument
– Test / configuration
– Utilisation
– Fiabiliser, éprouver.
• Phase 2: Robotiser les acquisitions
– Sélectionner des logiciels de pilotage
• Audela, PRISM , The sky
– Penser les sécurités…
• Phase 3: Pipeline
– Python, audela, MYSQL
• Phase 4: Exploiter les données
Les sécurités: fin de course
Fin de course !!
Aimants, capteur effet hall , comparateur.
 Coupure alim moteur
 Fermeture dôme
Les sécurités: fin de course
Les sécurités: Météo
Sentinel (Shelyak)
• Luminosité du ciel
• Température infrarouge
• Détecteur de pluie
=> Fermeture coupole Hardware
Luminositée du ciel en Mag/(arcsec)^2
Les sécurités
Onduleur
Caméras video
Chercheur électronique
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
Objectif F=135mm F/D=4
Camera Starlight Xpress Lodestar
752x580 pixel 8µm
Champ 2.6°x2.0°
Assez d’étoiles pour réussir l’astrométrie à tout coup !
La cible est ensuite dans le champ du spectro.
 Insuffisant pour amener la cible dans la fente.
Utilisé lors:
• Déplacement accidentel
• Au déparking du télescope
• Au changement de coté du méridien
• Si échec astrometrie sur le petit champ de guidage
• Systématiquement pour un contrôle ultérieur: Nuage ?
Train optique
• Optec TCFS 2 pouces, 25mm de course, 0.5mm/°C
• Réducteur de focale: Celestron fort tirage F/12 => F/6
Calibration automatique
Module Calibration
• Lampe Tungsten: Flat
• Lame néon Calibration spectrale
• Electro aimant déplaçant un écran blanc
Commande: Boitier maison
• Carte à relais: 8 sorties 12V
• Capteur de température ds18s20
• Commande servo moteur (calib pour LHIRES)
• Port série ou USB
• Cœur: Arduino méga
• GUI en python 
Calibration automatique
Calibration en longueur d’onde: Lampe néon-argon
Flat : Lampe tungstène
10sec après chaque étoile
30 x 5 sec Une fois par nuit
Modèle de pointage
• Indispensable
• Collim Delta/optique: 11 arcmin. & Station: 5 arc min
Placard technique
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Port série Moxa
Alim 12V 25A centrale
PC
Contrôle coupole
Liste de cible
• Critère simbad CDS, script python, format PRISM
• Script pour insérer des références MILES
Contrôle par PRISM (C.Cavadore)
• Langage script simple a programmer
• Gestion de tout le matériel en un logiciel
• Station météo
• trois caméras : Chercheur/ guidage/ spectre
• Dôme via ASCOM + calcul position dôme pour l’alignement au télescope.
• Monture via ASCOM (avec Park)
• Focalisation via ASCOM
• Relais de calibration.
• Appel de script extérieur Python pour le spectro LISA.
• Relais carte Vellman (eShel)
• Astrométrie
• Mode précis
• Mode recalage (chercheur) très rapide
• Fonction statistique et filtrage sur les images => calcul automatique des expositions
• Modèle de pointage
• Gestion de fichier cible / visualisation sur la carte du ciel.
• Boite de dialogue..
• Etc..
Exemple de script PRISM (C.Cavadore)
resetdlgbox
adddlgbox 1 30000 1 "Temps d exposition maximum par cible" DefaultTotalExposure
adddlgbox 2 200 1 "Nombre de pose maximum par cible" NbPoseMax
adddlgbox 2 200 1 "Nombre de pose minimum par cible" NbPoseMin
dispdlgbox result
if (result=1)
getdlgbox DefaultTotalExposure
getdlgbox NbPoseMax
getdlgbox NbPoseMin
Endif
Lancement observation
• Inspection coupole
• Connexion des cameras & télescope
• Lancement script PRISM
• Boite de dialogue
• Choix du fichier LST
• C’est parti..
• Chargement des cibles, vérif des données
• Boucle d’attente météo
Stratégie observation
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Si Mag ciel >17 & non pluie, pendant 5 minutes, on ouvre le dôme
Choix étoiles: Hauteur mini 30°, Hauteur maxi 70°
Tri des étoiles par ascension droite
On change de coté de méridien que si l’on a plus d’étoiles de ce coté.
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•
Pointage suivant modèle
Astrométrie du champ (10 arcmin)
Si échec , astrométrie au chercheur et on recommence.
Commande de décalage cible dans la fente
Deuxième astrométrie de contrôle Si échec, étoile suivante..
Stratégie observation
* Exposition multiple sur un petit champ de guidage (20 arc sec)
 Détermination du temps de pose de guidage
• Guidage de centrage
• Guidage définitif:
agressivité réduite perpendiculairement à la fente
• Evaluation du flux sur le spectre: pose eval 0.1s, 1s,10s..
 détermine temps de pose unitaire idéal pour la dynamique
 Calcul le nb de pose unitaire nécessaire: SNR mini, 3 mini, Total maxi
• Exposition des spectres
• Allume lampe calibration spectrale.
• Exposition de calibration
•
Test météo.., rebouclage, si aucune étoiles observables attente de 20
minutes
Format de sortie première idée
• Un répertoire par session
• Un sous répertoire par Etoile
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Astrometrie 1
Astrometrie 2
Champ chercheur
Evaluation flux spectre
Spectre 1,2,3 etc
Calibration
Archive standardisé
• Un dossier par observation. Exemple: 2016/11/03/20h11m16s
Description
• Nom de fichier standard Nom de fichier
OBJECT-n.fits
Spectre objet astro
CALIB-n.fits
lampe de calibration
LED-n.fits
lampe led
TUNGSTEN-n.fits
lampe tungsten
FIELD-n
Le champ de guidage
DARK-n.fits
Image du noir
BIAS-n.fits
Offset
• Mots Clef FITS
• Fichier texte json « observation.json »
•
•
"objname": [ "HD217061"]
"coord": { "ra" :"22h56m42.6s", "dec" :"+62d37m29.60s" }
Base de donnée
• Retrouver les données suivant des critères
• Les observations du projet étoile pulsante
• Les observations de gamma Cassiopée
• Statistique type spectraux des étoiles du Survey Be
• Suivit de projet: Statu A traiter, donnée validé, donnée
publiée/transmise
Table
Description
Instruments
Résolution spectrale, télescope
sites
Coordonnée géographiques
observateurs
lampe led
Etoiles/objets
Nom CDS, coordonnée, Magnitude, type spectral, description
observation
Projet, instrument, site, observateur, étoile, date, status
fichiers
Observation, type de fichier (DARK, Spectre..), Camera, température,
chemin, bin..
Bilans: résultats
Période 2011 2016
• 2260 observations spectroscopique
• 1652 étoiles/objets différents
Survey recherche Nouvelles étoile Be
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•
Période du 9 septembre au 21 octobre 2014
66 sessions (ouverture, observation, fermeture)
Environs 80 étoiles par nuit
3% de champ non reconnaissable par astrométrie
Bilans: résultats recherche Be
2 septembre 2014 => 21 octobre 2014
178 étoiles de références, 44 Be connues
Rouge: T. Lemoult
1310 étoiles B
=> 19 candidates Be
Bleu: Andrew Smith
Andrew: 411 étoiles
=> 2 candidates Be
Bilans: résultats recherche Be
Spectre Basse résolution,
besoin de confirmation
• Forum ARAS, campagne Be
www.spectro-aras.com/forum/
• Site Aras centralise observation
www.astrosurf.com/aras/
Bilans: résultats recherche Be
Détection R=700
T. Lemoult
Confirmation R=50 000
C. Buil
Mag B=6.22
Bilans: résultats recherche Be
Détection R=700
T. Lemoult
Confirmation R=50 000
C. Buil
Mag B=6.6
Bilans: résultats recherche Be
Détection R=700
T. Lemoult
Confirmation R=50 000
C. Buil
Mag B=9.5
Bilans: résultats recherche Be
Détection R=700
T. Lemoult
Confirmation R=50 000
C. Buil
Mag B=9.9
Reste à faire
• Planification plus intelligente des cibles
• Finaliser le pipeline en Basse Résolution
• Publication Web automatique
• Câble de coupole à supprimer
• Rapport par email