Comunicazione...

Il primo concetto fondamentale se si vuole remotizzare un osservatorio è la comunicazione; bisogna cioé assicurarsi che la comunicazione fra operatore e osservatorio sia continua e affidabile. In montagna ben difficilmente si ha accesso ai servizi comunemente disponibili in città: ADSL e Fibra ottica (o altro tipo di collegamento cablato) non sono quasi mai disponibili.  Restano i collegamenti non cablati come i servizi GSM-dati forniti da tutti gli operatori telefonici, servizi dati satellitari o servizi Wifi punto-punto. Questi ultimi sono spesso l'ultima risorsa  nei luoghi in cui non arriva neanche il segnale GSM, ma i costi possono essere notevoli e sulla continuità e affidabilità del servizio non saprei esprimermi.

Al Dalai Lama siamo fortunati: ben due operatori di telefonia mobile raggiungono il campeggio con un segnale accettabile. Quindi ci siamo dotati di router Wifi con ingresso per modem GSM 3G. Si tratta di normali router con mediamente 4 connessioni ethernet cablate e un server Wifi ampiamente configurabile, che offrono anche la possibilità di accettare su apposita porta una chiavetta USB che ospita una sim GSM. La configurazione del router, anche se non si tratta di una operazione difficile, è da svolgere con estrema cura per sfruttare appieno il canale di comunicazione con internet. Un aspetto degno di nota è stato dotare il Modem GSM (la chiavetta USB) di una antenna esterna direzionata sul ripetitore di segnale (con un segnale migliore in ingresso migliorano gli aspetti fondamentali già citati: continuità e affidabilità del servizio).

Ammesso che tutto funzioni a dovere bisogna sempre porsi la domanda: cosa può andare storto? Escludendo tutti gli accidenti su cui non si può intervenire (tipo guasto del ripetitore GSM), esiste la possibilità che il router si blocchi. Questa è una situazione tutt'altro che remota e può essere risolta solo resettando il router (togliendo l'alimentazione per qualche secondo). La soluzione che ho utilizzato è basata su un combinatore GSM che tramite opportuni sms agisce su dei relé; in pratica il combinatore che riceve il messaggio sms 'resetta il router' apre un relé che toglie alimentazione al router per una manciata di secondi; una volta rialimentato, il router parte normalmente rendendo disponibile il canale di comunicazione nel giro di 2 minuti al massimo.

Normalmente un combinatore telefonico del genere ha un costo non indifferente; io l'ho realizzato con elettronica in stile Arduino: economica, facile e divertente se si ha un minimo di infarinatura di elettronica e programmazione.

Alimentazione...

Sull'alimentazione dell'osservatorio è opportuno considerare qualche aspetto non banale. L'alimentazione elettrica in zone rurali o montuose può avere qualche oscillazione (frequenza, ampiezza) che normalmente in città non si verifica; le interruzioni di servizio sono rare ma più frequenti che in città; le linee elettriche sono un bersaglio ideale per i fulmini, frequenti in montagna specialmente fra primavera inoltrata e inizio autunno. Una soluzione che mi fa dormire sonni un po' più tranquilli è quella di alimentare tutto l'osservatorio con un UPS (o gruppo di continuità), una specie di batteria che all'occorrenza alimenta l'osservatorio per parecchi minuti anche in assenza di alimentazione esterna, che regola in modo ottimale l'alimentazione anche in presenza di oscillazioni di frequenza o ampiezza, e che filtra eventuali scariche provocate da fulmini.

Un secondo aspetto riguarda la distribuzione dell'alimentazione e l'accensione/spegnimento dei vari apparati. Normalmente ogni apparato utilizzato nell'osservatorio ha un suo alimentatore e tenere in ordine tutti i cablaggi non è cosa semplice. Io ho risolto con un unico alimentatore a parete da 12V e due batterie di relé, 8 comandati da USB e 8 comandati da LAN. Anche queste batterie di relé sono state realizzate con elettronica in stile Arduino. Queste batterie di relé sono indispensabili per accendere spegnere a distanza ogni apparto nell'osservatorio.

Is there anybody out there?

Siamo davanti al PC di casa e il canale di comunicazione c'è, ma con cosa comunichiamo? Ma col PC dell'osservatorio naturalmente! Orbene la scelta del PC non è cosa banale. Le caratteristiche che deve avere sono molteplici:

1 - deve essere affidabile e sufficientemente potente da non fermarsi MAI.

2 - deve essere possibile accenderlo/spegnerlo e resettarlo in remoto.

3 - deve avere un'ampia dotazione di porte USB native (meglio se ha anche un paio di RS232).

4 - deve consumare e scaldare poco.

5 - deve poter operare in condizioni di temperatura e umidità estreme.

In questi anni mi sono cimentato nell'utilizzo di varie soluzioni e posso dire tranquillamente che i PC desktop sono quelli che ho scartato quasi subito: consumano troppo e gli alimentatori sono particolarmente sensibili a temperatura e umidit� fuori norma; paradossalmente gli alimentatori più costosi e raffinati sono quelli che fanno dei controlli più selettivi di temperatura e umiditù, per cui non consentono di accendere il PC a temperature troppo basse o in presenza di umidità troppo elevata.

I portatili sono molto più aderenti ai requisiti di cui sopra, tranne per un aspetto fondamentale: non è possibile accenderli, spegnerli e resettarli in remoto con certezza matematica. Anche le funzionalit° di WOL (Wake-On-Lan, che però non tutti i portatili offrono e sicuramente non quelli di fascia economica) non garantiscono il corretto comportamento proprio nelle situazioni in cui è necessario l'intervento remoto: un malfunzionamento HW o SW quasi sempre implica una mancata attivazione della funzione WOL. In tal caso il risultato è sconfortante: magari si riesce a spegnere il PC ma non si riesce più a riaccenderlo.

Recentemente (grazie a una segnalazione del solito Lucio) ho messo le mani sulla soluzione finale (mai dire mai...) che ormai da diversi mesi funziona senza perdere un colpo. Si tratta di un barebone, cioè di un mini PC che viene venduto senza memoria, HD e sistema operativo, che va completato e configurato a cura dell'utente, ma che ha tutte le caratteristiche richieste.

Una nota sui consumi: l'energia elettrica al Dalai Lama è garantita da torrette di distribuzione che hanno un limite di 1,5 Kw/h. E' la metà di una utenza domestica  ma è sufficiente ad alimentare 2 osservatori, l'illuminazione interna alla roulotte, una tv lcd, la macchina per il caffè ecc, però è abbastanza cara. Tenendo conto che il PC deve restare SEMPRE acceso per consentire il download di immagini e di dati meteorologici vari, va da se che se deve essere parco di consumi. Il mio barebone consuma al massimo 40W nelle condizioni peggiori, e tutto il resto (telecamere e sensori) forse non fanno altri 40W di picco; se  l'osservatorio non è operativo me la cavo con un consumo medio di 50-55W continui.

Per farla breve sono rimasto così contento delle performance di questo PC che ho deciso di destinarlo alla sola funzione di PC principale, che viene acceso, spento o resettato dal combinatore GSM, e di comprarne un altro da dedicare all'osservatorio Nunki (a sua volta acceso, spento o resettato dal PC principale).

Ultima nota: operando in sola modalità remota i due barebone non sono dotati di monitor, tastiera o mouse: semplicemente non ce n'è bisogno!

Desktop remoto & automazione spicciola

E' il cuore della soluzione. In pratica si tratta di dotarsi di una applicazione (ne esistono diverse anche free) che consenta di collegarsi ad un computer remoto e di operare come se fosse fisicamente davanti a voi. Non c'è nulla di magico o di particolarmente difficile da configurare. Va solo ricordato che le performance sono direttamente legate alla velocità e alla affidabilità del canale di comunicazione.

Una volta acceso il barebone dedicato a Nunki mi collego ad esso e faccio partire il mio programma Astromaster  che negli anni è diventato ben più di una checklist.

Le cose che fa di routine alla partenza sono:

1 - Comanda i relé per alimentare CCD, guida attiva, focheggiatore, montatura, ccd di guida e ruota portafiltri.

2 - Avvia i Software e i driver richiesti: Ascom, Thesky, MaximDL, Pinpoint, Focusmax, Astrometry.net

3 - Carica le configurazioni ottimali per HW, SW e driver.

4 - Verifica che HW, SW e driver siano presenti e funzionino correttamente.

5 - Imposta le coordinate iniziali della montatura sulla posizione HOME (funzionalità mancante nel controller FS2 della mia montatura).

6 - Legge la temperatura ambiente e calcola la temperatura minima da impostare per il CCD.

7 - In base al punto precedente imposta una rampa di raffreddamento che porti il CCD alla temperatura ideale in circa 20 minuti.

8 - Calcola tramonto, levata e crepuscoli e imposta l'orario di fine delle operazioni allo scoccare del crepuscolo nautico (sole a -12°)

Il tutto senza toccare un tasto!

Il programma può terminare in due modi:

a) perché gli è richiesto

b) perché è scoccato il crepuscolo nautico

In entrambi i casi il programma:

1 - interrompe qualsiasi operazione in corso

2 - avvia la rampa di riscaldamento del CCD

3 - se è prevista la ripresa dei flat: posiziona il tubo di fronte al pannello dei flat, lo accende, riprende i flat richiesti per tutti i filtri e i binning previsti, spegne il pannello dei flat

4 - posiziona il tubo in posizione home

5 - termina nell'ordine corretto SW e driver

6 - opera sui relé per spegnere i vari apparati

L'operatività a valle della fase iniziale o prima della conclusione della notte è a carico del sottoscritto.

Ho inserito una singola operazione di automazione per potermi permettere qualche ora di sonno in più: posso inserire le coordinate di massimo tre oggetti distinti, unitamente alle sequenze di ripresa richieste (filtri, binning, durate) e agli istanti in cui il telescopio deve spostarsi.

Ulteriori funzioni richiamabili in base a necessità:

1 - Messa a fuoco totalmente automatica (rintraccia una stella adatta nei pressi dello zenit, trova il fuoco ideale, riporta il tubo nella posizione precedente).

2 - Modellizzazione totalmente automatica della montatura (su 30 stelle equamente distribuite viene rilevato l'errore di puntamento e aggiornato il modello).

3 - Plate solving in doppia tecnologia: sono integrati sia PinPoint che Astrometry.net (vengono utilizzate da tutte le funzioni che implicano uno spostamento del tubo).

4 - I flat field possono essere anche ripresi ad hoc o si possono verificare i tempi ed eventualmente correggerli.

Tutto rose e fiori?

Naturalmente no. Problemi aperti ce n'è per tutti i gusti. I maggiori:

1 - La posizione HOME non coincide fra partenza e chiusura. Sono anni che cerco di capire perchè, ma non ci sono ancora riuscito. L'errore é quasi tutto in AR e varia mediamente da una ventina a una sessantina di primi. E' stato il problema fondamentale che ha frenato la remotizzazione fino a poco tempo fa, in quanto non si può letteralmente operare senza sapere dove sta puntando esattamente il telescopio. Ogni tentativo di aggirare il problema tramite plate solving è naufragato in quanto i tempi di calcolo di Pinpoint divergono esponenzialmente man mano che l'errore iniziale cresce. Recentemente ho integrato la funzione di plate solving di Astrometry.net che usa un algoritmo completamente diverso da Pinpoint e mi ha finalmente consentito di poter fare un puntamento al primo oggetto affidabile e ripetitivo. Mi resta comunque il tarlo di un errore insito nel programma.

2 - Devo ancora escogitare qualcosa per richiamare la mia attenzione (anche quando dormo?!?) se la stella di guida viene persa o le condizioni del cielo degradano velocemente.

3 - Stesso dicasi per la funzione di puntamento automatico dei 3 target possibili: il punto debole è la stella di guida. Non sempre l'inseguitore cattura la stella come previsto; attualmente non succede nulla di pericoloso ma si perde tempo prezioso.

Infine non credo di aumentare ulteriormente il grado di automazione se non per qualche dettaglio o miglioria. Per esempio prossimamente monterò un tetto ad apertura elettrica che realizzerà il passo finale per la totale remotizzazione, ma non prevedo di automatizzarlo: apertura e chiusura del tetto saranno effettuate in remoto e comandate esplicitamente da me. E' troppo grande il possibile danno conseguente  a una collisione accidentale fra tetto e strumentazione! 

Infine il tetto...

15 gennaio: arrivato il nuovo tetto Presso Tecnosky.

22 gennaio: sorpresona di Lucio che mi ha portato il tetto a casa. A breve termine la neve ghiacciata al DL non rende fattibile il montaggio e neanche il semplice trasporto in loco.

16 Febbraio: Missione compiuta! Il tetto è montato e funzionante

20 Febbraio: Ultimi ritocchi

CONTINUA???