基于校園天文觀測遠程控制實踐研究**

陳希賢

指導教師：金愛春 丁 震

（蘇州工業園區星海實驗中學, 江蘇 蘇州 215021）

基于校園天文觀測遠程控制實踐研究**

陳希賢

指導教師：金愛春 丁 震

（蘇州工業園區星海實驗中學, 江蘇 蘇州 215021）

校園天文觀測不僅能普及天文知識，而且能提高學生的天文觀測技能。隨著時代的發展，科技的進步，傳統的天文觀測方式已經難以滿足人們的觀測需求，天文觀測遠程控制逐漸被認識、接受。天文觀測遠程控制不僅能隨時隨地控制千里之外的天文望遠鏡，并能克服各種環境拍攝目標天體，而且能將信息技術與天文觀測完美結合。校園天文觀測遠程控制還能培養學生的創新意識和實踐能力。

校園；天文觀測；遠程控制

一、提出背景

天文作為一項科普性興趣愛好已在校園流行數十年，目前校園天文以及業余天文觀測逐漸呈現出小組化、專業化、網絡化等特點。以遠程控制為例，國外已經出現一些供愛好者交流使用的天文望遠鏡遠程控制項目，它們大都通過網頁的形式完成操作。設想一下，一位愛好者只需要在他申請的時間段內，坐在電腦屏幕前，點擊幾下鼠標，就可以控制千里之外的天文望遠鏡并拍攝目標天體，不用幾分鐘，就能得到高質量的照片。而他所有的操作不過是點擊鼠標以及常規的后期處理，比起目前傳統的觀測過程，遠程控制有著無與倫比的優越性，可以說是將信息技術與天文觀測完美的融為一體。

星海實驗中學天文臺建成已有十三年，配備有400MM口徑的大型折反式天文望遠鏡，在校園天文臺中算得上是一流。[1]隨著時代發展，傳統的觀測方式已經滿足不了學校師生的觀測需求，為此，學校批準了星海實驗中學天文臺的遠程控制項目，同時挑選部分學生社團成員成立遠程觀測小組。筆者作為小組組長，在整個項目的探究過程中有很多感想，特總結交流展示。

二、實踐探究

1.系統框架

規劃項目整體框架是科學探究中首要且最為重要的一環，系統框架的合理性，關系到整個項目的可操作性，同時也是之后所有流程的理論依據。因此，合理的系統框架成了遠程控制項目的重中之重。一般的遠程天文臺所需的系統框架有觀測系統、網絡系統、監測系統和安全系統。

觀測系統——觀測系統是整個系統框架的核心，其余所有系統都是圍繞其進行運作，好比計算機中的CPU，一旦觀測系統出現問題，對我們今后的使用會產生巨大的影響。觀測系統依照不同情況又可大致分為圓頂系統、赤道儀系統和拍攝系統。

網絡系統——作為遠程控制觀測中最具有優勢的系統，網絡系統的良好運作，將直接決定遠程控制項目是否有意義。如果網絡故障或是較大的網絡延遲，那么遠程控制將失去它的優越性，甚至不如傳統的實地觀測。正常運行的網絡系統，將會給我們帶來超出預想的便利，這也是遠程控制項目的精髓所在。

監測系統——監測系統是整個系統中的輔助系統，其主要作用除了對天氣進行監控觀測外，還能幫助觀測者第一時間內了解天文臺的現場情況，以應對各種突發狀況。

安全系統——任何科技項目中必須要有安全的保障，尤其是天文臺的操作需要精密的步驟，任何細節上的差錯，將導致無法想象的后果，輕則觀測失敗，重則損壞儀器甚至造成安全事故。然而，無論是多么先進的安保軟件都有失靈的時候，所以，天文臺現場負責人的存在就顯得尤為必要，在整個探究過程中，我們深刻認識到了人的重要性，尤其是在初期測試階段，一定要確保現場有安全負責人員。

明確項目的系統框架，不僅可以在之后的流程節約大量時間，同時也能幫助我們形成縝密的邏輯思維能

力，提高整個項目的效率。

2. 必要軟件

明確系統框架后，根據項目的實際情況選擇合適的軟件。以下是我們選擇的軟件系統。

(1)觀測系統

觀測系統主要包括圓頂控制——ASCOM Dome Control、赤道儀控制——Thesky,Tpoint（提高指向精度）、CCD相機控制，濾鏡切換——MaxImDL4 / CCDSoft5/FcousMax（自動對焦）和綜合控制——ACP4（可將以上控制軟件整合為一體）。[2]

(2)網絡及監測系統

Windows系統自身帶有遠程桌面功能，可以直接利用“菜單”中的遠程桌面連接，就能輕松實現兩臺電腦之間的連線。監測系統的界面，也可直接以網頁來完成。網頁監測具有許多優點，比如操作簡單易懂且可以跨平臺監測，使用者不必擔心電腦系統對于軟件的兼容性，同時網頁監測也適合學校天文臺進行開放性展示。

(3)安全系統

安全系統對于硬件方面的要求較高，對實時情況的監測依賴于硬件精確的感應。除了氣象觀測監控方面的需求外，不能忽視一些基礎的安全措施，電源控制就是其中之一，校園天文臺的遠程控制算得上一個較大型的用電項目，如果電源保護不當，那么將使整個觀測計劃無法正常進行下去。為了保證觀測時間內的電源正常，“看門狗”（Watchdog Card）軟件可以使天文臺中的各項儀器在斷電時自動歸位，最好設置專門的現場安全負責人。

3. 測試實驗

(1)打開The SKY6軟件，選擇Telescope=＞Link＝＞Establish，連接上望遠鏡和圓頂，屏幕會自動跳出圓頂控制面板，選擇簡體中文。設置圓頂控制面板，自動跟蹤和隨動打勾。在圓頂控制面板中點擊打開圓頂（如圖1），等待圓頂天窗打開后再進行下一步操作。

(2) 左鍵在The Sky6軟件星圖中選取想追蹤的目標，在跳出的窗口中點擊Slew確定。天文望遠鏡和圓頂會自動轉向所對目標，如果目標不是在正中，可以利用圓頂控制面板中的手動調整，并且可以通過下拉菜單進行速度選擇（如圖2）。最后結束觀測時點擊零位，返

圖1 主界面和圓頂控制面板

圖2 主界面和圓頂調整面板

回零位。

三、總結反思

經過校內外老師同學的共同探索，星海實驗中學天文臺遠程控制項目的準備工作已處于收尾驗收階段，雖然關于如何錄像、拍攝還有待于進一步研究，但整體的框架已經初具規模。我們在同行的經驗基礎上不斷學習，不斷探索，相信我們有能力根據校園的實際情況，開創一套適合于自己校園的遠程控制觀測計劃，并運用于實際觀測，充分地發揮利用遠程控制項目的優勢。在整個探索活動中，不僅僅提升了我們對天文觀測領域的認識，也對培養我們的創新思維和實踐能力有極大的幫助。

[1] 胡企千.望遠鏡技術與天文測天[M].南京∶東南大學出版社,2014.

[2] 姚建明.天文知識基礎：你想知道的天文學(第2版)[M].北京∶清華大學出版社,2008.

（責任編校：方琦）

*資助項目：中國教育學會地理教學專業委員會2014年普通高中地理研究性學習項目（項目編號GEORBL201412）；蘇州市教育科學重點項目“基于鄉土地理案例教學模式實踐研究”（項目編號130301065）。金愛春為本文通訊作者。