For What? 로보틱스 망원경을 만들어야 하는 목적에 대한 서술

No Signal 컴퓨터와 망원경을 어떻게 연결해야 할 것인가! 저희가 프로그램을 만들 때 사용한 망원경을 살펴 보겠습니다.

Telescope 이 망원경은 Celestron사에서 제작한 슈미트-카세그레인식 8 inch 망원경입니다. 가대는 포크식 가대 입니다. 포크식 가대는 극축을 맞추어 놓으면 적경과 적위 방향으로만 움직이게 할 수 있는 유용한 가대 입니다. (모터 드라이브를 가리키며) 이 부분은 한국의 공장에서 주문 제작한 모터 드라이브 입니다. 우리는 컴퓨터로 이 부분에 전기 신호를 보내어 망원경을 움직이게 하게 됩니다.

Serial Port Serial Port : 컴퓨터와 주변기기를 직렬로 연결하여 데이터를 송수신하는 통신 장치 이 모터 드라이브는 컴퓨터와 통신을 하기 위해 시리얼 포트를 사용합니다. 시리얼 포트는 컴퓨터와 주변기기를 직렬로 연결하여 데이터를 송수신하는 장치입니다. 우리는 이 usb 포트를 통해 망원경과 컴퓨터를 통신 시켜야 합니다. 그래서 우리는 프로그래밍을 통해 망원경과 컴퓨터가 통신을 하는 프로그램을 만들어야 합니다. Serial Port : 컴퓨터와 주변기기를 직렬로 연결하여 데이터를 송수신하는 통신 장치

Language C++ Basic C JAVA Fortran C# 그런 프로그램을 만들기 위해 우리는 많은 프로그래밍 언어들 중에 하나인 Basic 언어를 선택했습니다. 하지만 최종적인 로보틱스 망원경 목표인 천체 자동추적 장치인 GOTO 시스템 뿐만 아니라 CCD를 통한 실시간 관측, 촬영을 이루어내기 위해 C++로 프로그램을 만들어야 할 것입니다. Basic언어 보다 C++이 보다 더 컴퓨터 하드웨어와 외부기기들을 프로그램 상으로 접근하기 적합할 것이기 때문입니다. 그럼 이제 우리가 짠 프로그램의 개략적인 원리를 설명 드리겠습니다. Basic C JAVA Fortran C#

Coordinate 적위 : 위도와 비슷한 개념. 천구적도 기준 적경 : 춘분점을 기준으로 천체까지 반시계 방향으로 잰 각 모든 천체는 천구라는 가상의 구 위에 존재하게 됩니다. 천구상에 있는 천체를 찾아가기 위해서는 천체의 위치를 기술할 필요가 있는데요, 이 때 필요한 것이 좌표계입니다. 일반적으로 천체의 위치를 기술하는 좌표계는 적도 좌표계로, 적도좌표계는 적위와 적경으로 천체의 위치를 표현하게 됩니다. 적위의 기준은 천구 적도이고 적경의 기준은 춘분점입니다. 춘분점을 기준으로 하는 적도 좌표계를 프로그램 상에 그대로 가져올 경우 기준이 되는 춘분점이 계속하여 움직이므로 관측자에 대한 천체의 위치 기술이 용이하지 않게 됩니다. 따라서 계산의 편의를 위해 시간각과 LST를 도입하게 됩니다. 천체의 시간각은 LST-천체의 적경이라는 관계가 있으므로 천체의 위치는 망원경에 대해서 매우 쉽게 기술됩니다. (들어가야 할 내용 : 적도 좌표계에 대한 설명, (시간각, 적위) 좌표계를 선택한 이유) (적경, 적위, 천구적도, 춘분점, LST, 시간각) 적위 : 위도와 비슷한 개념. 천구적도 기준 적경 : 춘분점을 기준으로 천체까지 반시계 방향으로 잰 각 시간각 : 관측자의 정남쪽에서 천체까지 천구의 적도를 따라 시계방향으로 잰 각 LST : 춘분점의 시간각, 남중한 별의 적경

Algorithm 망원경 구동 알고리즘을 짜기 위해서 가장 먼저 해야 할 일이 망원경의 좌표계를 정하는 일 입니다. 천체의 (적경, 적위) 좌표를 (시간각, 적위)로 환산함으로써 하늘에서 움직이는 천체의 좌표를 시간의 함수로 얻는 방법을 이용했습니다. 이런 (시간각, 적위) 좌표계는 극축 셋팅이 이뤄진 망원경에서도 적용 가능한 좌표계 이기 때문에, 현재 망원경의 위치에서 대상 까지 이동해야 할 변위를 계산하는데 용이합니다. 올바른 변위를 계산함에 있어서 참고 해야 할 사항이 2가지 가 더 있습니다. 대략적인 설명만 드리자면, 첫째가 망원경의 현재 위치를 올바로 파악하기 두번째가 변위를 최적의 변위로 구하기 입니다 최적의 변위 개념을 대략적으로 설명하자면 (0 h, 0도) 를 가리키고 있는 망원경이 (1 h, 0도)에 있는 대상을 향하기 위해서는 극축에 대해서 +1h 또는 -23h 만큼 회전하면되는데 이 중 +1h가 최적의 변위이고 망원경의 회전 가능 범위가 제한되어있기 때문에 망원경은 반드시 최적의 변위로 움직여야 합니다

접근가능 영역에 존재 할 경우 최적의 변위를 계산한다. 0. 동기화 1. 망원경의 위치 파악 2. 대상이 접근가능 영역에 존재하는지 확인한다. 접근가능 영역에 존재 할 경우 최적의 변위를 계산한다. 3. 최적의 변위를 펄스로 바꾸어 데이터 전송 및 모터 작동 알고리즘은 다음과 같이 순서가 부여됩니다. 0. 동기화 1. 망원경의 위치 파악 2. 대상이 접근가능 영역에 존재하는지 확인한다. 접근가능 영역에 존재 할 경우 최적의 변위를 계산한다. 3. 최적의 변위를 펄스로 바꾸어 데이터 전송 한 대상에서 다른 대상으로 이동할 때 마다 1. 2. 3.을 반복합니다.

Experimentation 실험 장소 : 영실관 옥상 Setting Star : Sirius 앞에서 짠 알고리즘으로 만든 프로그램을 가지고 우리는 이 프로그램이 제대로 천체를 찾아가는지 확인해 봤습니다. 실험 내용을 간략히 설명하자면 망원경을 영실관 옥상 위에 설치하였습니다. 실험은 3번 이루어졌습니다. 각각의 실험은 모두 동일한 천체를 대상으로 행하여졌습니다. 실험 장소 : 영실관 옥상 Setting Star : Sirius Target : Betelgeuse, Rigel, Capella, Pollux

Result 천정에 있는 대상을 제외한 천체들은 성공적으로 찾아갔다.

Conclusion 결론입니다. 프로그램을 만들기 전 망원경 구동테스트를 해보았을 때, 망원경 자체의 기계적인 문제가 몇 개 있었습니다. 가장 두드러지는 문제는 RA 모터의 제한범위 입니다. (전선줄로 인한) 실험하는 동안 극축을 매번 맞춰야 했던 것도 번거로운 점이었습니다. 이는 피어에 고정시키거나 몇 개의 별을 기준 삼아 프로그램 안에서 보정을 해 줄 수 있을 거라 생각됩니다. 지금 우리는 그 작업에 대해서 방금 전까지도 열띤 토론을 벌였습니다.

The End 이상 훈이었습니다.