基于校园天文观测远程控制实践研究**

陈希贤

指导教师：金爱春 丁 震

（苏州工业园区星海实验中学, 江苏 苏州 215021）

基于校园天文观测远程控制实践研究**

陈希贤

指导教师：金爱春 丁 震

（苏州工业园区星海实验中学, 江苏 苏州 215021）

校园天文观测不仅能普及天文知识，而且能提高学生的天文观测技能。随着时代的发展，科技的进步，传统的天文观测方式已经难以满足人们的观测需求，天文观测远程控制逐渐被认识、接受。天文观测远程控制不仅能随时随地控制千里之外的天文望远镜，并能克服各种环境拍摄目标天体，而且能将信息技术与天文观测完美结合。校园天文观测远程控制还能培养学生的创新意识和实践能力。

校园；天文观测；远程控制

一、提出背景

天文作为一项科普性兴趣爱好已在校园流行数十年，目前校园天文以及业余天文观测逐渐呈现出小组化、专业化、网络化等特点。以远程控制为例，国外已经出现一些供爱好者交流使用的天文望远镜远程控制项目，它们大都通过网页的形式完成操作。设想一下，一位爱好者只需要在他申请的时间段内，坐在电脑屏幕前，点击几下鼠标，就可以控制千里之外的天文望远镜并拍摄目标天体，不用几分钟，就能得到高质量的照片。而他所有的操作不过是点击鼠标以及常规的后期处理，比起目前传统的观测过程，远程控制有着无与伦比的优越性，可以说是将信息技术与天文观测完美的融为一体。

星海实验中学天文台建成已有十三年，配备有400MM口径的大型折反式天文望远镜，在校园天文台中算得上是一流。[1]随着时代发展，传统的观测方式已经满足不了学校师生的观测需求，为此，学校批准了星海实验中学天文台的远程控制项目，同时挑选部分学生社团成员成立远程观测小组。笔者作为小组组长，在整个项目的探究过程中有很多感想，特总结交流展示。

二、实践探究

1.系统框架

规划项目整体框架是科学探究中首要且最为重要的一环，系统框架的合理性，关系到整个项目的可操作性，同时也是之后所有流程的理论依据。因此，合理的系统框架成了远程控制项目的重中之重。一般的远程天文台所需的系统框架有观测系统、网络系统、监测系统和安全系统。

观测系统——观测系统是整个系统框架的核心，其余所有系统都是围绕其进行运作，好比计算机中的CPU，一旦观测系统出现问题，对我们今后的使用会产生巨大的影响。观测系统依照不同情况又可大致分为圆顶系统、赤道仪系统和拍摄系统。

网络系统——作为远程控制观测中最具有优势的系统，网络系统的良好运作，将直接决定远程控制项目是否有意义。如果网络故障或是较大的网络延迟，那么远程控制将失去它的优越性，甚至不如传统的实地观测。正常运行的网络系统，将会给我们带来超出预想的便利，这也是远程控制项目的精髓所在。

监测系统——监测系统是整个系统中的辅助系统，其主要作用除了对天气进行监控观测外，还能帮助观测者第一时间内了解天文台的现场情况，以应对各种突发状况。

安全系统——任何科技项目中必须要有安全的保障，尤其是天文台的操作需要精密的步骤，任何细节上的差错，将导致无法想象的后果，轻则观测失败，重则损坏仪器甚至造成安全事故。然而，无论是多么先进的安保软件都有失灵的时候，所以，天文台现场负责人的存在就显得尤为必要，在整个探究过程中，我们深刻认识到了人的重要性，尤其是在初期测试阶段，一定要确保现场有安全负责人员。

明确项目的系统框架，不仅可以在之后的流程节约大量时间，同时也能帮助我们形成缜密的逻辑思维能

力，提高整个项目的效率。

2. 必要软件

明确系统框架后，根据项目的实际情况选择合适的软件。以下是我们选择的软件系统。

(1)观测系统

观测系统主要包括圆顶控制——ASCOM Dome Control、赤道仪控制——Thesky,Tpoint（提高指向精度）、CCD相机控制，滤镜切换——MaxImDL4 / CCDSoft5/FcousMax（自动对焦）和综合控制——ACP4（可将以上控制软件整合为一体）。[2]

(2)网络及监测系统

Windows系统自身带有远程桌面功能，可以直接利用“菜单”中的远程桌面连接，就能轻松实现两台电脑之间的连线。监测系统的界面，也可直接以网页来完成。网页监测具有许多优点，比如操作简单易懂且可以跨平台监测，使用者不必担心电脑系统对于软件的兼容性，同时网页监测也适合学校天文台进行开放性展示。

(3)安全系统

安全系统对于硬件方面的要求较高，对实时情况的监测依赖于硬件精确的感应。除了气象观测监控方面的需求外，不能忽视一些基础的安全措施，电源控制就是其中之一，校园天文台的远程控制算得上一个较大型的用电项目，如果电源保护不当，那么将使整个观测计划无法正常进行下去。为了保证观测时间内的电源正常，“看门狗”（Watchdog Card）软件可以使天文台中的各项仪器在断电时自动归位，最好设置专门的现场安全负责人。

3. 测试实验

(1)打开The SKY6软件，选择Telescope=＞Link＝＞Establish，连接上望远镜和圆顶，屏幕会自动跳出圆顶控制面板，选择简体中文。设置圆顶控制面板，自动跟踪和随动打勾。在圆顶控制面板中点击打开圆顶（如图1），等待圆顶天窗打开后再进行下一步操作。

(2) 左键在The Sky6软件星图中选取想追踪的目标，在跳出的窗口中点击Slew确定。天文望远镜和圆顶会自动转向所对目标，如果目标不是在正中，可以利用圆顶控制面板中的手动调整，并且可以通过下拉菜单进行速度选择（如图2）。最后结束观测时点击零位，返

图1 主界面和圆顶控制面板

图2 主界面和圆顶调整面板

回零位。

三、总结反思

经过校内外老师同学的共同探索，星海实验中学天文台远程控制项目的准备工作已处于收尾验收阶段，虽然关于如何录像、拍摄还有待于进一步研究，但整体的框架已经初具规模。我们在同行的经验基础上不断学习，不断探索，相信我们有能力根据校园的实际情况，开创一套适合于自己校园的远程控制观测计划，并运用于实际观测，充分地发挥利用远程控制项目的优势。在整个探索活动中，不仅仅提升了我们对天文观测领域的认识，也对培养我们的创新思维和实践能力有极大的帮助。

[1] 胡企千.望远镜技术与天文测天[M].南京∶东南大学出版社,2014.

[2] 姚建明.天文知识基础：你想知道的天文学(第2版)[M].北京∶清华大学出版社,2008.

（责任编校：方琦）

*资助项目：中国教育学会地理教学专业委员会2014年普通高中地理研究性学习项目（项目编号GEORBL201412）；苏州市教育科学重点项目“基于乡土地理案例教学模式实践研究”（项目编号130301065）。金爱春为本文通讯作者。