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20 de septiembre de 2017

GTCdigital

Todo sobre el GTC

Cómo funciona

El sistema de control

Una de las innovaciones introducidas en el GTC es su avanzado sistema de control. Es el “cerebro central” que controla todos los subsistemas, un conjunto que debe trabajar de forma coordinada.

El sistema de control se encuentra distribuido físicamente en las instalaciones del GTC y consistirá en una serie de computadores, equipos electrónicos, sensores y actuadores interconectados. Estos elementos serán responsables del control directo de los diferentes subsistemas del GTC.

La responsabilidad del sistema de control es el control y monitorización de estos subsistemas y proporcionar una interfaz de usuario homogénea, es decir, plasmar en un solo punto toda la información que se recibe y hacer más fácil su manejo.

El sistema de control será responsable de tareas tan importantes como la planificación de observaciones, el archivo de los datos, o incluso el análisis de la calidad de esos datos, para lo cual existirá un número de estaciones de trabajo conectadas a través de una o más redes de área local, las cuales proveerán acceso a un grupo de servicios centralizados (por ejemplo, catálogos, archivos).

Al margen de la complejidad inherente al control de cualquier tipo de gran instalación como es el GTC, uno de los factores que han marcado el diseño de su sistema de control ha sido la incorporación de las nuevas tecnologías y la posibilidad de su constante actualización, ya que el método adoptado permite una constante puesta al día en cuanto a las novedades que vayan apareciendo en el mercado a lo largo de la vida operativa del GTC.

MÓDULOS DEL SISTEMA DE CONTROL

 

Interfaz gráfica (Inspector ) : Permite operar el telescopio desde la sala de control o desde la base a nivel del mar, tanto a los astrónomos como a los ingenieros especialistas. Facilita acceder de manera uniforme a toda la información generada en el telescopio.

Planificador de observaciones (Scheduler) : Es una herramienta que utilizan los astrónomos de soporte para realizar planes de las observaciones a largo, medio y corto plazo. La planificación a corto plazo, permite reaccionar en tiempo real a las condiciones atmosféricas

Sistema de gestión de las propuestas de observación (OPMS, Observation Proposal Management System) : Esta herramienta permite a los astrónomos definir las propuestas de observación que quieren realizar en el telescopio. Esta descripción es utilizada después por el Planificador para asignar una hora de observación concreta a las propuestas aceptadas.

Secuenciador (Sequencer) : Permite ejecutar una observación de forma automática a partir de la descripción generada con el Sistema de gestión de propuestas de observación. El Secuenciador se encarga de coordinar todos los subsistemas de forma que juntos ejecuten las tareas necesarias para obtener los datos científicos correspondientes a una observación.

Sistema de procesamiento de datos (Data Factory) : Este sistema permite procesar todos los datos, tanto de ingeniería como científicos, obtenidos por el telescopio y sus instrumentos. Estos procesos permiten comenzar con el análisis científico de los datos. Una vez terminada la puesta en marcha se estima que el GTC generará un volumen de datos de más de 1 Terabyte anual. 

Sistema de gestión del archivo de datos (DAM, Data Archive Management System):Este sistema permite consultar y acceder a los datos científicos del GTC a los astrónomos que han realizado sus observaciones. Una vez que ha finalizado el periodo de propiedad exclusiva pueden ser también consultados por otros astrónomos.

Servicios comunes (Common Services): Provee la infraestructura básica para el funcionamiento de los otros subsistemas de control, e.g.: gestión de alarmas, gestión de mensajes, gestión de configuraciones.

Supervisor del sistema (System Supervisor): Vigila en todo momento que todos los computadores y sistemas embebidos de control funcionen adecuadamente. También permite el arranque y parada de todo el telescopio de forma automática, así como la transición entre los modos de mantenimiento y observación.

Sistema de enclavamientos y seguridad (Interlock and Safety System): Evita que se produzcan situaciones de peligro en la interacción entre diferentes subsistemas.

Sistema de apuntado y óptica activa (Observing Engine): A partir de modelos de cómo se desplazan las estrellas en el cielo, permite apuntar los ejes del telescopio con precisión y seguir los objetos celestes mientras se mueven. Simultáneamente, a partir de la información generada por el Sistema de Control de Adquisición y Guiado, calcula la posición óptima de los diferentes elementos ópticos. En este cálculo se utilizan modelos que tienen en cuenta las deformaciones de las diferentes estructuras a causa de la gravedad o los cambios de temperatura.

Sistema de control de los ejes principales (MACS, Main Axis Control System): Controla y monitoriza los ejes de acimut, elevación y rotadores de campo (uno por cada estación focal), los cojinetes hidrostáticos, y los contrapesos. Una red de sensores de temperatura permite monitorizar y corregir el comportamiento del telescopio debido a las variaciones de temperatura.

Sistema de control de la cúpula (DCS, Dome Control System) : Controla y monitoriza los movimientos de rotación de la cúpula, las 2 compuertas de observación, la pantalla antiviento y las 32 compuertas de ventilación de la cúpula.

Sistema de control de la obra civil (CWCS, Civil Works Control System) : Controla y monitoriza la temperatura en la cámara del telescopio, el sistema de climatización del edificio y monitoriza el estado de las instalaciones eléctricas.

Sistema de control del espejo primario (M1CS, Primary Mirror Control System) : Controla los siguientes elementos de campo: 216 sensores y 108 actuadores para modificar la posición de cada segmento con respecto a los adyacentes, 216 células de carga y 216 motores para modificar la forma individual de los segmentos, 216 sensores de temperatura para monitorizar el comportamiento térmico del espejo. En total 972 elementos de campo para asegurar que la superficie del espejo primario es en todo momento la óptima. Este sistema permite monitorizar la posición de todos los segmentos 200 veces por segundo y modificar su posición 50 veces por segundo.

Sistema de control del espejo secundario (M2CS, Secondary Mirror Control System) : Controla un hexápodo con 5 grados de libertad. Este sistema es movido 40 veces por segundo para corregir el movimiento de las estrellas.

Sistema de control del espejo terciario (M3CS,Tertiary Mirror Control System): Controla los movimientos de rotación y aparcado del espejo, necesarios para dirigir la luz recibida del espejo secundario hacia las diferentes estaciones focales.

Sistema de control de Adquisición y Guiado (AGCS, Acquisition and Guiding Control System) : Hay uno de estos sistemas por cada estación focal. Este sistema permite controlar los motores de las 2 mesas giratorias y los 2 brazos articulados que permiten posicionar un sensor CCD en el campo de visión del telescopio. Cada uno de estos brazos posee varios detectores ópticos que después del procesamiento adecuado, permiten obtener la información necesaria para controlar de forma activa la óptica del telescopio, e.g. el movimiento de las estrellas es medido 200 veces por segundo para así poder calcular los movimientos del espejo secundario.

Sistema de Control del instrumento de verificación (CICS, Commissioning Instrument Control System) : Controla y monitoriza los mecanismos del instrumento de verificación así como su sistema de Adquisición de datos.

Sistema de control del modulo de calibración (ICMCS): Controla el encendido y apagado de las lámparas de calibración así como los movimientos de un espejo parabólico usado en la calibración de los instrumentos científicos.

Sistema de monitorización de condiciones ambientales (EMCS): Realiza la lectura de todos los sensores de humedad, temperatura y viento instalados dentro de la cámara del telescopio. Además, también lleva a cabo la lectura de los sensores de la estación meteorológica situada en el exterior de GTC.

Sistema de control de los instrumentos científicos (ICS, Instrument Control System) : Cada instrumento científico lleva asociado al Sistema de Control sus mecanismos y el sistema de Adquisición de datos.

Todos estos sistemas constituyen una red de aproximadamente 35 computadores embebidos con su electrónica asociada y 15 estaciones de trabajo y servidores unidos por varios kilómetros de fibra óptica y un sofisticado sistema de comunicaciones.