آزمایش ربات های تلسکوپ کوچک تغییرات طراحی را نشان می دهد که می تواند نقشه های کهکشان ها را بهبود بخشد

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

ستاره شناسان میلیاردها ستاره و صدها میلیارد کهکشان را فهرست بندی کرده اند. ما هزاران سیاره را پیدا کرده ایم که به دور ستاره ها می چرخند. ما همچنین می‌توانیم مکان نشستن کهکشان‌ها را ترسیم کنیم و چگونگی تغییر جهان در طول زمان را ردیابی کنیم.

جهان همچنین دارای اجسامی است که خیلی کم نور، خیلی دور یا خیلی شلوغ هستند که نمی توان به راحتی مطالعه کرد. صرف عکس گرفتن از یک کهکشان تنها بخش هایی از داستان آن را به ما می گوید.

وقتی به تصاویر نفس گیر از کیهان نگاه می کنیم، به ندرت محدودیت های پنهان تلسکوپ هایی را که آنها را تولید کرده اند می بینیم. حتی بهترین تلسکوپ ها دارای نقاط کور مکانیکی هستند که می تواند باعث شود کهکشان های کلیدی را از دست بدهند. اگر این اهداف از دست رفته را نادیده بگیریم، می توانند بر درک ما از چگونگی تکامل کهکشان ها و سایر اجرام کیهانی در طول زمان تأثیر بگذارند.

مقاله جدید ما که در مجله Astronomical منتشر شده است، یک ابزار کامپیوتری را ارائه می دهد که نشان می دهد چگونه طراحی ابزار می تواند این محدودیت های سخت افزاری را برطرف کند. این مدل نحوه کار ربات‌های تلسکوپ کوچک را مدل‌سازی می‌کند تا بتوانیم اهداف از دست رفته را شناسایی کرده و با دقت بیشتری از کیهان نقشه‌برداری کنیم.

نجوم مدرن فقط مربوط به ستارگان و کهکشان‌ها نیست.

در عوض، دانشمندان پیمایش های عظیمی را برای اسکن چندین نواحی بزرگ از آسمان طراحی می کنند. هرچه این بررسی‌ها بزرگ‌تر باشند، یادگیری نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها، چگونگی رشد کهکشان‌ها و چگونگی تغییر جهان در طول زمان آسان‌تر است.

تلسکوپ‌های مدرن پیمایش کیهانی از هزاران ربات کوچک برای قرار دادن فیبرهای نوری استفاده می‌کنند که نور ستاره‌ها و کهکشان‌های دور را جمع‌آوری می‌کنند. تلسکوپ‌های آینده قصد دارند از بیش از 20000 دستگاه به طور همزمان استفاده کنند.

فیبر نوری هر روبات نور را از یک ستاره یا کهکشان دور به ابزاری به نام طیف‌نگار چند شیء هدایت می‌کند. این نور را تقسیم می کند تا به ستاره شناسان نشان دهد که کهکشان از چه چیزی ساخته شده است و چقدر از آن دور است.

ربات های کوچک می توانند کار بزرگی انجام دهند، اما محدودیت های فیزیکی دارند. اگر خیلی نزدیک شوند، می توانند به یکدیگر برخورد کنند. در بخش‌های شلوغ آسمان که کهکشان‌ها در خوشه‌های متراکم نزدیک به هم قرار دارند، روبات‌ها می‌توانند از اتاق خارج شوند.

در نتیجه، سیستم برای جلوگیری از تصادف از برخی کهکشان‌ها می‌گذرد. این کهکشان های گم شده می توانند نقاط کور ایجاد کنند. اگر از این داده های مغرضانه استفاده کنیم، نقشه های ما می توانند پاسخ های گمراه کننده ای در مورد جهان به ما بدهند.

برای ایمن نگه داشتن ربات ها، مهندسان قوانین سختگیرانه ای را برای فضای بین پایه های ربات (به نام pitch)، اینکه هر ربات چقدر می تواند در اطراف پایه خود حرکت کند (به نام شعاع گشت) و فاصله ایمنی که دو روبات باید حفظ کنند تا با هم تماس نگیرند (به نام شعاع حذف) تعیین می کنند.

برای درک اینکه چگونه این محدودیت‌ها نقاط کور را معرفی می‌کنند، مطالعه جدید ما یک ابزار کامپیوتری اثبات مفهوم را معرفی می‌کند که قبل از روشن شدن تلسکوپ به عنوان یک محل آزمایش عمل می‌کند.

نرم افزار ما می تواند ترکیبات بسیاری از سیستم های ربات و اهداف نجومی را آزمایش کند. این شبیه ساز پرواز برای تلسکوپ ها عمل می کند. این فرآیند حرکت یک ربات را برای قرار دادن فیبر نوری خود برای مشاهده بسیاری از اهداف طی بازدیدهای مکرر از آسمان تقلید می کند.

این ردیابی می‌کند که سیستم تا چه حد فیبرها را به اهداف اختصاص می‌دهد که به آن راندمان تخصیص می‌گویند. همچنین تعداد کل کهکشان‌هایی که در طول زمان مشاهده شده‌اند را ردیابی می‌کند که به آن کامل بودن بررسی می‌گویند.

در مطالعه خود، آزمایش هایی را با استفاده از مشخصات تلسکوپ های واقعی انجام دادیم. نتایج ما سه قانون کلیدی را نشان داد.

اول، تنظیم کوچکترین گام، یا استفاده از بالاترین تراکم فیبر، بهترین کامل بودن و کارایی را می دهد.

دوم، هنگامی که زمین ثابت است، افزایش فاصله یک ربات بهترین راه بعدی برای بهبود تخصیص فیبر است.

سوم، کوچکتر کردن شکاف ایمنی نیز به جلوگیری از اهداف از دست رفته کمک می کند، اما تأثیر کمتری نسبت به تغییر دسترسی ربات دارد.

ابزار ما شکاف بین اهداف علم و محدودیت های ماشین را پر می کند. با آزمایش زودهنگام این قوانین، اخترشناسان می‌توانند محدودیت‌های فناوری را هنگام طراحی ابزارهای جدید شناسایی و برطرف کنند. مهندسان می‌توانند از کد ما برای آزمایش ایده‌های ابزارهای آینده قبل از صرف میلیون‌ها دلار برای ساخت آنها استفاده کنند.

هنوز بخش زیادی از کیهان وجود دارد که ما هنوز نقشه برداری نکرده ایم. نقشه های آینده کیهان به چیزی بیش از آینه های تلسکوپ غول پیکر بستگی خواهند داشت. آنها همچنین به ابزارهای رایانه ای هوشمند نیاز دارند که میزان دید واقعی تلسکوپ ها را بهبود می بخشد.

گاهی اوقات، نقشه برداری از کل جهان با گرفتن هزاران ربات کوچک برای حرکت دقیقا به روش درست شروع می شود.

Ummee T. Ahmed و همکاران، مدلسازی مشخصات فنی برای ابزارهای طیف‌سنجی چند شیء آینده، مجله Astronomical (2026). DOI: 10.3847/1538-3881/ae9d7a

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.