На початку 1990-х Україна мала чи не найбільший потенціал серед пострадянських країн у багатьох сферах науки і промисловості, проте на даний момент через відсутність ефективної інноваційної політики майже втрачено час та можливості для старту широкомасштабного розвитку як галузевої, так і фундаментальної науки. Сьогодні українська частка на світовому ринку високих технологій складає лише 1 %. Тоді як східно-азіатські країни за 15 років вирішили питання розвитку, у нас тільки починаються такі рухи, і то без особливої підтримки державою та великим бізнесом. Відомий постулат про пріоритетність розвитку науки в глобальному суспільстві не знаходить достатнього розуміння в Україні, хоча вже багато разів у світовій історії підтвердилися слова В.І.Вернадського: „Той народ, який зуміє найповніше, найшвидше, найдосконаліше оволодіти новим, що відкривається у Людському житті  знанням, досконало розвинути і докласти його до свого життя, – отримає ту могутність, використання якої на загальне благо є головним завданням будь-якої розумної державної політики” [4].

     Окрім того, в Україні, як і в інших країнах, спостерігається спад зацікавленості молоді до вивчення природничих наук. Це пов‘язано як з переорієнтацією нашого суспільства на ринкові відносини, так і з відсутністю сучасної матеріальної бази для практичних робіт з природничих наук, зокрема з фізики та астрономії. Тільки деякі школи в Україні мають серед навчальних засобів складні прилади (спектрографи, телескопи, тощо), і мало який школяр уявляє собі роботу на сучасних електронних мікроскопах чи, тим паче, ядерних прискорювачах. З іншого боку, інформація про роботу в науковій сфері часто подається як щось недосяжне для школярів та широкого загалу населення, і це не сприяє зацікавленості молоді до дослідницької діяльності.

     Існує декілька моделей інноваційного розвитку [1], також і щодо організації освіти та науки [4]. Базисні інновації передбачають створення принципово нових продуктів чи процесів, які не мають аналогів. В процесі впровадження базисних інновацій виникають покращуючі інновації, для яких є характерним якісне покращення вже існуючих продуктів чи процесів. Сьогодні, коли Інтернет є у багатьох школах і закладах, а розвиток приладів зарядового зв’язку (ПЗЗ) забезпечує відносно легку передачу зображень, з’явилась, зокрема, і можливість для участі у безпосередніх астрономічних спостереженнях всіх зацікавлених, при цьому не потрібно мати телескоп у кожній школі чи місті. Аналогічним чином сучасні наочні засоби можуть бути впроваджені і для інших галузей фізики, де для експериментів використовуються складні прилади. Отже, одним з основних напрямків науки має стати її широка пропаганда.

Інноваційний старт мереж малих телескопів

      В Україні є широке поле для застосування можливостей інноваційних моделей. Оскільки матеріально-технічна база освіти і науки занедбана через відсутність коштів протягом більше ніж 15 років, автори поставили собі за мету знайти відносно недорогий шлях впровадження нових технологій та приладів в практику астрономічних спостережень у поєднанні їх з навчальним процесом.

     В світовій астрономічній практиці вже понад 20 років широко використовуються автоматизовані спостережні комплекси на основі малих телескопів з апертурами від 10 см до 2 м. Досвід аматорів та вчених показує, що за допомогою навіть невеликих телескопів  можна проводити ефективні дослідження в багатьох галузях астрономії [10], зокрема, у тих, які потребують швидкого старту спостережень.

     Проекти, подібні до ROTSE, ASAS, TASS та інших, сприяли знаходженню тисяч нових змінних зірок, відстеженню оптичного післясвітіння спалахів випромінювання космічних гамма-джерел, відкриттю  й спостереженню затемнень зірок планетами, що кружляють навколо них. Критичним елементом таких спостережних програм є повна автоматизація апаратних засобів і програмного забезпечення ЕОМ. Малі інструменти, що працюють у режимі реального часу, можуть створити підґрунтя для оперативного підключення великих телескопів до спостереження непередбачених та/або швидкоплинних явищ.

     Проект „Українcька синхронна мережа Інтернет-телескопів” (скорочена назва “UNIT”), який було розпочато наприкінці 2006 року двома інститутами Національної академії наук України та Київським нацiональним унiверситетом iм. Тараса Шевченка за підтримки Науково-технологічного центру в Україні (НТЦУ) та НАН України, які відповідно до Угоди про співробітництво між НАН України та (НТЦУ) за “Програмою цільових досліджень та розвиваючих ініціатив” надали грант № 4134. Він має своїм завданням не лише забезпечити роботу вчених на сучасних малих автоматизованих телескопах, але і відкрити університетам та школам широкий доступ до практичного навчання, що буде сприяти підвищенню зацікавленість молоді у вивченні природничих наук.

Використання нових методів дослідження космосу

      Основною відмінною рисою мережі UNIT є синхронна робота кількох віддалених телескопів й використання автоматичних телескопів та спеціального програмного забезпечення. Це дозволяє вивчати більш широкий клас проблем у порівнянні з роботою на одному телескопі. Мережа використовує GPS-технологію для спостережень у синхронному операційному режимі. Одночасні спостереження з віддаленими телескопами можуть бути прив’язані до шкали часу UTC з точністю до 1 мкс. Це відкриває унікальну можливість для вивчення змінності небесних тіл з ультракоротким періодом [6].

     Синхронний моніторинг блиску небесних тіл з двома віддаленими телескопами, який виконувався авторами проекту раніше, привів до виявлення короткочасних спалахів у деяких галактиках. Зокрема, спостереження ядра галактики NGC7331, проведені одночасно на телескопах обсерваторії Терскол і в КрАО 19 вересня 2004, 18:27:28 UT, показують спалах блиску тривалістю декілька сотих часток секунди з амплітудою близько 0.4 зоряної величини у смузі B. Також моніторинг галактики NGC1068 виявив короткий спалах тривалістю приблизно 1 с [8]. Короткочасні спалахи блиску безпосередньо пов’язані з фізичними процесами в околицях компактних об’єктів. Відкриття таких подій може дати унікальну інформацію про чорні діри у центрах галактик або щільних кульових скупчень.

     Синхронні спостереження спалахуючих зірок  за участю авторів проекту сприяли відкриттю нового, невідомого раніше ефекту, а саме швидких коливань блиску зірок під час спалахів [7, 9]. Таким чином, нові методологічні підходи, що лежать в основі проекту Синхронної Мережі Телескопів, підтверджують свою високу ефективність при дослідженні швидких процесів у зірках.

     Наступний інструментальний підхід базується на використанні методів швидкої спектроскопії зірок у режимі синхронного моніторингу. Телескопи Мережі в майбутньому планується оснастити спектрографами з низькою роздільною здатністю. Це дозволить вивчати швидкі зміни як у безперервному спектрі, так і в спектральних лініях небесних тіл одночасно. Відзначимо, що швидкісна спектроскопія зірок у режимі синхронного моніторингу з кількома віддаленими телескопами є оригінальною ідеєю авторів проекту [5]. Швидкі зміни в спектрі дають можливість будувати спектроскопічні моделі спалахів зірок та інших транзиєнтів, які не потребують інформації про профілі спектральних ліній.

     Новим інструментальним підходом для українських астрономів є також дистанційне керування роботою Мережі через веб-інтерфейс із використанням Іnternet-зв’язку. Це дозволить широкому колу користувачів одержувати дані астрономічних спостережень у режимі реального часу (on-lіne).

 Основні етапи розбудови мережі UNIT

      До завдань, що мають бути вирішені під час виконання проекту UNIT, належать:

1. Cтворення станцій астрономічних спостережень.

Один з пунктів мережі знаходиться на українській високогірній обсерваторії Терскол (Північний Кавказ, 3100м над рівнем моря), яка функціонує під егідою Мiжнародного центру астрономiчних та медико-екологiчних дослiджень (МЦАМЕД) НАН України. Другий пункт буде розташовано на території України під опікою Головної  астрономічної обсерваторії (ГАО) НАН України  та Київського нацiонального унiверситету iм. Тараса Шевченка (КНУ). Передбачається також задіяти в мережі третій телескоп, який створюється в Астрономічній обсерваторії Львівського національного університету імені Івана Франка.

До штатного обладнання астропунктів мають входити: малі автоматизовані телескопи, оптичні ПЗЗ-камери, GPS приймачі та Інтернет зв’язок.

Спостережні пункти Українcької синхронної мережі Інтернет-телескопів  UNIT.

2. Синхронізація роботи мережі

Для спостережень небесних тіл телескопами мережі у синхронному операційному режимі  використовується GPS-технологія, яка забезпечує точний час у всесвітній шкалі координованого часу  UTC [2]. На основі існуючих систем точного часу фотометричних комплексів, що працюють на базі GPS-приймачів Acutime 2000, створюються необхідні апаратні та програмні засоби для прив’язки спостережних даних до UTC з необхідною для досліджень точністю (не гірше 1 мкс).

      Для забезпечення синхронної роботи мережі і виконання спостережних завдань на основі технічних бібліотек обладнання та наданого разом з ними програмного забезпечення розробляються керуючі програми для апаратури, веб-порталу мережі, для збору і передачі даних, тощо.

3. Створення Інтернет-сторінки

Ключовим моментом у функціонуванні мережі є наявність веб-порталу, який забезпечить зв’язок між астропунктами та спостерігачами-замовниками. За допомогою веб-сторінки проводиться реєстрація спостерігачів; також тут розміщується освітня інформація, дані про роботу мережі; проводиться обговорення проблем та обмін досвідом. Крім того, ця сторінка має сприяти поширенню наукових знань серед широкого загалу та пробудження у молоді потягу до дослідницької роботи.

Результати та перспективи  роботи за проектом

 Роботу з малим телескопом Терскольского астропункту було розпочато у 2006 році. Перевірка його роботи під час експериментальних спостережень дала позитивні результати. Телескоп Celestron NexStar GPS з дзеркалом 11” оснащено ПЗЗ-камерою Apogee Alta E47.

     Для другого астропункту придбано телескоп Celestron CGE 1400 XLT  з дзеркалом 14” та ПЗЗ-камеру ROLERA MGi. Проводяться роботи з облаштування павільйонів та налагодження обладнання в ГАО та на обсерваторії КНУ Лісники. Планується вибрати місце для стаціонарного розташування станції в такому районі України, де астроклімат є кращим від київського.

У Львівському національному університеті імені Івана Франка розроблено проект автоматизованого дистанційно керованого через мережу Інтернет телескопа системи Річі-Кретьєна з відносним фокусом f/10 з діаметром дзеркала 80 см. Розпочато його виготовлення. Розроблено також проект цифрового приймача випромінювання на основі КМОН матриці з 14 млн. пікселів.

     Згідно проекту передбачається налагодження безперервної роботи астропунктів та організовується команда спостерігачів, яка забезпечить роботу телескопів. Вирішенню цих завдань сприятиме залучення студентів та аматорів астрономії.

     Наразі розробляється єдина комп’ютерна система для керування телескопом та ПЗЗ- камерою. Після відпрацювання цієї системи та забезпечення віддаленого доступу до телескопів (через веб-портал) автоматизовані телескопи будуть готові до роботи. Наприкінці планується створити роботизовані телескопи з інтерактивним режимом у реальному часі. При цьому також має бути створена автоматизована підсистема визначення погодних умов та підготовки телескопа до спостережень.

Інтернет-сторінка мережі (http://www.unit.univ.kiev.ua) вже відкрита; тут розміщено інформацію про параметри телескопів та ПЗЗ-камер, їхнє місцезнаходження, тощо.

Учасники проекту приділяють велику увагу маркетинговим дослідженням з метою  розвитку проекту, співробітництва з іншими аналогічними проектами за кордоном та залучення державних або комерційних організацій до розширенні мережі. Проводиться пошук інформації про можливість/необхідність заснування станцій астрономічних спостережень в регіонах чи областях України. У майбутньому можливе підключення до мережі UNIT астропункту в Греції за сприяння колег з Арістотелевого університету міста Салоніки.

Заключна частина

 На сьогодні Україна через причини економічного та політичного характеру не має сучасних засобів для астрономічних  спостережень. Також поки що відсутні можливості для інвестування спорудження нових потужних телескопів. У той же час у розвинених країнах світу питання фінансування для реалізації великих проектів часто вирішують окремі люди, які допомагають власними коштами. Так, наприклад, завдяки гранту в 140 млн. доларів від тепер всесвітньо відомого мільярдера Кека було збудовано два 10-м телескопа на Гаваях на висоті понад 4000 м [11].

Особливої уваги заслуговує проект „Телескопи Фолкеса”. За допомогою д-ра Мартіна (Ділл) Фолкеса та його 10 млн. фунтів стерлінгів було збудовано телескопи-роботи з діаметром дзеркала 2 м у двох точках світу – на Гавайських островах та у Північній Австралії [3, 11]. Школярі з усього світу можуть отримати доступ до цих телескопів через Інтернет-портал, оскільки основне завдання цього проекту — активне залучення молоді в науку. Автори цієї програми намагаються довести, що наука може бути захопливою та цікавою не лише для академічних працівників, але і для школярів.

Так само і проект UNIT спрямовано на створення сучасних навчальних засобів на базі мережі Інтернет. За підтримки спонсорів і меценатів цей проект може стати потужним інструментом для прогресу освіти і науки в Україні.

Унікальність проекту UNIT полягає у синхронній роботі двох, а у майбутньому – декількох віддалених малих телескопів. Автори проекту мають досвід у проведенні швидкісної фотометрії на віддалених телескопах з апертурою 0.6-2  м з їх синхронізацією до 1 мкс у шкалі UTC [2]. Подібних досліджень на таких інструментах на даний час ніде у світі не проводять, хоча існує багато мереж телескопів різних розмірів для різних напрямків досліджень. Це створює сприятливі передумови для одержання українськими астрономами актуальних даних про розвиток і перебіг подій у всесвіті.

Таким чином, впровадження запропонованого проекту дозволить істотньо обновити спостережну базу української астрономії, розширить область її застосування. І головне: синхронна мережа Інтернет-телескопів UNIT буде використовуватися для освітніх цілей студентами і школярами, що було неможливо дотепер.

1. Кузнецова І.С. Анализ моделей инновационных систем.- Наука та інновації.- 2006.-Т.2б №3. с.118-126.
2. Романюк Я.О., Святогоров О.А., Жиляев Б.Е. и др. Разработка и внедрение системы точного времени для синхронной сети телескопов – КФНТ (Приложение).- №4.- с. 87-88.
3. Школьники отправляются во Вселенную. „Зеркало недели” №36 (615) 23.09.2006. с. 14.
4. Юлдашев О. Як нам побудувати К-суспільство.- Персонал.- 2006.- №10. с. 52-57.
5. Zhilyaev B.E., Romanyuk Ya.O. Svyatogorov O.A. Principles and Applications of the Synchronous Network of distant Telescopes // Baltic Astronomy, Vol. 12, 2003, pp. 561-567
6. E. Zhilyaev, Ya.O. Romanyuk, O.A. Svyatogorov, et al. Fast colorimetry of the flare star EV Lacertae from UBVRI observations in 2004 – A&A 465, 235-240 (2007)
7. Zhilyaev, B. E., Romanyuk, Ya. O., Verlyuk, et al. Detection of high-frequency optical oscillations on the flare star EV Lacertae // A&A, 2000, v. 364, P. 641-645
8. E. Zhilyaev, Ya.O. Romanyuk, I.A. Verlyuk, et al. Fast Optical Photometry of Galaxies: Observations of Short-Lived Flare Events, In: AGN Variability from X-rays to Radio Waves, C.M. Gaskell, I.M. McHardy, B.M. Peterson, and S.G. Sergeev (eds), ASP Conference Series, Vol. 360, 2006, pp. 61-64.
9. B.E. Zhilyaev, O.A. Svyatogorov, V.K. Tarady, et al.The Synchronous Network of Small Robotic Telescopes (Ukrainian RoboNet. Avant-project) -Izvestia CrAO, Vol. 103, No 3, 2007, p. 169-174
10. http://www.astronews.ru/cgi-bin/newsn.cgi?g=2006&m=10&n=1284
11. http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/244/19.shtml

Українська синхронна мережа інтернет телескопів

Романюк Я.О.,¹ Клещонок В.В.², Жиляєв Б.Е.¹, Годунова В.Г.³, Святогоров О.О.¹, Верлюк І.А.¹, Малинич С.З.⁴, Лук’яник І.В.², Решетник В.М.², Івченко В.М.², Сергєєв О.В.³, Андрєєв М.В.³, Карпов М.В.³, Данилевський В.О.², Лапчук В.П.², Буромський М.І.²

 ¹ Головна астрономічна обсерваторія НАН України, вул. Акад. Заболотного, 27, 03680 Київ, Україна
²Київський національний університет імені Тараса Шевченка, пр-т. Акад. Глушкова 2,  03680 Київ, Україна
³ Міжнародний центр астрономічних та медико-екологічних досліджень НАН України, вул. Акад. Заболотного, 27, 03680, Київ, Україна
⁴Львівський державний університет імені Івана Франка

Ukrainian Synchronous Network of Internet Telescopes

Romanyuk Ya.O., Kleshchonok V.V., Zhilyaev B.E., Godunova V.G., Svyatogorov O.O., Lukyanyk I.V., Reshetnyk V.M., Ivchenko V.M., Verlyuk I.A.,  Malynych S.Z., Sergeev O.V., Andreev M.V., Karpov N.V., Danylevsky V. О., Lapchuk V.P., Buromsky M.I.

Ukrainian Synchronous Network of Internet Telescopes (UNIT) is a joint project of the three scientific organizations: the Main Astronomical Observatory of NASU, the Kyiv Taras Shevchenko National University, and the International Center for Astronomical, Medical and Ecological Research. The UNIT project is based on using small robotic telescopes which are located in Ukraine and in the Northern Caucasus (the Terskol Observatory). The remote telescopes are operated through Internet from a PC at any location. The use of CCD devices and GPS technology allows one to perform synchronous observations of celestial objects up to limiting magnitude of V ~ 19.  A key purpose of the project is twofold: to renew the observational facilities and in that way to enhance the research area, and to educate and train young people with the view of getting them involved in scientific carrier fields.