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문제 정의
- 그리고는 위치와 속도의 정보를 망원경의 모터를 제어하는 운동제어카드에게 전달한다. 운동제어카드 동작부는 명령받은 위치와 속도를 통해 망원경을 동작시키며 0.003deg (10.8호초) 이하의 정확도로 작동이 되면 곧바로 상태신호를 통해 운영자용 컴퓨터에게 결과를 보고한다.
가설 설정
- 5초 정도 된다. 망원경 제어 컴퓨터는 명령을 준 시간, 위치, 속도 정보를 운동제어 카드에게 주고, 운동제어 카드는 명령을 받는 시간의 사이는 등속운동으로 가정하여 망원경을 제어한다. 천체의 움직임은 85도 이상에서 1.
제안 방법
- 새로운 관측 시스템은 운영자용 컴퓨터의 역할이 망원경 제어 컴퓨터와 분광기 제어 컴퓨터에게 어느 정도 넘겨진 방식이다. 우선 운영자용 컴퓨터가 위치 정보를 망원경 제어 컴퓨터에게 전달하는 방식으로부터 생기는 오차를 줄이기 위해 관측 위치 계산을 망원경 제어 컴퓨터가 직접 계산하도록 하였다. 동시에 분광기 제어 컴퓨터에게도 OTF 관측 정보를 넘겨주어 운영자용 컴퓨터로부터 제어 명령을 받지 않고 망원경 제어 컴퓨터로부터 오는 비트 신호를 읽어서 분광기를 제어하도록 하였다.
- 우선 운영자용 컴퓨터가 위치 정보를 망원경 제어 컴퓨터에게 전달하는 방식으로부터 생기는 오차를 줄이기 위해 관측 위치 계산을 망원경 제어 컴퓨터가 직접 계산하도록 하였다. 동시에 분광기 제어 컴퓨터에게도 OTF 관측 정보를 넘겨주어 운영자용 컴퓨터로부터 제어 명령을 받지 않고 망원경 제어 컴퓨터로부터 오는 비트 신호를 읽어서 분광기를 제어하도록 하였다. 새로운 시스템에 대한 설명은 아래에 기술하였다.
- 이러한 환경을 구현하기 위해 RT-Linux 모듈을 사용하였다. 이를 통해 망원경 제어 컴퓨터와 분광기 제어 컴퓨터의 시간동기화를 시켰고, 자기 상관형 분광기 또한 OTF 방식에서의 연속적인 데이터 처리가 가능하도록 제어하였다.
- 이는 운동제어카드로부터 오는 신호에 대해 시각 동기화가 잘 되었다고 볼 수 있다. 이를 바탕으로 RT-Linux의 프린터 포트 입출력 모듈을 통해 자기 상관형 분광기와 VFC를 제어함으로써 망원경 제어 컴퓨터와 분광기 제어 컴퓨터의 시간동기화가 이루어지도록 하였다.
- · 망원경의 지향 정밀도 : 망원경이 명령한 값에 대해 실제 어느 정도 따라가고 있는지를 확인하였다. 우선 망원경 제어 컴퓨터와 운동제어카드간의 통신주기의 타당성을 살피고 지향 정밀도가 얼마나 정확한지를 계산하였다.
- 우선 망원경 제어 컴퓨터와 운동제어카드간의 통신주기의 타당성을 살피고 지향 정밀도가 얼마나 정확한지를 계산하였다.
- · 자기 상관형 분광기와 VFC의 동기화 실험 : 자기 상관형 분광기와 VFC가 별도의 데이터 수집 장치이기때문에 자기 상관형 분광기가 얻는 데이터와 VFC가읽는 값이 같은 데이터인지를 확인하였다.
- OTF가 제대로 구현되는지를 보기위해 연속전파관측과 스펙트럼 관측을 수행하였다. 연속전파 관측은 달을 대상으로 하였고 스펙트럼 관측은 초신성 잔해 G78.
- 관측을 수행하였다. 연속전파 관측은 달을 대상으로 하였고 스펙트럼 관측은 초신성 잔해 G78.2+2.7의 북쪽 영역의 일부를 기존 방식과 OTF 방식으로 관측하여 비교하였다.
- 그리고 운동제어카드는 현재의 위치 값을 2nd FIFO를 통하여 망원경 제어 컴퓨터에게 전달하게 되어있다. 이를 검증하는 실험으로 120 호초/s 의 속도로 움직이게 하여 OTF 방식으로 달을 관측하였다. 그림 5는 OTF 관측을 하는 동안 명령 값에 대한 실제 값과의 차이를 보인 그림이다.
- 그런데 VFC와 자기 상관 분광기는 별도의 장비이며 이번에 VFC가 자체 제작된 것이므로 두 기기가 같은 데이터를 동시에 처리하는가를 살펴 볼 필요가 있다. 이 실험을 위해 달을 대상으로 연속전파 관측을 수행하여 자기 상관형 분광기와 VFC의 측정값이 달의 양 끝 부분에 대해서 같이 변화하는 가를보았다. 그림 6은 달을 관측하였을 때 자기 상관 분광기와 VFC로 읽은 전압 값을 나타낸 것인데 VFC는 별도의 회로들로 만든 것이어서 값이 자기 상관 분광기의 값보다 오차가 큰 편이다.
- 즉 샘플링 된 위치가 스캔 방향으로 촘촘한 규칙적인 분포를 갖게 되는데 이런 규칙적인 격자 구조의 경우 콘볼루션에 의해 인공적인 형상이 만들어 지는 효과는 거의 무시할 수 있다. GILDAS 패키지 중 CLASS에는 GRID라는 명령을 통해 데이터를 처리하도록 하였다. 결과적으로 OTF 관측 결과는 관측 시간의 차이 때문에 잡음이 많아 보이지만 분자운의 모습을 잘 재현하는 것을 알 수 있었다.
- OTF 관측 방식의 중요 부분인 시각동기화는 RT-Linux 기반의 프로그램을 만들어서 구현하였다. 달과 초신성 잔해에 대해 연속전파와 스펙트럼 모드로 OTF 관측을 수행하여 기존의 관측 방식으로 얻은 것과같은 전파지도를 얻을 수 있었다.
- OTF 관측 방식의 중요 부분인 시각동기화는 RT-Linux 기반의 프로그램을 만들어서 구현하였다. 달과 초신성 잔해에 대해 연속전파와 스펙트럼 모드로 OTF 관측을 수행하여 기존의 관측 방식으로 얻은 것과같은 전파지도를 얻을 수 있었다. 이를 통해 OTF 모드로 성공적으로 망원경을 제어할 수 있음을 확인하였고, 또한 관측 시간의 손실을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
대상 데이터
- 개발된 OTF 관측 모드가 제대로 작동하는지를 검증하기 위해 먼저 월령 19.6인 달의 연속전파를 관측하였다. 그림 8은 달을 1º×1º 크기로 관측한 결과이다.
성능/효과
- 3절에서는 주로 OTF 구현을 위해 SRAO 망원경 제어와 자료획득을 동기화시키는 방법에 대해 기술하였다. 그리고 4절에서는 SRAO 망원경을 이용해 달과 초신성 잔해를 관측하여 개발된 OTF 관측 모드를 테스트하고, 관측결과를 전통적인 방식으로 한 것과 비교하여 OTF 방식의 우수성을 보였다.
- 현재 분광기 제어 컴퓨터에서 입력되는 자료획득 신호에 대한 자료 처리 반응 시간을 확인한 결과 20μsec 정도의 지연을 갖고 그 분산도는 지연 시간에 비해 작은 값을 가졌다. 이는 운동제어카드로부터 오는 신호에 대해 시각 동기화가 잘 되었다고 볼 수 있다.
- 망원경 제어 컴퓨터는 명령을 준 시간, 위치, 속도 정보를 운동제어 카드에게 주고, 운동제어 카드는 명령을 받는 시간의 사이는 등속운동으로 가정하여 망원경을 제어한다. 천체의 움직임은 85도 이상에서 1.8 호초/s 이상으로 급격히 변화하였고 그 이하에서는 급격히 줄어들어 1.1 호초/s , 이하의 변화율을 보임을 알았다. 이는 현재 망원경 제어 컴퓨터와 운동제어카드사이의 전송 시간을 볼 때 4 호초 미만의 위치 변화를 보이며 100GHz에서 SRAO 망원경의 빔 크기가 112±2호초 (Koo et al.
- 2%이내의 오차를 주게 된다. 이를 고려하여 통신 주기를 더 줄일 것인가에 대한 생각이 필요한데 현재 1.5초 이내의 통신 주기를 주었을 때 오히려 두 프로세서 간의 통신오류가 잦아짐을 확인하였다. 그리고 85도 이상에서는 천체의 움직임이 매우 크게 변하므로 오히려 85도 이상의 관측을 피하는 것이 더 낫다는 결론을 내릴 수 있었다.
- 5초 이내의 통신 주기를 주었을 때 오히려 두 프로세서 간의 통신오류가 잦아짐을 확인하였다. 그리고 85도 이상에서는 천체의 움직임이 매우 크게 변하므로 오히려 85도 이상의 관측을 피하는 것이 더 낫다는 결론을 내릴 수 있었다.
- 그림 8은 달을 1º×1º 크기로 관측한 결과이다. 표 4와 같이 1º×1º의 3600개의 점에 해당하는 영역을 점 당 1초씩 관측한 경우 OTF 관측 방식이 관측 효율이 더 좋다는 결론을 얻었다. 기존 방식의 경우는 망원경의 관측 위치 간의 이동으로 인한 지연 시간과 컴퓨터간의 정보 전달로 인한 지연으로 점 당 평균 2.
- GILDAS 패키지 중 CLASS에는 GRID라는 명령을 통해 데이터를 처리하도록 하였다. 결과적으로 OTF 관측 결과는 관측 시간의 차이 때문에 잡음이 많아 보이지만 분자운의 모습을 잘 재현하는 것을 알 수 있었다.
- 달과 초신성 잔해에 대해 연속전파와 스펙트럼 모드로 OTF 관측을 수행하여 기존의 관측 방식으로 얻은 것과같은 전파지도를 얻을 수 있었다. 이를 통해 OTF 모드로 성공적으로 망원경을 제어할 수 있음을 확인하였고, 또한 관측 시간의 손실을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
후속연구
- OTF 관측 방식이 구현되었다. SRAO 6미터 망원경은 광역 관측에 주로 많이 사용되고 있으므로 OTF 관측 방법을 활발히 이용하여 관측 효율을 높일 수 있을 것이다. 또한 이 연구는 OTF 관측 방식으로 만들어진 데이터를 효율적으로 처리하는 시스템을 구죽하거나, 보다 정밀한 눈금조정을 할 수 있는 개량된 OTF 관측 방법을 개발하는데 밑받침이 될 수 있을 것이다.
- SRAO 6미터 망원경은 광역 관측에 주로 많이 사용되고 있으므로 OTF 관측 방법을 활발히 이용하여 관측 효율을 높일 수 있을 것이다. 또한 이 연구는 OTF 관측 방식으로 만들어진 데이터를 효율적으로 처리하는 시스템을 구죽하거나, 보다 정밀한 눈금조정을 할 수 있는 개량된 OTF 관측 방법을 개발하는데 밑받침이 될 수 있을 것이다.
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