ObsLogBook : Cahier de coupole numérique

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ObsLogBook

Au sein des observatoires d’astronomie se trouve ce que l’on appelle des « Cahiers de coupole ». Ces cahiers permettent de renseigner toutes les informations importantes qui concernent les sessions d’observations effectuées par l’astronome avec le télescope.

Contexte

On peut ainsi y retrouver, les noms des astronomes avec l’heure d’arrivée, de départ, la météo, mais aussi les problèmes rencontrés pour que les équipes de techniciens interviennent durant la journée afin de garder le télescope opérationnel pour les nuits suivantes. Dans certains cas on y retrouvera également les activités effectuées, à savoir les objets observés ou photographiés.

En parallèle de ce cahier de coupole, les astronomes effectuent ensuite des rapports ou des comptes-rendus scientifiques de missions concernant les observations effectuées.

La Coupole Arago de l’Observatoire de Paris vue de la terrasse. 12

Nécessité de rigueur

Outre ces aspects de recensement des données d’utilisation des télescopes, il y a justement une difficulté qui se présente lorsque l’on fait de l’astronomie en amateur, à savoir le volume de données. Cela survient particulièrement lorsque l’on pratique l’astrophotographie ou la spectroscopie.

Le nombre d’images brutes de la cible, les darks, flats, offset, image de calibration s’accumulent rapidement en fonction du nombre d’observations effectuées, associé à plusieurs formats de données.

Processus de traitement d’image en astrophotographie avec Sirilic. Crédit : Sirilic 1

Il est important également de noter que ces données sont utilisées ou stockées sur différents systèmes d’exploitation (Windows, Linux, MacOS), voir appareils (Cartes SD, Disques Dur, etc..).

Toute cette disparité de données et de supports est potentiellement source d’erreurs, de perte de temps et n’est pas forcément aisée lorsque l’on n’est pas bien organisé !


ObsLogBook : Cahier de coupole numérique

Partant de ce constat, ObsLogBook a été mis en oeuvre afin de faciliter la collecte et le stockage des données. ObsLogBook est ainsi comparable à un cahier de coupole numérique.

Fonctionnalités principales du logiciel ObsLogBook

L’idée de ce logiciel est de récupérer automatiquement les données autant que possible et de les stocker dans une base de données souple en vue des évolutions et des cas d’utilisations futures.

Récupération automatique via INDI

Pour pouvoir récupérer les données lors de l’observation, ObsLogBook récupère les informations du serveur INDI. Voici une brève description de la suite KStars/EKOS/INDI que vous retrouverez également sur l’article suivant : Spectre de Phecda

La suite de logiciels libres Kstars / EKOS /INDI base sur le concept commun de client / serveur. Cette suite est particulièrement utile et efficace. Voici un rapide détail des logiciels qui la compose.

Kstars
Capture d’écran du logiciel KStars

Kstars 2

« KStars est un logiciel libre de planétarium, utilisant l’environnement KDE.
Il permet de représenter le ciel nocturne vu de n’importe quel endroit sur Terre, et à n’importe quelle date. Son catalogue de base comporte tous les objets connus de magnitude inférieure à 8, et le catalogue étendu contient les objets jusqu’à la magnitude 16, soit jusqu’à 100 millions d’étoiles, 13 000 objets du ciel profond (nébuleuses, amas, galaxies), les planètes du système solaire ainsi qu’un grand nombre d’autres objets. » 2 Wikipedia.

EKOS 3

« Ekos est un outil de contrôle et d’automatisation d’observatoire multiplate-forme, Windows, OSX, Linux. Il est plus particulièrement destiné à l’astrophotographie. Il est basé sur une structure modulaire pour réaliser des tâches habituelles d’astrophotographie. Ceci inclut un pointage très précis GOTO grâce à un solveur de réduction astrométrique, la capacité de mesurer et corriger des erreurs d’alignement polaire, l’auto-focus, l’auto-guidage, la capture d’image unique ou de lots d’images avec support de roues à filtres. Ekos est intégré à Kstars. » 3

INDI 4

« La bibliothèque INDI est une collection de programmes conçus pour contrôler l’équipement d’astronome, notamment: Télescopes Caméras: CCD, CMOS et DSLR Dômes Focusers Roues de filtre Spectrographes, Etc.. Il est basé sur le protocole INDI qui est conçu pour prendre en charge le contrôle, l’automatisation, l’acquisition de données et l’échange entre les périphériques matériels et logiciels frontaux. INDI signifie Instrument-Neutral-Distributed-Interface et a été développé par Elwood C. Downey du ClearSky Institute. » 4

EKOS
Capture d’écran du module EKOS permettant de piloter l’ensemble du matériel relié au télescope ainsi que le télescope lui-même. Chaque onglet permet ainsi d’accéder à l’interface de contrôle de chaque équipement. Utilisé ici dans le cadre d’une session de spectroscopie

Pilotage à distance

Il est ainsi possible de piloter son télescope en remote via le réseau, le tout dans une grande simplicité et légèreté, car le serveur INDI peut être embarqué dans un Raspberry Pi 5 sur le terrain.

INDI
Schéma d’utilisation de la suite KStars / EKOS / INDI dans le cadre d’une session d’astronomie en remote.

Voici un schéma de la même architecture globale en prenant en compte ObsLogBook

Architecture globale d’une session d’observation avec INDI et la récupération des données au sein d’ObsLogBook.

Lors d’une session d’astronomie, il est ainsi possible de lancer la récupération des données via un bouton prévu à cet effet. Si un serveur INDI est actif, ainsi que l’API, les données sont remplies au sein de la fenêtre « Observation ». Le cas échéant, il est également possible de saisir à la main toutes les informations concernant la configuration matérielle et la cible en cours d’acquisition.

Lors de l’enregistrement ainsi qu’en vérification avant enregistrement en base de données. Au même titre que certain logiciels de très bonne qualité 6, la présence ou l’absence des données « importantes » sont signalées avec un code couleur classique :

  • Vert : Données présentes – Enregistrement OK
  • Orange : Données non obligatoires absentes – Enregistrement possible
  • Rouge : Données importantes manquantes – Nécessité une saisie avant enregistrement.
Onglet « Observation en cours » du logiciel ObsLogBook

Bibliothèque des observations

Afin de pouvoir visualiser et rechercher des sessions d’observations précédentes, un onglet « Bibliothèque » affiche l’ensemble des données dans un tableau sur lequel il est possible d’appliquer des filtres.

Partie supérieur de l’Onglet « Bibliothèque » du logiciel ObsLogBook (données fictives)

Onglet Bibliothèque complet du logiciel « ObsLogBook » avec les statistiques globales des données (données fictives)

Philosophie du logiciel

  • L’acquisition de données concernant une cible (astrophotographie, spectroscopie, etc.) est considérée comme une « Observation »
  • Une session est une liste d’observations. Typiquement, un astronome durant une session (une nuit sur un télescope) observe plusieurs objets (plusieurs observations)
  • Les identifiants des sessions en base de données sont formés à partir de la date et de l’heure de démarrage en format inversé suivi du nom de l’astronome principal. Exemple : pour une session démarrée le 01 mars 2020 à 23h30 et 45seconde par l’astronome chronosastro, l’identifiant de la session est : 20200301233045_chronosastro
  • Les identifiants d’observations sont formés à partir des Identifiants de sessions suivis du même format date/heure du démarrage de l’observation. Exemple : Pour une observation démarrer peu de temps après le début de la session précédente à 23h50 et 20s : 20200301233045_chronosastro_20200301235020
  • L’objectif de cette convention de dommage permet d’avoir un stockage des fichiers (images brutes, etc.) dans un dossier ayant comme nom l’ID de session. Ce dossier contenant lui-même tous les dossiers des observations.
  • Afin de garder une base de données de référence la plus cohérente possible, les observations ne peuvent être enregistrées que si les données importantes sont présentes. Une liste de ces données est présente sur le Git7.

Liens et informations techniques

La totalité du code source est sous licence LPGL v38, le logiciel et les API sont développés en Python :


(Liens prochainement accessibles)

La documentation est disponible ici : https://readthedocs.org/obslogbook/

Le code source par ici : https://gitlab.com/chronosastro/obslogbook

Sources et liens externes

1 https://www.siril.org/fr/2018/11/15/sirilic-et-sirilot-deux-utilitaires-tres-utiles-pour-siril
2 KStars – Wikipedia
3 EKOS
4 Discover INDI – Site officiel
5 Raspberry Pi – Wikipedia
6 Demetra – Shelyak
7 ObsLogBook – GitLab
8 LPGL v3
9 PySide2
10 Libraire Bottle
11 MongoDB
12 https://fr.wikipedia.org/wiki/Observatoire_de_Paris

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