Сергей подошел к коллеге и положил руки ему на плечи. Тот вздрогнул и быстро повернулся. Его широкое лицо расплылось в доброй улыбке.
– А-а-а, явился наконец-то, а я уже хотел звонить, не забыл ли ты о встрече, – с легким укором сказал он, протягивая Сергею руку.
– Извиняюсь-извиняюсь, – ответил Сергей, – бегал с документами, а там никогда не знаешь, сколько времени проведешь, хотя приехал я с запасом. Прошелся вдоль сквера, думал, ты там.
– Не, мне вчера пришла в голову отличная идея. Так и подмывало сесть и сразу ее закодить, но я дал себе зарок: на ночь – ни-ни! А то так и не усну. – Андрей засмеялся. За Сергеем тоже водился такой грешок. Мудрые мысли приходили к нему в постели, перед сном, но если ими увлечься, то сон как рукой снимет. Потом лежишь битый час, глядя в потолок, и пытаешься разогнать роящиеся в голове идеи.
– Ну, и что за идея?
– Фокусировка! Вот, вожусь с новым «железом». – Андрей положил руку на большой черный металлический цилиндр. – Она у нас вечно барахлит, вот и придумал новую концепцию автоматической фокусировки.
Сергей придвинул соседний стул и сел.
– Раньше у нас как это происходило? – склонив голову набок и чуть зажмурив один глаз, спросил Андрей.
– Ну, по звезде, как обычно.
– Вот! – Улыбка Андрей стала шире, чем у Чеширского кота. – И у нас часто были проблемы с близкими звездами, так?
– Так. – Сергей пока не понимал, куда клонит Андрей, но такая проблема и правда была. Автоматическая фокусировка телескопа – одна из самых важных процедур, от которой напрямую зависит общая эффективность его работы. Если он плохо сфокусирован, то энергия падающих на матрицу камеры фотонов не концентрируется, а распределяется по большой площади. Из-за этого падает и проницание телескопа, то есть тот уже не сможет увидеть более слабые и тусклые объекты. А ведь в их работе эти объекты как раз и важны! При нынешней системе автофокусировки телескоп сам выбирал звезду, исходя из ее яркости, а если говорить научно, – блеска по звездному каталогу. Дальше он снимал один кадр и рассчитывал диаметр изображения этой звезды на снимке. Потом сдвигал камеру с помощью фокусировочного устройства и снова измерял контрольную звезду. Теперь автоматическая система могла определить правильное направление сдвига камеры и, получив таким образом несколько кадров, рассчитать точку наилучшей фокусировки – там, где размер изображения звезды будет минимальным, то есть в меньшей площади будет заключена вся энергия фотонов, совершивших умопомрачительное путешествие длиной в сотни или даже тысячи световых лет и попавших на матрицу астрономической камеры. Проблема заключалась в том, что если рядом с измеряемой звездой есть другая, пусть и не такая яркая, то измерения будут неверными, и телескоп не сможет правильно сфокусироваться. Конечно, его система управления достаточно умна, чтобы понять, что фокусировка прошла неудачно, но главный ресурс любого телескопа – его наблюдательное время – будет потрачен впустую и безвозвратно.
– Ну вот, – возбужденно продолжал Андрей. – Систему в любом случае нужно было усовершенствовать. Либо исключать двойные и кратные звезды, либо – он сделал драматическую паузу, – либо брать в расчет все звезды сразу! Весь ансамбль[2] звезд! И даже не нужно никуда специально перенаводиться. Мы просто делаем кадр, фильтруем звезды по блеску и морфологии, убираем вытянутые объекты вроде галактик и прочего, и проводим вычисления по всем звездам. Статистически должен получиться достоверный усредненный результат. Я думаю, что сработает, но нужно тестировать. – Андрей откинулся на спинку кресла, соединив вместе пальцы обеих рук и, как он это часто делал, ожидая контраргументов в научном споре, надул щеки.
– Да, идея интересная. Если получится – сможем выиграть наблюдательное время, да и общая стабильность системы должна будет повыситься, – после небольшой паузы заключил Сергей. – Ну, а по «железу», новый фокусировочный узел готов? Ты его здесь протестировал?
– Ага, погонял, адаптировал софт для работы с датчиками-энкодерами. В тепличных условиях все работает, но нужно проверять «на горе». – Андрей немного погрустнел, вспомнив о грядущей экспедиции. Он, в отличие от Сергея, который всегда первым вызывался куда-то поехать, был до мозга костей домоседом. Чтобы вытащить его «в поля», требовались недюжинные усилия. А после своей первой, длительной командировки на обсерваторию, которая еще только готовилась к открытию и приезду высокопоставленных гостей, Вязенцев и вовсе потерял последнее желание любоваться красотами Горного Алтая. Сейчас быт на обсерватории уже более-менее наладился, но все равно оставался достаточно спартанским.
– Ехать, как я вижу, ты не хочешь? – заметив реакцию друга, Сергей улыбнулся.
– Не-а, чего я там еще не видел? Опять трястись туда и обратно столько часов в этой «Пожарке»…
«Пожаркой» они между собой называли служебный УАЗик ярко-оранжевого цвета, который и доставлял их на обсерваторию.
– Не поехал бы, если бы не было нужно. Удаленно я все там не настрою, будете сами копаться и все еще хуже сделаете, – распалялся Андрей. Сергей понял, что он зря заговорил об этом, и решил пропустить тираду друга мимо ушей, сменив тему разговора, кроме того, в словах Андрея была доля правды.
– Ну, хорошо, хорошо, – примирительно сказал Сергей, – а те изменения, что мы с тобой обдумывали по системе обработки кадров, их удалось реализовать? Я свою часть доделал и даже протестировал. Время обработки увеличилось, но сама идея подтвердилась. Процент детектирования в «густых» полях заметно подрос.
За этими, вряд ли понятными кому-то, кроме них самим, словами, стояла долгая и кропотливая работа. Андрей и Сергей уже продолжительное время старались усовершенствовать систему обработки снимков неба вблизи Млечного пути. Такие кадры отличаются большим числом звезд, попадающих в поле зрения телескопа. Иногда на одном снимке их может быть несколько десятков тысяч, а программе нужно выделить среди них медленно движущиеся, тусклые «звездочки», которые на самом деле могут являться неизвестными объектами.
В целом главный принцип поиска новых малых тел Солнечной системы за последние сто лет не поменялся. Далекие звезды, в отличие от гораздо более близких к нам астероидов и комет, по сути являются для наблюдателя стационарными объектами – их движение можно заметить, лишь наблюдая за ними продолжительное время – годы и столетия. Напротив, летящие по своим орбитам космические глыбы немного смещаются на небе уже в течение десятков минут. Поэтому – если сделать несколько последовательных снимков некоторой части неба с небольшим интервалом, то звезды фона останутся на своих местах, а все близкие к нам объекты сместятся. Раньше для обнаружения этого движения использовали специальные устройства – блинк-компораторы, которые позволяли быстро менять изображения двух фотографий. Для глаз астронома создавалось некое подобие анимации, на которой и можно было заметить это движение. Именно так в 1930 году американским астрономом Клайдом Томбо был открыт Плутон.
В наше время, когда телескопы получают уже цифровые снимки космоса, их можно обрабатывать на компьютере. Всю «черновую» работу выполняют специальные программы, которые, как и раньше, пытаются обнаружить движущийся объект и сопоставить его положение с каталогом известных астероидов и комет. Если объект неизвестный, то в дело вступает наблюдатель – он просматривает отобранных компьютером кандидатов и решает, реальный ли это объект или нет. Потенциальный астероид или комета вполне может оказаться цифровым шумом или отметкой от высокоэнергетических космических лучей, которые астрономы называют «космиками». Если обнаруженный объект яркий, то проблем с оценкой его реальности нет, и с этим может справиться и программа. Но так как подавляющее большинство новых и неизвестных объектов едва заметны, то эта задача становится совсем не простой. В последние годы для замены самого точного прибора на сегодня – глаза опытного астронома-наблюдателя – пробуют применять нейросети. Это перспективное направление, и, скорее всего, в недалеком будущем обученная машина сможет полностью заменить человека. Но сейчас лишь астроном-наблюдатель принимает окончательное решение – да или нет.
Андрей и Сергей работали над «черновой», первичной обработкой. Их задачей было увеличение процента обнаружения новых объектов на сложных кадрах с большим числом звезд. Изначально они применили классический прием – вычитание снимков. Телескоп получает несколько кадров одной области, и при их вычитании все неподвижные объекты «стираются», а остаются лишь те, что поменяли свое положение от кадра к кадру. Этот способ хорош на бумаге или для астрономических снимков, получаемых космическими телескопами, но с наземной обсерваторией, ведущей наблюдения сквозь толщу неспокойной земной атмосферы, данный подход может сыграть злую шутку. Дело в том, что земная атмосфера постоянно в движении, и она вносит свои искажения в каждый из получаемых снимков. Таким образом, все снимки одной поисковой площадки будут, пусть немного, но отличаться друг от друга. Вычитая их, астрономы неизбежно сталкиваются с артефактами или просто мусором, напоминающим «бахрому» вокруг звезд. Задача создателя программы обработки кадров – научить машину игнорировать такие помехи, исключать их из расчета или дополнительно удалять с изображения. Именно над этим ребята работали уже несколько месяцев и хотели опробовать в ходе предстоящей экспедиции. В спорах, а иногда и обидах, рождались новые алгоритмы и программы, которые должны были привести к новым открытиям.
Сергей посмотрел на часы – время близилось к обеду, а впереди у него были еще неотложные дела. Он потер глаза, уставшие от напряженного вглядывания в код программы и столбцы расчетов. За время работы, когда за одну ночь приходилось внимательно отсматривать сотни, а иногда и тысячи объектов, – его зрение заметно ухудшилось.
– Так, ну хорошо, – сказал он, вставая из-за стола. – Не все обсудили, но нужно двигаться дальше, так что оптимизируем алгоритм уже на месте. Осталось совсем чуть-чуть.