Linux in astronomija

Linux je prosto dostopen Unixu podoben operacijski sistem. Leta 1991 se je finski študent Linus Torvalds odločil napisati kodo za operacijski sistem, ki bi naj prekoračila standarde Minixa, to je majhne izpeljanke Unixa. V nekaj letih se je Linux, ob močni podpori razvijalcev s celega sveta, razvil v enega vodilnih operacijskih sistemov, ki pokriva paleto sistemov od prenosnikov do mogočnih vzporednih računalnikov. Linux se je pojavil v pravem trenutku, ko je bila velika potreba po strežnikih, s pravo strategijo, to je brezplačen in zanesljiv operacijski sistem, za katerega je izvorna koda prosto dostopna.

Linux in aplikacije na njem zahtevajo razmeroma skromno strojno opremo, zato je še posebej zanimiv tam, kjer ni denarja na pretek, to pa je skoraj na vseh področjih. Vladne organizacije poročajo o velikanskih prihrankih s prehodom na Linux, podjetja postajajo bolj konkurenčna z zmanjšanjem izdatkov za licence, izobraževalni zavodi poročajo o normalnem delu na zastarelih računalnikih, raziskovalne organizacije izvajajo projekte s področja numerično zahtevnih simulacij na opremi, za katero so izdatki krepko pod polovico sorodnih komercialnih produktov in še bi lahko naštevali primere o spodbudnih poročilih.

Tudi društva in šolski krožki, kjer se največkrat popularizira astronomija, imajo priložnost izvleči iz računalnikov več kot jim to omogoča komercialna programska oprema. Treba je proučiti namen računalnika - torej zakaj ga sploh na določenem mestu uporabljamo, sestavo strojne opreme in možnost realizacije želja s prosto dostopno opremo. Če lahko potrebam zadostimo z Linuxom in aplikacijami na njem, potem več ni kaj za razmišljati. V večini primerov pridemo do zaključka, da lahko vse kar delamo na komercialnih produktih, naredimo tudi na Linuxu in za licence ni potrebno nič plačati.

Večina računalnikov se danes uporablja za urejanje besedil, brskanje po svetovnem spletu in izmenjavo elektronske pošte, za kar je Linux zelo primeren. Njegov bliskoviti razvoj temelji na uporabi Interneta, zato ne preseneča, da obstaja niz kvalitetnih brskalnikov (Netscape Communicator, KDE Konqueror, Mozilla, Galeon, Lynx) in odjemalcev elektronske pošte (Pine, Mutt, KDE KMail, Netscape Messenger, Fetchmail, Balsa). Večina distribucij ponujajo že v osnovni izpeljanki tudi razne pisarniške pakete (KDE Koffice, GNOME Office, StarOffice, AbiWord). Raziskave so pokazale, da povprečen uporabnik urejevalnika besedil izkorišča le delček funkcij, katere mu ponuja soliden urejevalnik, zato ni dvoma da vsi našteti primeri več kot zadoščajo osnovnim potrebam. Povezljivost z drugimi formati predstavlja večkrat problem, zato moramo pri izbiri urejevalnika preveriti ali podpira za nas zanimive formate. Pogosta je tudi zahteva po komunikacijskem vmesniku v slovenskem jeziku. Projekt KDE je preveden v 42 jezikov, tudi slovenskega. V astronomiji uporabljamo računalnik tudi za risanje ali obdelavo slik in pri tem nam Linux ponuja zalo kvalitetna orodja (Gimp, ImageMagick, Xv, Xfig, KDE Kontour, KDE Krayon). Pri tem velja še enkrat poudariti, da je vsa našteta programska oprema prosto dostopna skupaj z izvorno kodo.

Linux ponuja idealno izhodišče za raziskovanje in razvoj programske opreme, kar je pomembno za vse tiste, ki se z astronomijo resno ukvarjajo. Paleta programskih jezikov (C, C++, Fortran, Pascal, Perl, Java, Python, Tcl/Tk, Lisp, Prolog, Basic, Cobol) in orodij za obdelavo podatkov (vi, emacs, xemacs, nedit, jot, sed, awk, tr, grep, nroff, troff) ne pusti nobenega raziskovalca na cedilu. Pri programiranju smo lahko dosti bolj učinkoviti, če uporabljamo knjižnice s sorodnih strok, kot na primer matematike, numerične analize, vzporednega procesiranja, procesiranja podatkov in vizualizacije, neobhodna pa je tudi tovrstna podpora v matičnem področju. Modul Pgperl nam olajša uporabo PGPLOT-a, to je zelo priljubljene zbirke grafičnih funkcij za Perl. Z njima si olajšamo grafično predstavitev podatkov. Podobno podporo nam nudi GPLOT. Knjižnica Eclipse je koristna predvsem pri obdelavi signalov iz infrardečega in vidnega spektra. Omeniti še velja knjižnico za delo z datotekami formata FITS (Flexible Image Transport System), to je CFITSIO, zbirko astronomskih funkcij LibAstronomy in integriran paket rutin za izračun astronomskih vrednosti in transformacij NOVAS (Naval Observatory Vector Astrometry Subroutines).

Do zdaj smo preučevali možnosti uporabe Linuxa precej splošno, v nadaljevanju pa se bomo osredotočili na programsko opremo namenjeno samo astronomiji, vendar se pri tem ne bomo ozirali na rešitve, ki uporabljajo brskalnike in Javo, ker je to bil predmet lanskega članka. Novinci si lahko pomagajo s programsko opremo zbrano na CD-jih, kot sta na primer Linux for Astronomy in Starlink, kjer so le najboljši programski paketi in orodja, uporabniki z več izkušnjami pa se lahko poslužijo Interneta in si naložijo najnovejše različice željenih orodij.

Za astronome so zanimivi programi, ki nam podajo informacije o pozicijah in premikih nebesnih objektov, tako imenovani interaktivni nebesni atlasi (Xplns, xsky, XStar), saj nam lahko služijo kot dobra priprava na opazovanje. Z njimi si lahko pomagamo pri izobraževanju, odkrivamo lahko zanimive situacije v preteklosti in prihodnosti. Nightfall je aplikacija za produkcijo animacij pogleda na par objektov ob mrkih in pripadajočih fizikalnih vrednosti, medtem ko je Starlab paket za simulacijo razvoja gostih zvezdnih sistemov in analizo rezultatov.

Za astrofotografijo se vse pogosteje uporabljajo CCD (Charge-coupled devices) kamere. V ta namen potrebujemo najprej v jedru operacijskega sistema podporo, to je gonilnik za določen tip kamere. Pri tem je kar nekaj težav, saj so kamere in pripadajoča programska oprema donosen posel in se zato proizvajalci nočejo razkriti tehnične podrobnosti, ki jih nujno potrebujejo razvijalci gonilnikov. Kljub temu se niz podprtih naprav (Apogee, SBIG, OES LcCCD14, Wright, Starlight Xpress MX, Connectix parallel port Quickcam) širi. Za amatersko dejavnost so spodbudni projekti, ki podajajo navodila za izdelavo CCD kamere iz cenenih sklopov (Audine). Poleg gonilnika rabimo za delo s CCD kamero še program, ki poskrbi za enostavno in učinkovito uporabo kamere, kot na primer gccd.

Po meritvah je treba izmerke obdelati, to je tako imenovano post-procesiranje in analiziranje. Navadno nam rezultati meritev, iz katerih je potrebno razbrati določeno informacijo, ne povedo nič. Šele dodatna redukcija podatkov nam omogoči vpogled v podrobnosti, ki nas pripeljejo do novih spoznanj. V ta namen obstajajo razna orodja, pri čemer se je najbolje poslužiti dobre zbirke s celovito in zaključeno podporo tako procesiranja kot analize, na primer: AIPS++ (Astronomical Information Processing System), GIPSY (Groningen Image Processing SYstem), IRAF (Image Reduction and Analysis Facility), ESO-MIDAS (Munich Image Data Analysis System), Miriad, XEphem, FTOOLS in NEMO. Nekateri paketi imajo tudi vmesnike za določene aparature, vendar to ne zmanjša njihove uporabnosti, saj je za vsa našteta orodja na razpolago tudi izvorna koda. Podatki so tam, kjer je le možno, v standardnih formatih (FITS), ki omogočajo izmenjavo med raznimi orodji.

Pri popularizaciji astronomije smo pogosto omejeni s finančnimi viri, zato je toliko bolj pomembno kako izkoristimo razpoložljiva sredstva in opremo. Linux ponuja neskončne možnosti za astronome na dokaj nezahtevni strojni opremi. Pokriva večino področij, kjer se v astronomiji lahko uporabi računalnik. Na nas je, da uporabljamo Linux in izkoristimo dane možnosti.

Dr. Renato LUKAČ, Department of Chemistry
University of Warwick, Coventry CV4 7AL, UK

Zbirka vseh citiranih povezav (z dne 24.11.2001) in mnogo več se nahaja tudi na
podstrani za astronomijo moje domači strani in na domači strani KMICE.