Speciál Vědci za hranicemi: Vývoj softwarů pro dalekohledy – to je expertiza Mgr. Petra Kubánka. Aktuálně programuje řízení zrcadel na největším světovém přehlídkovém dalekohledu budované observatoře pojmenované po Vera C. Rubin v Chile, který by měl být revolucí v astronomii.
V článku se dočtete:
- Život vědce v Chile v době pandemie
- Proč si v Chile můžete psát s úředníkem přes Whatsapp a u nás ne
- Jak se programátor dostane k vývoji dalekohledů
- Jak pomůže observatoř Vera C. Rubin ve zkoumání vesmíru
- Proč v CERNu hledají víc programátorů než fyziků
Do Chile jste se stěhoval v začátcích pandemie. Jaké to bylo zažít tak těžké období na druhé straně zeměkoule?
Ano, jsou to už tři roky, kdy jsme se v březnu 2020 stěhovali. Jak víte, nikdo z nás nečekal, co přijde. Já jsem odletěl 29. února z Ameriky a 1. března jsem přistál v Chile. Pandemie teprve začínala, takže jsme byli dva týdny v kanceláři a pak nás poslali domů. Nejdříve na týden a ten se protáhl asi na dva roky. Až od loňského podzimu se pomaličku vrací život zpátky.
Měl jste problém se třeba dostat k potravinám nebo lékům? Byla tam podobná omezení jako v Česku?
Podle mě to bylo ještě přísnější než v Evropě. Chile bylo rozdělené do provincií, mezi kterými se nedalo cestovat bez speciálního povolení. V tom nejhorším období se dalo chodit ven pouze dvakrát týdně asi na hodinu, a o to si člověk musel zažádat online. Dostal jsem jako potvrzení QR kód, že můžu jít ven.
To vás muselo v práci dost omezovat….
Velmi. Dalekohled se staví na kopci ve výšce přes 2700 m nad mořem, a ten vrchol byl zavřený osm měsíců. Pustili tam akorát jednou týdně výpravu na kontrolu, jestli je všechno v pořádku. Jedno auto na čtyři hodiny. Přičemž běžně tam denně pracuje přes 60 lidí.
Petr Kubánek
Zmiňujete, že šlo o vše zažádat online. Chile je na tak dobré úrovni státní digitalizace?
Pokud jste Chilan, stát vám digitálně nabízí neskutečné věci. Všichni používají WhatsApp, včetně státních úřadů, takže se běžně dá psát s nějakým úředníkem přes aplikaci. Všeobecně co se digitalizace týče, tak v některých věcech ano, jsou i před námi. Především v komunikaci nebo distribuci informací.
Všichni používají WhatsApp, včetně státních úřadů, takže se běžně dá psát s nějakým úředníkem přes aplikaci.
Je to díky tomu, že nejsou závislí na Evropské unii, nemusejí to ladit do nějakých složitých právních rámců a mají tak možnost vše rychle vytvářet. Oni si ty právní rámce nastaví sami. Například aplikace na evidenci očkování byla hotová týden poté, co bylo očkování k dispozici. Občan dostal papír, dostal QR kód, byly připravené čtečky. To tady funguje moc dobře.
Proč jste zvolil pro výzkum zrovna Chile?
Ta volba nebyla zcela v mých rukou. Pro astronomy jsou v Chile ideální podmínky. Astronomové, především ti optičtí, mají rádi pouště. Poušť je suchá, nehostinná pustina, kde jsou výborné podmínky na pozorování hvězd. V Chile se to ještě kombinuje s tím, že jsou tady vysoké hory, které jsou relativně blízko k pobřeží. Díky tomu funguje efekt, kdy se nad Pacifikem vytvářejí mraky, které jsou v nízké výšce, zhruba kilometr, kilometr a půl – a to znamená, že v okamžiku, kdy máte horu, která je dva kilometry vysoká, mraky se o ni zastaví a vy tam máte v podstatě nějakých tři sta třicet jasných nocí do roka. Oproti středoevropským šedesáti to je značný rozdíl. Jenom tato statistika, kdy potřebujete pozorovat jasnou oblohu, vás zavede do podobných oblastí, za jasným nebem, do pouští.
Druhá věc je vzduch, který je v Chile suchý, a tím klidný. Díky tomu jsou tady menší turbulence atmosféry, protože proudění vzduchu přes hory je pravidelné. Vzduch, jak je suchý, tolik nepohlcuje infračerveného a vlastně i optického záření, atmosféra je průzračná – a navíc řídká, protože jste relativně vysoko v horách.
Takových míst s vhodnými podmínkami je na světě pár. Kromě Chile je to třeba Namibie, Jižní Afrika a dole na jihu Austrálie. Na severní polokouli je to Havaj, pak Mexiko – San Pedro pod Kalifornií, trošku Arizona, Nové Mexiko a všechny tyto pouštní státy amerického severozápadu a jihozápadu. V Evropě to jsou především Kanárské ostrovy a Španělsko.
Pokud se nepletu, Chile není první observatoř, na které působíte. Například Antarktida…
Pravda, částečně jsem spolupracoval s italským týmem, který stavěl a provozoval dalekohled na domcích v Antarktidě, bohužel jsem se tam nepodíval. Ale díky tomu, co jsem měl za sebou, jsem se dostal na jeden z největších dalekohledů na světě do Arizony a naučil jsem se ovládat velká kruhová 8,4metrová zrcadla, která váží deset až patnáct tun. Tady mám na starosti právě ovládání primárního a terciálního zrcadla, o trochu těžšího, vážícího něco přes sedmnáct tun, které je potřeba řídit tak, aby dalekohled měl správnou optickou konfiguraci.
Vera C. Rubin Observatory – tento chilský dalekohled má ambice být největším dalekohledem na světě schopným pořídit celooblohovou přehlídku. Původně bylo jeho spuštění plánováno na rok 2023. Platí to?
No… já jsem se k projektu dostal v roce 2007, původní spuštění bylo plánováno na rok 2014. Ale ano, máme reálnou šanci na alespoň částečné spuštění. Následně bude rok na vychytání případných problémů. Jakmile se to podaří, měl by dalekohled sloužit minimálně 10 let a dělat přehlídku oblohy.
Čím je jedinečný? V čem je ta největší výhoda?
V jeho obří velikosti. Dalekohledy totiž fungují jako trychtýře na světlo, kdy záleží na tom, jak máte velkou plochu, přes kterou můžete snímat. To znamená, jak máte velké vstupní zrcadlo, a to vám říká, jak moc a o kolik víc světla dokážete nashromáždit, nežli byste se dívali pouhým lidský okem nebo kamerou, kterou máte na konci.
Další věc, která je unikátní – dalekohledy před tímto byly navrhované tak, aby viděly malou část oblohy, velmi detailní. Tento dalekohled je navržen specificky. Má krátké ohnisko a je velmi kompaktní. Je optimalizovaný na to, aby měl široké zorné pole. Díky tomu zvládneme rychle napozorovat celou oblohu. Jednou za tři noci má nasnímat celou oblohu a zjistit, co se tam děje. Plus ty pořízené snímky budou snímány také největší kamerou na světě. Díky širokému zornému poli se bude s pořízenými daty lépe pracovat – bude je možné lépe zkalibrovat, lépe zjistit, kde se co na obloze mění.
Astronomie vždy byla věda, která jde dopředu před průmyslem, dokáže zaplatit drahé prototypy a na těch drahých prototypech se průmysl dokáže naučit, jak vyrábět levněji ve velkých sériích.
Mimo to se uvádí, že foton nasnímaný tímto dalekohledem vyjde levněji než jedna detekce na LHC neboli na Velkém hadronovém urychlovači. V podstatě je to taková ideální fyzikální laboratoř, která vám umožňuje levně detekovat fotony, které přicházejí z vesmíru.
V čem konkrétně může lidstvu pomoct? Jsou nějaké aktuální „trendy“?
Je to trochu složitější vysvětlit. Začnu od toho, co nás na Zemi nejvíc trápí. Existuje reálná šance, že Země se srazí s velkým asteroidem, protože v minulosti se to zřejmě stalo, vezměme si například vyhynutí dinosaurů. Abychom tomu mohli zabránit, musíme ty kameny, které létají vesmírem, být schopni včas detekovat a identifikovat jejich dráhu letu. Proto musíme celou oblohu snímat velmi často.
Dalekohled bude v podstatě mapovat rozložení hmoty ve Sluneční soustavě, to znamená od nějakých drobných kamínků až po ty, které mohou ohrozit život na Zemi.
Pokud by k Zemi opravdu mířil velký asteroid, jak tomu můžeme zabránit?
V nedávno uskutečněném experimentu se zjistilo, že pokud vystřelíte do toho kusu kamene projektil, mírně ho zpomalíte o pár desítek minut nebo i vteřin, a to stačí k tomu, aby minul Zemi z bezpečné vzdálenosti. Nemusíte vysílat nějaké mise à la Armageddon, kde budete asteroid odpalovat jadernou bombou, stačí vám skutečně vystřelit jakoby kulku.
Nemusíte vysílat nějaké mise à la Armageddon, kde budete asteroid odpalovat jadernou bombou, stačí vám skutečně vystřelit jakoby kulku.
K čemu ještě dalekohled může sloužit? Co temná hmota a temná energie?
Poté jsou věci, které trápí astrofyziky, kteří zkoumají, jak vesmír funguje. Dalekohled poskytne další údaje o tom, jaké typy hvězd jsou v naší galaxii, jak se hýbají, jak jsou rozloženy. A pak tam jsou další dvě důležité otázky astrofyziky, a to je právě temná hmota a temná energie.
Nasbíraná data nám umožní zpřesnit jejich modely – kde je kolik temné hmoty, a zpřesní parametry temné energie. Dalekohled bude detekovat spoustu supernov, z nichž některé lze použít jako standardní svíčky – jejich absolutní jasnost by měla být stejná, závisející na parametrech supernovy, které se dají odvodit z jejího pozorování. Z pozorované jasnosti se dá přepočítat vzdálenost a ze spekter lze určit rudý posuv, tedy jak moc se vesmír v čase, kdy supernova explodovala, rozpínal. A z mnoha napozorovaných supernov, u kterých víme vzdálenost, tedy před jakou dobou k jejich explozi došlo, a jejich rudý posuv, jak rychle se vesmír rozpínal v době jejich exploze, dokážeme odvodit změnu rychlosti rozpínání vesmíru v čase, které by mělo být způsobeno temnou silou.
Takže v podstatě dokážeme zjistit, jak se vesmír vyvíjí na velkých škálách, které pro nás jsou nepředstavitelně obrovské. Krom toho na snímcích vzniklých složením napozorovaných dat budou k vidění slabé galaxie, jejich tvar a obrazy vzdálených objektů (většinou také galaxií) způsobené jednak slabým, jednak normálním gravitačním čočkováním – tohle vše nám dokáže poskytnout rozložení hmoty, včetně hmoty, kterou přímo nevidíme.
Nedávno jsem slyšela přednášku profesora z CERNu, který prohlásil, že v CERNu je lehčí získat místo programátora než fyzika. Jak zrovna vás napadlo se dostat k tomu, že budete programovat dalekohledy, a co musí člověk umět, pokud chce jít touto cestou?
Co se mé cesty týče, kromě toho, že jsem studoval programátorské gymnázium, jsem ještě pracoval jako průvodce na petřínské hvězdárně, poté co jsem prošel všechny možné kroužky, jaké hvězdárna pořádala.
Nakonec jsem vystudoval softwarové inženýrství na Matfyzu. Ale nejdůležitější je, aby vás samozřejmě zajímalo, jak funguje vesmír. Lidí s touto kombinaci není na světě mnoho. Já se přes hvězdárnu dostal ke spolupráci s Akademií věd a programoval dalekohledy pro ně. První měl pouhých 30 centimetrů, ale postupně jsem rostl, až jsem se dostal tam, kde jsem.
Tady vždy byla nějaká synergie mezi technickými obory v astronomii a lidmi, kteří to samozřejmě musí umět ovládat, a tato kombinace výzkumu a průmyslu mě zlákala. I při stavbě chilského dalekohledu je víc techniků než astronomů, při provozu je to tak půl na půl.
V současnosti je dění v Chile celkem divoké. Jaká je tedy současná ekonomická a politická situace?
K tomu mám historku. Chile jsem poprvé navštívil před deseti lety. Byl jsem tady asi čtyři týdny, většinou zavřený ve hvězdárně, a relativně se mi tady líbilo. Ale už v té době byly vidět propastné sociální rozdíly. U nás máte co jíst a kde bydlet. Chile má nějakých dvacet milionů obyvatel, dvakrát tolik jako Česká republika. Část žije normálním životem, poté je tady část ultra bohatých lidí, kteří zbohatli díky nerostným surovinám či nějak jinak, a poté je tady valná většina chudých žijících v chatrčích. Naštěstí ta životní úroveň se zvedá.
Chilani mají ale všeobecně divočejší krev, takže když se demonstruje, rozbíjí se výlohy, zasahuje policie, pouští na demonstranty slzný plyn a střílí slepými náboji. Když jsem se stěhoval v březnu 2020, tak doznívaly protesty, které začaly v říjnu 2019.
Tady když je protest, tak to znamená, že policie občas pár lidí zastřelí, protože se prostě dostanou na špatné místo ve špatný okamžik.
Já jsem se jednou vypravil autem do centra města, což jsem neměl dělat, protože jsem projížděl kolem policejních zátarasů a obrněných transportérů s vodním dělem a hořících barelů, které byly rozestavěné po městě.
V loňském říjnu, když bylo dvouleté výročí protestů z roku 2019, tady, protože La Serena je univerzitní město, opět probíhaly protesty. Bylo běžné, že lidé postavili barikády na ulicích, přijela policie a samozřejmě rozbili nějaké výlohy. A když už rozbiji tu výlohu, tak si zajdu do obchodu a udělám si nákup zadarmo. Takže oni rabují obchody, odnášejí si odtamtud elektroniku. Ostatně ne nadarmo se říká jiný kraj, jiný mrav. Většina se nad tím pohoršuje, ale vždy se najde pár všehoschopných spoluobčanů, co situace využijí ve svůj prospěch.
Jak zvládáte inflaci? Zasáhla Chile ve velkém?
Tady se život nezastavil. Já v podstatě o inflaci nevím, nás se moc netýká, protože mě zajímá kurz pesa k dolaru, a ten se moc nemění, případně mi místní inflaci částečně dorovnává. Ale když vezmu ceny benzínu, ty za půl roku vzrostly o nějakých 30 až 40 procent.
Na druhou stranu tady nemáme tak závažné problémy jako v Čechách nebo jaké máme v Evropě s válkou na Ukrajině. Chile má obrovskou výhodu, že díky tomu, jak je velké a bohaté na nerosty, je v podstatě nezávislé na světových trzích, a to se týká i energií. Nižší životní úroveň se projevuje například v tom, že my jsme sice v poměrně velkém městě, ale pokud člověk potřebuje k lepšímu doktorovi, musím letět do Santiaga – které je tak trochu jiným vesmírem, kde vše funguje dráž a snad i lépe.
Jaké máte plány? Zůstáváte v Chile i po spuštění dalekohledu?
Razím teorii, že všechno dobré má někdy skončit. Zažil jsem jak budování, tak provoz observatoří – a táhne mě to spíše k tomu budování. V projektu již vědí, že po uvedení dalekohledu do provozu předám, co vím, na provozu se podílet nechci. Buď půjdu stavět něco ještě většího, třeba i někde jinde, nebo si jako v minulosti najdu uplatnění v komerční sféře.
Petr Kubánek (* 1978)
Vystudoval magisterský obor Softwarové systémy na MFF UK a jednoletou magisterskou specializaci Soft Computing y Sistemas Inteligentes na Universidad de Granada. Sedm let působil jako vědecký pracovník na Fyzikálním ústavu AV ČR. Spolupracoval s Astronomickým ústavem AV ČR, Evropskou vesmírnou agenturou (ESA) a několika komerčními firmami u nás i v zahraničí. Je tvůrcem systému RTS2 pro ovládání teleskopů a řízení observatoří, který využívají výzkumné instituce po celém světě – například hvězdárna v Ondřejově, Boyden Observatory v Jižní Africe nebo Pierre Auger Observatory v Argentině (kde tento systém řídí robotický dalekohled FRAM provozovaný Fyzikálním ústavem AV ČR). Necelé tři roky v Arizoně ve městě Tucson zajišťoval provoz softwaru Large Binocular Telescope Observatory (LBTO). Od roku 2020 se jako softwarový inženýr podílí na projektu Vera C. Rubin Observatory (LSST) v La Sereně v Chile.
Autor: Nicole Baronová
