При разработке данной конструкции я придерживался следующей основной идеи: создать дешевое устройство, собрать которое сможет любой астроном-любитель, чтобы, используя простой компьютер, быстро наводить трубу отечественного телескопа ТАЛ в нужную точку неба (по аналогии с компьютеризованными западными аналогами). Свой телескоп ТАЛ-150 я приобрел в 1999 году. Тогда у меня совсем не было опыта наблюдений, и после многих ночей безуспешного поиска "дип-скай" объектов при помощи карт программы "RedShift" я чуть было совсем не разочаровался в любительской астрономии. В течение нескольких месяцев я не совершил ни одного ночного похода. И вот летом 2000 года возникла следующая мысль: наведение на интересующие объекты производить по ярким опорным звездам, отсчитывая обороты маховиков тонких движений по осям телескопа. При этом я заранее измерил "цену оборота" этих маховиков и каждый раз дома заранее распечатывал необходимые данные для предстоящих наблюдений. И, действительно, в первую же ночь я отыскал сразу несколько "туманных пятен". Необходимость поиска опорных звезд заставила меня выучить созвездия. Мне быстро надоело работать с цифрами, тем более, что в случае ошибки я не понимал в какой области неба я оказался.
К счастью, я был знаком с принципиальным устройством компьютерной мыши, и поэтому решил воспользоваться ее датчиками поворота (энкодерами). Готовый интерфейс мыши позволил бы сразу подключить ее к COM-порту компьютера. Я разобрал мышь и при помощи лобзика и паяльника вынес энкодеры за пределы ее корпуса. Затем резиновыми валиками и пассиками соединил их с маховиками тонких движений телескопа. Тогда у меня еще не было ноутбука, и я воспользовался обычным настольным компьютером, который разместил на окне веранды, и производил наведение на объекты, глядя издалека на большие (во весь экран) цветные индикаторы. Особого удобства это не доставило, но все же убедило меня в правильности выбранного пути.
Затем я купил ноутбук, и у меня появилась возможность смотреть на экран с небольшого расстояния. Для борьбы с росой и холодом (в зимнее время) я изготовил фанерный ящик с оргстеклом и подогревом, что дало возможность использовать ноутбук даже когда температура окружающего воздуха минус 20. Осенью 2001 года специально для оптимизации работы своего устройства я написал программу звездного неба. Теперь уже на карте я визуально выбирал опорные звезды и затем производил наведение, наблюдая за "перекрестием", отображающим текущее положение трубы телескопа.
Первый вариант устройства позволял производить наведение в небольшом диапазоне углов от опорной звезды (5-10 градусов) - я назвал его методом относительных измерений. Когда мой материал был представлен в Интернете, на форуме журнала "Звездочет" мне посоветовали обратить внимание на страничку одного западного астронома-любителя, который использовал аналогичную идею для своего "Добсона". Причем его телескоп мог позиционироваться по всему небу - это можно назвать абсолютными измерениями. Это подвигло меня на модернизацию устройства для абсолютного позиционирования. Из старого катушечного магнитофона я вынул два прорезиненных шкива и заставил их катиться прямо по поверхности лимбов осей телескопа. К этим же шкивам с другой стороны прижимались "мышиные" энкодеры. Потребовалось преодолеть трудности с проскальзываниями. Хотя я очень люблю математику, но из-за отсутствия предварительного знакомства с данной проблемой я не понимал как осуществлять привязку всей системы по двум опорным звездам. В конце концов я разработал свой алгоритм такого преобразования и когда уже собирался его реализовывать, решил проанализировать текст программы того самого западного астронома-любителя. Я быстро переписал программу с "Си" на свой любимый "Паскаль" и выяснил, что автор просто перенес алгоритм из журнала "Sky & Telescope" 1989 года. В программе было много лишнего, и когда я выкинул из нее всякий "мусор", то обнаружил простой алгоритм искомого преобразования. Такой простой, что я даже растроился, что сам до него не додумался. Если на словах, надо было просто создать систему координат, связанную с двумя опорными звездами. Затем записать координатные векторы этой системы в системе координат телескопа и экваториальной системе в виде матриц. Искомое преобразование - это произведение одной транспонированной матрицы на другую! Далее я быстро модифицировал свою программу под новое устройство позиционирования. Просидел 5 вечеров за программой RedShift3, чтобы вручную занести в свою программу координаты около тысячи объектов (опорных звезд и объектов, которые доступны моему телескопу в наших широтах). Теперь я мог позиционироваться по всему небу. Этот вариант системы был представлен на "Астрофесте-2002".
Все же оставался недостаток: при смене направления вращения осей резина на шкивах сжималась-разжималась, и возникал эффект своеобразной "инерции". Для эффективного использования программы приходилось приспосабливаться к этому - "подходить" к объекту всегда с одной стороны и т.д. Конечно, я изначально знал о существовании чисто оптических (видео) мышей. Но вначале они стоило дороговато. К тому же я не знал как работать с USB-интерфейсами, которыми эти мыши оснащены (разъемы PS/2 не могли помочь, так как в отличие от обычной оптомеханической мыши в видео-мыши датчик один, поэтому надо две мыши, а порт PS/2 для мыши в компьютере всегда один). И вот когда настали новогодние праздники 2003 года, я сел за компьютер полный решимости научиться работать с USB-портами. Первым делом удалось отыскать в Интернете текст программы (причем на Паскале) для работы с USB-хабами. Попытка напрямую применить эту программу к мышам ни к чему не привела. Тогда я "скачал" с нужных сайтов PCI Local Bus Specification, PCI BIOS Specification, Universal Host Controller Specification. Выяснил, что есть две разные спецификации - Интел и Майкрософт. Реально во всех компьютерах применяетсмя спецификация Интел. Изучил все эти спецификации и написал свой вариант программы, которая все равно не хотела работать с мышами, пока я педантично не повторил РЕКОМЕНДУЕМУЮ последовательность обнаружения USB-мыши (я же не думал, что она ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ). Когда программа USB-мышей через 10 дней после начала этой работы была готова, мне, к моему разочарованию, принесли только что выпущенную книгу издательства "Питер": "Программирование на аппаратном уровне" (Кулакова). В ней я обнаружил многое из того, что я по крупицам собирал в разных спецификациях. Но после того как я изучил тексты программ из этой книги, я убедился, что моя программа, в отличие от той, функционирует на основе прерываний таймера и хост-контроллера USB, и поэтому может являться драйвером в "звездной программе", не тормозя вывод изображения.
Затем я приступил к экспериментированию со специально купленной перед Новым Годом за 550 рублей оптической мышью Logitech. Я должен был убедиться, что мышь линейно отслеживает перемещения - это необходимо для правильного функционирования энкодеров. Первый эксперимент состоял в том, что я взял картонный каркас от скотча, надел его на бутылку, зажал ее среди книг на столе, пристроил рядом мышь и вращал картонный каркас, следя за координатами при помощи своей новой программы. Я менял расстояние от поверхности до видео-элемента мыши пока не добился, чтобы после 5 полных оборотов в одну, а затем и в обратную сторону координата возвращалась почти точно ноль. Это обнадеживало! Я купил вторую оптическую мышь. Отбросил бутылку и перетащил домой монтировку от телескопа. Кое-как при помощи деталей конструктора я прикрепил мышь напротив координатного лимба. Тут меня ждал новый сюрприз - мышь, оказывается, не работает на блестящей поверхности лимба! Я вспомнил, что первые модели оптических мышей продавались вместе с сетчатым ковриком. Я напечатал на принтере равномерные полоски на бумаге с шагом около 2 мм, вырезал полоску и приклеил в виде кольца вокруг лимба. После настройки мышь заработала: очень точно возвращалась в исходное положение даже после 5 полных оборотов туда-сюда. Но бумага не годится для ночных наблюдений - она сразу отсыреет! После некоторых поисков я остановил свой выбор на "сантиметре" старого образца. Этот "сантиметр" сделан на тканно-клеенчатой основе, на нем четко проступает сеточка, и он не блестящий. Наклейка его на лимб подтвердила результаты предыдущих экспериментов. Теперь передо мной стояля задача жестко смонтировать две оптические мыши напротив лимбов телескопа.