Глаз земной
Почему именно рефлектор? С момента изобретения Исааком Ньютоном принципиально новой модели телескопа эволюция приборов для наблюдения за космосом пошла в двух направлениях. Поклонники доньютоновского диоптрического телескопа, называемого рефрактором (от лат. «re» и «fractus» – ломающий), продолжали работу над совершенствованием линз, экспериментируя с видами стекла и пытаясь избавиться от главного недостатка приборов – хроматической аберрации. Излучение от далеких звезд и планет, проходя через линзу, разделялось на пучки света всех цветов радуги, а затем фокусировалось линзой на разном расстоянии от окуляра. Из-за этого вместо четкого изображения даже при многократной увеличивающей способности линзы наблюдатель видел размытое пятно с радужным ореолом вокруг… Проблему удавалось решить, увеличивая фокусное расстояние, а следовательно, и длину трубы телескопа, что делало крайне неудобной его настройку во время наблюдений, ведь чем мощнее была линза, тем все длиннее должна была становиться труба.
Стеклянную основу будущего зеркала БТА создавали на базе Лыткаринского завода оптического стекла под Москвой. Здесь за три года был спроектирован и построен специальный производственный комплекс с помещениями для составления шихты – смеси исходных материалов для будущего сплава, высокотемпературной ванной печью и особой формой для отлива заготовки, снабженной обогреваемой крышкой и электропечью для отжига. Кроме того, производству потребовались цеха для оптической доводки лицевой поверхности зеркала с мостовым краном грузоподъемностью 250 т.
После выплавки остужать стеклянную «малютку» до температуры окружающей среды планировалось в течение 9 месяцев, но и это оказалось слишком быстро – первый образец внезапно треснул. Второй было решено охлаждать еще более бережно. В итоге этот процесс занял целых два года и 15 дней…
Окончательную шлифовку и полировку поверхности провела команда рабочих-оптиков Ленинградского оптико-механического объединения с помощью не знавшего аналогов оборудования, изготовленного на Коломенском заводе. 10 июля 1974 года комиссия приняла зеркало для установки на телескоп.
Итак, телескоп был готов. На место главного зеркала установили железобетонный имитатор. Заводские испытания благополучно завершились 7 мая 1968 года, после чего все крупногабаритные узлы и детали, включая «муляж» зеркала, отправились в длинное путешествие на Кавказ, в обсерваторию.
Строительство куполообразной вращающейся башни выстой 53 м и диаметром 45 м, оснащенной, подобно рыцарскому шлему, «забралом» шириной 11 м, началось в 1967 году в отрогах Главного Кавказского хребта, на горном плато у горы Пастухова, на высоте 2070 м. Здесь небо остается безоблачным 300 дней в году, а прозрачный воздух идеально подходит для астрономических наблюдений. Правда, суточные колебания температуры могут деформировать гладкую поверхность зеркала, искажая «картинку». От этих бед телескоп защищен куполом. В подкупольном пространстве постоянно поддерживается «ночная» температура, и после заката, когда башня открывается и «глаз земной» смотрит на звездное небо, его «сетчатка» не испытывает никакого дискомфорта от перепада температур.
Теплоизоляцию обеспечивают трехслойные алюминиевые панели обшивки, полости которых заполнены запрессованным пенопластом. Сама обшивка – двойная. Воздушное пространство между внешней и внутренней ее частями – 2 м, причем оно постоянно продувается прохладным воздухом, не позволяя солнечному теплу проникать внутрь помещений. Плотное прилегание к башне закрытого забрала обеспечивает специальный надувающийся шланг, проложенный по контуру. Кроме центрального пульта управления БТА и экскурсионной галереи, под куполом находится еще одно уникальное сооружение, но об этом чуть позже.
Проектом предусматривалось также возведение энергоблока, электрических и водопроводных коммуникаций, домов для ученых и 16-километровой дороги. Из Нижнего Архыза, ближайшего населенного пункта, к месту новой обсерватории изначально вела узкая тропинка. Одна из главных проблем России легко могла бы свести к нулю все усилия «космического прорыва», но и здесь страна не поскупилась на масштабные решения. Специально для перевозки деталей БТА было отсыпано 2 речных порта, возведено 4 новых моста и реконструировано 6 существовавших, проложено несколько сотен километров шоссейных дорог.
В 1971 году после завершения основных строительных работ начался монтаж конструкции телескопа. Главное зеркало БТА тронулось в путь из Подмосковья 30 июня 1974 года. В мае весь предполагаемый маршрут ради «репетиции» уже преодолел его бетонный имитатор. Зеркало, укутанное в защитную пленку и установленное на амортизационные опоры внутрь особого «термоса», покинуло Лыткарино на специальном трейлере, который по прибытию в Московский речной порт был погружен на баржу. Мощный буксир, пройдя по каналам и Волге, доставил драгоценный груз в порт Ростова-на-Дону на особый причал, после чего трейлер, окруженный эскортом ГАИ, 21 августа своим ходом добрался до обсерватории.
Называя прибывший на Кавказ груз зеркалом, мы допускаем неточность. Этой идеально подготовленной стеклянной форме только предстояло стать главным зеркалом БТА после нанесения тончайшего – около 1/10000 мм – слоя алюминия. Сделано это было не на заводе, а прямо под куполом новой обсерватории. Установку для алюминирования решено было смонтировать на месте, на уровне пола подкупольного этажа вблизи телескопа.
Дело в том, что покрытые алюминием светоотражающие покрытия зеркальной оптики телескопов нужно периодически обновлять. Представьте себе, каким трудоемким стал бы этот процесс для главного зеркала БТА, если бы каждый раз его приходилось куда-то перевозить. Горьковский машиностроительный завод спроектировал и изготовил специальную вакуумную установку ВУАЗ-6, способную алюминировать зеркало телескопа без извлечения из оправы и при установленных механизмах разгрузки. Алюминирование мелких зеркал производится в ней же с помощью специального поддона.
Почему альт-азимутальный? Проект Иоаннисиани был революционным. И дело было совсем не в невероятных для того времени размерах прибора. Речь шла о монтировке. Все крупные телескопы того времени монтировались экваториально, то есть для компенсации суточного вращения Земли во время наблюдений телескоп поворачивался с постоянной скоростью вокруг оси, направленной на неподвижный «полюс мира» – Полярную звезду.
Главный конструктор БТА решил использовать в новом советском телескопе идею своего товарища и коллеги Н. Г. Пономарева, одного из основоположников отечественного астроприборостроения, погибшего в дни ленинградской блокады. Он утверждал, что для больших телескопов-рефлекторов азимутальная монтировка, при которой основная ось телескопа развернута в зенит, весьма перспективна и, «помимо своей простоты, обладает также большей устойчивостью, жесткостью и удобствами во время наблюдения».
На конгрессе астрономов, в американском городе Пасадена в конце 50-х, доклад Иоаннисиани был недооценен. Иностранные коллеги сомневались, что такой прибор вообще сможет удерживать в поле зрения выбранный объект. Чтобы компенсировать вращение Земли, для слежения за звездой телескоп необходимо было поворачивать одновременно вокруг двух осей, причем с разными скоростями. Иоаннисиани считал, что автоматизированная система управления БТА способна справиться с такой задачей. Астрономический совет АН СССР и межведомственный совет по БТА поверил опытному конструктору и дал добро на реализацию смелого проекта.
Гигантский телескоп для удобства управления был установлен на подвижное основание. Масса всей конструкции составила 650 т, при этом электричества поворотный механизм телескопа тратит не более, чем электрочайник, а для того, чтобы привести его в движение, достаточно усилия человеческой руки. Все дело в «масляной подушке»: под основание телескопа под давлением в 75 атмосфер постоянно закачивается масло, по которому бесшумно скользит, удерживая в поле зрения далекие звезды, «глаз земной». За точность и плавность его движения полностью отвечают машины. Сейчас нам это кажется таким естественным, но тогда, в 1975-м…
Это была победа. Мир лишь начинал работать с ЭВМ, а в Советском Союзе для БТА был создан мощный исследовательский комплекс, управляемый компьютером с памятью целых 8 (!) килобайт. Автоматика, включающая свыше 10 тысяч полупроводниковых устройств, выполняла настройку, вела телескоп за объектом и фиксировала информацию на пленку.
Большой Телескоп Альт-Азимутальный успешно работает и сегодня – теперь он крупнейший в Евразии. Его основные детали остаются неизменными и прослужат еще несколько десятилетий. Изнашиваются и заменяются двигатели, приводы, редукторы и муфты. Свет далеких галактик, пойманный объективом телескопа, фиксирует не фотопленка, а светочувствительная матрица цифрового фотоаппарата. Астрономы, благодаря компьютерам, уже не проводят ночи в холодном «стакане» (наблюдательном центре), а ведут работу дистанционно, глядя в монитор, производя измерения и управляя огромным «земным глазом» с помощью щелчка компьютерной мыши. Тем не менее, профессия астронома все еще полна романтики, и есть вещи, которые эти люди до сих пор готовы делать вручную, – например, создавать уникальные печатные платы для ПЗС-систем, позволяющих БТА все дальше и дальше заглядывать в космос, загадывая новые загадки.
Наука
Анна Лаптева
Метро без пассажиров: что скрывает подземка
Город под Невой: как строили петербургское метро
Евангелие от Хитча
Религия малых доз
