http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=44e66230-32ad-4673-b292-ad0733701314&print=1© 2024 Российская академия наук
Ученые переезжают в поселок Нижний Архыз на всю жизнь с одной целью — заниматься научной работой. Здесь расположен Большой телескоп азимутальный с 6-метровым зеркалом, когда-то крупнейший в мире
"На КПП в советские годы дежурил милиционер. Сейчас мы просто переписываем въезжающих, иначе бы у нас у телескопа были костры с мангалами. Хотя это и федеральная трасса", — говорит Валерий Власюк, директор Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук (САО РАН). Он показывает на дорогу, которая уходит дальше вверх по охранной зоне на склонах горы Пастухова. "На гору" — так говорят инженеры, отправляясь туда на дежурство.
Объекты обсерватории разбросаны по обширной территории Зеленчукского района Карачаево-Черкесии, и благодаря им республику называют самым "астрономическим" регионом России. Внизу, в предгорьях, в станице Зеленчукской, — циклопических размеров антенна радиотелескопа РАТАН-600. Здесь, на лесистых склонах, — жилые дома и административные здания поселка ученых Нижний Архыз. А чтобы увидеть серебристый шар крупнейшего в Евразии оптического телескопа (БТА, Большой телескоп азимутальный), надо проехать еще 17 км вверх по горной дороге.
— Это главный кормилец нашей астрономии, — говорит о нем директор, имея в виду, что астрофизическими данными, которые добывает оптический прибор, вот уже больше 40 лет "питаются" фундаментальные исследования российских ученых. Специалисты из-за рубежа тоже годами ждут выхода на инструмент. Конкурс 1 к 5, время получить трудно, и оно очень дорогое.
Работа для стоиков
Издалека "шарик" телескопа на отметке 2100 м кажется небольшим, но, по словам ученых, в его подкупольном пространстве мог бы поместиться многоэтажный дом. Посмотреть на телескоп сторонние посетители могут только через стекло. Сегмент стены — забрало — медленно сдвигается вверх с тихим жужжанием, открывая голубое небо над Нижним Архызом.
"В Северном полушарии осталось не так много больших инструментов, и это наше преимущество. Вся современная астрономия ушла в высокогорные пустыни Чили, где выше процент ясного неба".
Дневной запуск телескопа — это всего лишь демонстрация, обычно в пересвеченное небо он не смотрит, специализируется на объектах за пределами Солнечной системы. Поймать же в фокус прямой свет Солнца — это "не дай бог", как говорит академик Юрий Балега, вице-президент РАН, который занимал пост директора САО до Власюка и до сих пор часто бывает в Нижнем Архызе.
"Площадь зеркала телескопа в 1 млн раз больше, чем площадь зрачка, и объект в фокусе настолько же ярче, чем мы видим глазом", — объясняет он.
Стоя на фоне логотипа "СССР. ЛОМО" (прибор сделан на легендарном Ленинградском оптико-механическом заводе), ученые-астрофизики вспоминают старт своей научной карьеры на подвижной верхушке его 850-тонной конструкции. Там находится капсула размером с санузел, в которой когда-то по ночам в одиночестве сидели астрофизики и следили за фотоприемниками, фиксирующими отраженный зеркалом свет небесных тел. Это кабина первичного фокуса.
"Я, наверное, один из последних успел в ней поработать. Зимой холодно (в подкупольном помещении поддерживается такая же температура, как снаружи башни, иначе зеркало может запотеть — прим. ТАСС), а пошевелиться нельзя — размажешь изображение! Заработал сколиозы и другие заболевания", — говорит Власюк. Балега добавляет:
"Это была работа для стоиков. Сейчас необходимости физически находиться наверху по 14 часов нет, сигнал с приемников передается вниз на спектрометры и компьютеры — терабайты данных каждую ночь".
Современные ученые здоровьем не рискуют и работают удаленно, астрофизик может находиться в любой точке мира. Астрономы самой САО в последние годы тоже практически не поднимаются на гору — трудятся в лабораториях в Нижнем Архызе, не перегружая организм лишними поездками с перепадом давления между высотами. На БТА постоянно дежурят только инженеры, электротехники и механики.
Оконное стекло для неба
Последние полгода служба эксплуатации работала в особом режиме. Весной на БТА заменили главный рабочий инструмент — 6-метровое зеркало (до 1993 года оно делало телескоп крупнейшим в мире, пока на Гавайях не поставили 10-метровое составное зеркало, а сейчас эта технология ушла далеко вперед). Привезенная в мае из Подмосковья стеклянная линза исторически — самая первая, с ней телескоп вводили в строй еще в брежневские времена. Но тогда спешили поставить рекорд, качество оказалось неудовлетворительным, и главную деталь через несколько лет заменили на приемлемый аналог. Когда уже в "нулевых" поверхность главного рабочего зеркала БТА начала покрываться микроцарапинами от периодического смывания и нанесения алюминиевого слоя (каждые пять лет), то вспомнили о первенце.
Так, в 2007 году запасное зеркало извлекли из контейнера и отправили дорабатывать на Лыткаринский завод оптического стекла. Обратно в КЧР оно приехало только в начале 2018 года (профинансировать окончание растянувшихся работ на предприятии холдинга "Швабе" госкорпорации "Ростех" удалось лишь после вхождения САО в состав ФАНО). Путь из Подмосковья занял неделю. Валерий Власюк говорит, что когда 40-тонный монолит поднимали специальным козловым краном для установки в оправу, ему пришлось хвататься за сердце.
"Новый проект зеркала 6-метрового класса в стране вряд ли в обозримом будущем может быть реализован", — говорит директор.
Все последние месяцы габаритное стекло готовили к алюминированию — нанесению отражающего слоя толщиной в несколько микрон. Процедура проходила непосредственно на БТА в вакуумной камере — она до сих пор единственная в стране. Все предыдущие месяцы инструмент тоже не простаивал: без алюминия стекло отражает 0,5% света (против 90% в готовом состоянии), но и с этим мизером астрономы могли работать.
Сейчас наступает тревожный момент — первые испытания обновленного зеркала и вердикт о качестве проделанной работы (на заводе срезали 8 мм стекла и провели полировку). Поверхность должна быть идеальной параболой, однако до начала работ по научной программе — это произойдет в середине ноября — представители РАН осторожны в оценках:
"На современных телескопах используется керамика, она в десятки тысяч раз меньше расширяется. А в 1970-е был только один тип стекла — практически оконное, низкокачественное, с большим коэффициентом теплового расширения, внутри много пузырей. Пока у нас есть большие вопросы (к обновленному зеркалу — прим. ТАСС), но посмотрим. Что получилось — то получилось. Договор с заводом не закрыт, со стороны Ростеха есть команда, которая взаимодействует с нашим коллективом. Когда встанет вопрос подписания акта приемки, тогда и будем говорить", — рассуждает академик Балега.
Но какую бы картинку ни получили сейчас, работать с этим зеркалом БТА в любом случае будет до следующей весны.
Доказательство бытия Божия
В холле у стенда с фотографиями галактик толпится группа детей и взрослых — воспитанники православной воскресной школы и их родители из станицы Беломечетской Ставропольского края. Вход на телескоп для взрослых туристов стоит 200 рублей, для школьников — 100. Сопровождающий подопечных батюшка — протоиерей Владислав, настоятель станичного храма Архистратига Божия Михаила — хорошо знаком и с академиком РАН, и с директором обсерватории. Служит уже 18 лет в разных приходах, с детьми здесь не впервые, при поездке в КЧР обычно объединяет посещение монастырей и расположенного неподалеку наскального Лика Христа с приобщением к науке.
"Дети видят красоту этого временного мира и смотрят на мир небесный, а это лишнее доказательство бытия Божия: высота, горы, природа" — говорит отец Владислав.
Экскурсии по научному объекту, впрочем, проводят исключительно сотрудники обсерватории — в основном аспиранты и молодые специалисты. Поток гостей через все объекты САО составляет около 30 тыс. человек в год: едут автобусами из всех южных регионов страны, зимой — с соседнего горнолыжного курорта "Романтик". У САО в Нижнем Архызе есть две ведомственные гостиницы: на 36 и 11 номеров, где при наличии мест могут остановиться и туристы. Приезжают организованные группы "продвинутых" любителей астрономии — специальный отдел САО работает по договорам с небольшими туркомпаниями, развивающими интеллектуальный туризм.
Ночное небо в Нижнем Архызе густое, переполненное звездами, — поблизости ни одного яркого мегаполиса, аэропорт в трех часах езды. Невооруженным глазом видны вспышки многочисленных метеоров и даже галактика Туманность Андромеды в 2,5 млн световых лет от Земли — сотрудник САО показывает на нее в ночное небо лазерной указкой. В поселке ученых хранится целая коллекция любительских телескопов, их используют для экскурсий на свежем воздухе. А в общежитии для аспирантов в ближайшее время собираются открыть общедоступный планетарий — он уже работает в пробном режиме.
"Пиццы негде поесть"
— Экскурсии — это общение, дополнительная нагрузка, требует соответствующего отношения к людям. А это не всегда соответствует особенностям характера ученого, — иронизирует Владимир Дьяченко, которого представляют как молодого и перспективного астрофизика САО.
В обсерватории Владимир уже 11 лет, не считая студенчества. Закончил физфак ЮФУ, кафедру физики космоса, сейчас готовит диссертацию в аспирантуре САО. В нее принимают в среднем двух-трех человек в год, и начальство сетует, что "закрепить" молодых ученых на телескопе нелегко. Но у тех, кто остался, есть все возможности для роста: конференции, общение с иностранными коллегами, гранты. На родину в Ростов-на-Дону Владимир выбирается очень редко.
— Мы переезжаем сюда на всю жизнь с одной целью — заниматься научной работой. При таком переезде человек жертвует очень многим: выставки, театры. Вы не представляете — даже пиццы тут негде поесть! Ближайший супермаркет за 30 км. Конечно, смысла никакого, если не заниматься реальным делом.
На двери, за которой работает Дьяченко, висит табличка "МАВР". "Методы астрономии высокого разрешения", — поясняет он. Рассказывая о сути спекл-интерферометрии (одного из многих методов, которым занимается его лаборатория), Владимир показывает на мониторе бесформенное облако пикселей — продукт тех самых дистанционных наблюдений на БТА. Пакет фотоданных состоит из примерно 2 тыс. таких однотипных кадров. После программной обработки этого хаоса появляется четко различимая картинка — двойная звезда. Можно не просто разглядеть линейные габариты, но и наблюдать атмосферу, околозвездное вещество, т.е. детально изучать физику объекта.
"Телескоп — это ведь не только сама громадная конструкция, но и дополнительное оборудование, работающее со светом. Благодаря ему БТА до сих пор работает на пределе современных возможностей, а будущее телескопа во многом зависит от того, насколько мы готовы к обновлению его аппаратуры. Всегда есть пространство для соревнования".
Кое-что о квазарах
Радиотелескоп РАТАН-600 находится в Зеленчукской, примерно в часе езды от БТА, и похож на современный Стоунхендж. Только сделан не из камня, а из алюминиевых щитов, выстроенных в кольцо диаметром 600 м на территории в полсотни гектаров. Смысл гигантомании в том, что чем больше площадь антенны, тем более слабый радиосигнал можно улавливать.
Вся аппаратура на виду — под землей только кабели, да еще кое-где прячутся в траве рельсы, по которым катаются вторичные зеркала с детекторами. По словам сотрудников, они "наматывают" вместе с сидящим внутри диспетчером по 40–70 км в неделю. Стоя на одном из них (на конструкцию надо подниматься по лестнице), заведующий лабораторией радиометров континуума РАТАНа Николай Нижельский объясняет принцип работы:
"Отразившись от щитов, сигнал попадает на вторичное зеркало и с него — на фокальную линию, в волноводы. Наши с вами тела излучают по 300 кельвинов и сейчас ввели все приемники в зашкал. Это в десятки тысяч раз сильнее, чем они обычно фиксируют. Они смотрят в холодное небо, а мы — горячие парни", — шутит специалист.
Радиоастрономия изучает и дальние скопления галактик, и реликтовое излучение времен рождения Вселенной, и Солнце, и тела Солнечной системы. Даже спутники связи (а значит, и наши смартфоны с геопозицией) привязаны по объектам, которыми занимается астрофизика, — квазарам с массой миллиард масс Солнца. Это настолько далекие объекты, что их собственные движения пренебрежительно малы, и квазары используют как реперы в пространстве, в том числе калибруют по ним сам телескоп.
РАТАН-600 может объединять свои результаты с данными оптического телескопа в режиме реального времени — и в этом уникальность российской обсерватории САО. Из 895 наклонно-поворотных щитов в каждый момент времени в работе находится почти треть, телескоп не останавливается даже в периоды профилактики. С такой интенсивностью на фундаментальную науку не работает ни один другой телескоп. Механика изнашивается, приходится менять узлы, красить детали для предотвращения коррозии, совершенствовать силами инженеров аппаратуру.
Заместитель директора радиотелескопа по научной работе Юлия Сотникова рассказывает, что у радиосектора обсерватории есть план обновления оборудования — и минимальный, и большой.
Когда частица может двигаться быстрее света? О первой Нобелевской премии советских физиков
"Нам есть куда расти, вопрос в финансах. Ежегодное финансирование уникальных научных установок сейчас осуществляется через Министерство науки и образования (ранее через ФАНО, общий бюджет САО — чуть более 200 млн рублей в год — прим. ТАСС), но эта поддержка подразумевает только эксплуатацию. Сейчас мы в поиске источников финансирования, потому что с концепцией того, что мы хотим получить от телескопа, определились уже на 80%".
Только для модернизации вторичного зеркала нужно около 50 млн рублей. Еще ученые хотели бы расширить диапазон, уйти на более короткие волны (до 8 мм с нынешних 10–100 мм), увеличить скорость работы. Сейчас антенна перестраивается около 15 минут от максимума до минимума, а современная приводная техника позволяет сократить это время вдвое. Можно было бы купить лазерный дальномер, сделать антенны из полимерных материалов, избавиться от кабелей и так далее.
Старожилы РАТАНа вспоминают, что когда-то и антенны переставлялись вручную — ходили девушки, сверяли угол с таблицами. Так что модернизация — необходимость, если Россия хочет оставаться, как здесь говорят, на фронтире современной науки.
Козлик в траве
— Все мы прошли через него, и дети наши здесь тоже родились, — говорит Юлия Сотникова про общежитие для молодых ученых на 40 мест на закрытой территории РАТАНа. Наверху в Нижнем Архызе общежитие новое, с квартирами-студиями, а на радиотелескопе — когда-то перепрофилированный лабораторный корпус.
Сотрудники САО живут и здесь, в станице Зеленчукской, и в жилом фонде Нижнего Архыза, где купить квартиру может любой желающий. И цены там даже выше, чем в Черкесске: престижно. Из 650 жителей лишь половина занята на телескопах. Остальные — их родственники и люди, не имеющие отношения к астрономии. Туризм в САО развивают еще и для обеспечения их занятости, на перспективу — в том числе туризм не по основному профилю.
На охранной территории обсерватории находится большое количество исторических памятников — когда-то здесь проходили торговые пути из Византии на восток, есть множество древних храмов, остатки древних аланских городов. Сейчас САО поддерживает развитие республиканскими властями "Аланского христианского центра" на древнем городище в полутора километрах от городка. В 2006 году в одном из административных зданий САО был открыт свой краеведческий музей, сейчас он имеет статус филиала районного музея.
Его коллекцию древностей много лет собирал в окрестных горах инженер-техник САО Сергей Варченко, у которого была лицензия на проведение раскопок. Стоя у стенда с монетами, керамикой и черепами карачаевских лошадей, глава САО Валерий Власюк тоже выглядит человеком, который смотрит не только в небо. Ученые вспоминают, как, фотографируя цветы на тропинке, нашли в траве фигурку бронзового козлика — даже копать не пришлось.
"Этот боевой лук стоит на черном рынке порядка 100 тыс. евро, минимальная цена! А для Сергея Варченко — он, к сожалению, умер — это было хобби. Надо использовать преимущества нашего положения. Рядом — уникальный исторический заповедник, есть заинтересованный коллектив. Не всем туристам интересна астрономия — кому-то нужно древности посмотреть. Мы содержим музей и взаимодействуем с республиканскими историками. В эту сторону тоже будем развиваться".