В Крыму заканчивают модернизацию крупнейшего в России солнечного телескопа

Уже фактически завершена модернизация Башенного солнечного телескопа имени академика А.Б. Северного (БСТ-1) на территории Крымской астрофизической обсерватории в посёлке Научный Бахчисарайского района. Что уже сделано и что ещё осталось завершить, рассказали ForPost сотрудники КрАО.

70 лет наедине с Солнцем

БСТ-1 до сих пор является крупнейшим в России телескопом, предназначенным для наблюдений Солнца, хотя был построен в 1957 году и модернизирован в 1973 году, отметил старший научный сотрудник КрАО, кандидат физико-математических наук Александр Куценко.

Тогда, более полувека назад, по данным астронома, был увеличен размер башни телескопа и установлена новая оптика.

«Инструмент был оснащён двухканальным магнитографом — прибором, который позволял измерять магнитное поле на Солнце, — уточнил Александр Куценко. — На телескопе было выполнено много передовых работ, связанных с магнитными полями: здесь впервые в мире было измерено магнитное поле всего Солнца, проведены измерения магнитных полей на разных высотах, открыты 160-минутные колебания Солнца, что послужило началом нового направления — гелиосейсмологии. На основе наблюдений БСТ-1 разрабатывались методы для прогноза солнечных вспышек, которые во многом лежат в основе современных прогнозов».

После модернизации 1973 года БСТ-1 никак существенно не обновлялся, если не брать в расчёт работы на некоторых узлах телескопа, проводимые в 80-90-е годы прошлого века. Однако «они практически все не увенчались успехом», отметил учёный.

В итоге в XXI веке телескоп не позволял проводить научные наблюдения, соответствующие современным требованиям, поэтому и было принято решение его усовершенствовать.

Новое оборудование и настройка

Модернизация БСТ-1 началась в 2018 году. Четыре года потребовалось на оснащение телескопа новой системой управления и гидирования (обеспечивает движение телескопа синхронно с движением Солнца), была изготовлена новая приёмная аппаратура: спектрополяриметр и фотометр.

Однако в работе до сих пор ещё не поставлена финальная точка.

«Осталось оснастить телескоп системой адаптивной оптики — узлом, который должен позволить изучать более мелкие детали на Солнце, чем это доступно сейчас. Все компоненты для этой системы есть, сейчас ведутся работы по её разработке и изготовлению», — уточнил астроном.

Кроме этого, если будет финансирование, то планируется изменить конструкцию купола, чтобы уменьшить влияние ветра на процесс наблюдений. Также, добавил учёный, назрела необходимость ремонта башни телескопа — ей уже более 50 лет.

Начиная с 2022 года и до сегодняшнего дня, команда Александра Куценко проводит калибровку новой аппаратуры, разрабатывает программное обеспечение и отрабатывает методы наблюдений. Это позволило летом 2023 года получить первые наблюдения, которые могут быть использованы в научных исследованиях.

На оборудование и материалы для модернизации БСТ-1 ушло около 15 миллионов рублей, выделенных Российским научным фондом (РНФ) в рамках проекта «Магнитное поле Солнца как источник его активности на различных пространственно-временных масштабах», говорится в ответе на информационный запрос ForPost. Здесь же уточняется, что из средств РНФ также оплачивалась работа сотрудников КрАО, которые осуществляли модернизацию телескопа.

В режиме реального времени

Обновлённый солнечный телескоп, как и ранее, прежде всего нацелен на изучение магнитных полей на Солнце, обратил внимание Александр Куценко. Однако теперь, по его данным, особенно благодаря появившемуся спектрополяриметру, возможности инструмента значительно выросли.

«Прибор позволяет измерять спектры Солнца и их поляризацию. Спектры содержат информацию о температуре, плотности, скорости и других характеристиках солнечной атмосферы, тогда как анализ поляризации излучения позволяет измерить магнитное поле. Основным преимуществом инструмента перед его предыдущим состоянием и перед многими другими инструментами является возможность наблюдения одновременно нескольких десятков спектральных линий», — подчеркнул учёный.

Каждая спектральная линия связана с определенным химическим элементом на Солнце и образуется на разных высотах в атмосфере Солнца, пояснил он и добавил: «Как результат, мы можем измерять параметры солнечной атмосферы сразу в довольно большом объеме, как если бы только при наблюдении поверхности воды можно было бы измерить все параметры водоёма — глубину, течения, температуру и другие».

Кроме этого, полученные телескопом данные позволяют изучать распространение энергии от нижних слоёв атмосферы Солнца в его внешнюю часть — корону, а также исследовать наиболее подробно электрические токи на Солнце, которые ответственны за солнечные вспышки, что в свою очередь приводит к полярному сиянию в небе над Крымом.

До этого, напомним, крымские астрономы использовали двухканальный магнитограф, данные наблюдений от которого, по словам Александра Куценко, «уже не представляют никакой ценности». Например, неотъемлемой частью магнитографа были самописцы, которые использовались для записи сигнала от Солнца на бумажную ленту подобно сейсмографам. Обработка таких наблюдений занимала месяцы ручного труда, а количество получаемых данных было ничтожным по современным меркам, учитывая огромный поток информации от различных наземных и космических обсерваторий.

Новый спектрополяриметр управляется персональным компьютером и предоставляет данные в цифровом виде. Кроме этого, немаловажно, чтобы при наблюдениях телескоп работал синхронно со спектрополяриметром, тогда как старые системы управления и гидирования были просто не приспособлены для управления от компьютера.

«Фактически от прежней версии телескопа сохранилась только башня, зеркала, крупнейшие механические узлы — оправы, в которых закреплены зеркала, и монтировки, удерживающие оправы. Вся электроника и приводы зеркал были заменены. Сейчас телескопом при необходимости можно управлять смартфоном через Wi-Fi или удаленно через интернет», — подчеркнул учёный.

Также был сделан ещё один новый прибор — фотометр, который позволяет проводить наблюдения пятен на Солнце и в режиме реального времени наблюдать, какая часть поверхности Солнца сейчас исследуется. Также фотометр в будущем будет использоваться для работы системы адаптивной оптики, уточнил Александр Куценко.

Своими силами

Модернизация БСТ-1 проводилась исключительно силами сотрудников Крымской астрофизической обсерватории, подчёркивается в ответе на информационный запрос ForPost. Александр Куценко уточнил, какую именно работу пришлось проделать.

«Нами были разработаны и изготовлены новые электронные и механические узлы, оптические элементы, создано программное обеспечение для управления телескопом и новыми приборами. Для работ использовались мощности оптической и механической мастерских КрАО РАН», — отметил астроном.

Оптическую схему рассчитал главный научный сотрудник КрАО, доктор физико-математических наук Валерий Теребиж, механические узлы — главный инженер проекта Андрей Долгополов, оптические элементы изготовил Владимир Скирута. Часть элементов были приобретены среди серийно выпускаемой продукции.

В свою очередь директор КрАО РАН кандидат физико-математических наук Алла Ростопчина-Шаховская сообщила ForPost, что ключевой прибор — спектрополяриметр — был задуман самим Александром Куценко. Астроном не только подготовил научное техническое задание, но и продумал дизайн новой аппаратуры, сформулировал научные задачи и цели исследований для неё. Кроме этого, Александр Куценко вместе с инженерами Вячеславом Лопухиным и Дмитрием Семёновым контролировали все процессы: от разработки до установки.

Это только начало

Крымская астрофизическая обсерватория расположена на двух площадках. Вторая площадка, напомнила Алла Ростопчина-Шаховская, размещается на ЮБК. Здесь размещены радиоастрономические телескопы, лазерные дальномеры, магнитно-вариационная и наклономерная станции. Причём все они работают по своим программам. Малые радиотелескопы наблюдают за Солнцем в автоматическом режиме. Радиотелескоп РТ-22 работает по программам исследований, в том числе — в сети радиотелескопов со сверхдлинными базами. Геодинамические приборы отслеживают движение материков и землетрясения.

В посёлке Научный находятся оптические телескопы. Всего здесь установлено 16 телескопов различного назначения, из которых 12 постоянно работают и выполняют наблюдения Солнца, объектов Солнечной системы, звёзд и галактик.

«Часть телескопов по тем или иным причинам уже не может быть задействована в исследованиях, часть ждёт своей очереди на модернизацию и оснащение современными приёмниками излучения», — пояснила ForPost директор обсерватории.

Так, в частности на базе солнечного коронографа КГ-1 предполагается создать патрульный телескоп для измерения магнитных полей всего Солнца, что необходимо для создания Службы космической погоды. На ещё одном Башенном солнечном телескопе (БСТ-2) планируется сделать новый спектрополяриметр инфракрасного диапазона, что существенно расширит возможности инструмента.

Однако целевого финансирования на модернизацию оборудования КрАО не получает, отметила Алла Ростопчина-Шаховская: любые работы проводятся только за счёт средств различных фондов, которые предоставляют гранты исключительно на конкурсной основе.

Тем не менее возможности двигаться вперёд в изучении космоса крымские астрономы находят. Так, согласно ответу на запрос ForPost, несколько лет назад при поддержке гранта РНФ удалось модернизировать телескоп РК-800: старая монтировка была заменена на новую, автоматизированную, изготовленную в Новосибирске компанией «Астросиб»; оптическая схема телескопа также подверглась усовершенствованию с учётом требований современной приёмной аппаратуры. Сейчас силами сотрудников КрАО и коллег из ГАИШ МГУ на РК-800 завершаются работы по автоматизации движения купола телескопа, что позволит проводить наблюдения дистанционно.

Внимания потребовал и телескоп АЗТ-11: в процессе эксплуатации выяснилось, что главное зеркало инструмента диаметром 125 см обладает недостатками, искажающими данные наблюдений. На создание новой оптики потребовалось несколько лет, завершилась работа к осени 2023 года.

Сотрудники КрАО также постоянно модернизируют различные узлы крупнейшего крымского оптического инструмента — зеркального телескопа имени академика Г.А. Шайна (ЗТШ).

Невзирая на все сложности, расположенная в сердце Крымских гор обсерватория притягивает практически круглый год тысячи астротуристов. Любители наблюдений за космическими телами и явлениями периодически собираются в посёлке Научный, вооружившись переносными телескопами и даже биноклями, чтобы полюбоваться ночным небом.

Пелагея Попова

Фото предоставлены Александром Куценко