Шестиметровый гигант

В ходе Великой Отечественной войны советская астрономия понесла тяжелые утраты. Была разрушена до основания Пулковская обсерватория, частично или полностью выведены из строя обсерватории Украины и Крыма. К счастью, удалось спасти объектив знаменитого пулковского рефрактора, изготовленный Альваном Кларком. Однако до сих пор новый рефрактор для этого объектива не построен и восстановленная после войны Пулковская обсерватория обходится пока меньшими по размеру оптическими инструментами.

В 1961 году закончился монтаж 102-дюймового рефлектора новой Крымской астрофизической обсерватории. Зеркало этого крупнейшего в ту пору в Европе телескопа имеет диаметр 2,6 м. Замечательно, что этот телескоп весьма высокого качества был полностью изготовлен Ленинградским оптико-механическим объединением под руководством Баграта Константиновича Иоаннисиани, ныне лауреата Ленинской премии, доктора технических наук. В царской России вообще не было собственной оптико-механической промышленности. Крымский 102-дюймовый рефлектор, в ту пору второй в мире по размерам, был первым исполинским рефлектором, созданным в нашей стране. С его помощью исследуются вспыхивающие звезды, межзвездная среда, галактики и другие объекты звездного мира.

Еще в 1960 году, учитывая быстрый прогресс зарубежной телескопической техники, было принято решение о строительстве Специальной астрофизической обсерватории, главный рефлектор которой имел бы зеркало диаметром 6 м (236 дюймов!). Главным конструктором этого огромного инструмента был назначен Б.К. Иоаннисиани.

Одновременно с проектированием крупнейшего в мире телескопа начались поиски подходящего места для новой обсерватории. В этом месте, далеком от крупных городов, которые загрязняют и засвечивают атмосферу, должен быть соблюден оптимальный атмосферный режим — прозрачность воздуха, частая ясная погода, спокойствие атмосферы. После 16 экспедиций в Крым, Памир, на Дальний Восток и в другие районы наконец было найдено место, вполне отвечающее поставленной задаче. Им оказалась гора Пастухова высотой 2100 метров, в Карачаево-Черкесской автономной области, недалеко от станицы Зеленчукской и в 20 км от Архыза.

Прежде всего здесь была сооружена башня высотой 53 м (то есть с 20-этажный дом!) и диаметром 44 м. При выборе ее формы и материала учитывались скорость и сила ветра, перепады температуры. Когда створки люка вращающегося купола этой башни раздвигаются, открывается прорезь шириной 11 м. Вес створок люка равен 30 тоннам, а общий вес алюминиевого купола, издалека кажущегося серебряным (рис. 27), достигает 1000 тонн! Так как во избежание вредных конвекционных течений воздуха температура внутри купола не должна отличаться от внешней температуры, внутри купола действует особое холодильное устройство, перед наблюдением понижающее температуру воздуха внутри башни. Только когда внешняя и внутренняя температуры сравняются, створки люка купола автоматически раскрываются.

Рис. 27. Башня 6-метрового телескопа Специальной астрофизической обсерватории АН СССР.

Для изготовления зеркала пришлось разработать совершенно новую технологию, позволяющую получить стекло очень высокого качества. Первый наладочный отлив получили спустя четыре года после начала работы. Затем изготовили еще несколько отливок, на которых выявлялись оптимальные режимы разогрева и отжига. Наконец окончательная 70-тонная заготовка, отлитая при температуре 1600 градусов, прошла постепенное остывание за 2 года и 4 месяца. Казалось, можно было бы значительно ускорить этот процесс. Однако в этом случае получилось бы не оптическое стекло, а стеклянная глыба с множеством микротрещин. Заметим, что изготовленная заготовка для зеркала была самым крупным стеклянным изделием за всю историю стеклопроизводства.

После этого пришлось снять 28-тонный «припуск» и на это ушло 15 000 карат алмаза. Любопытно, что зал, где велась обработка зеркала, был отделен от остального помещения тройным кольцом стен — требовались постоянство температуры и незапыленность помещения. Люди в белых халатах, работавшие в этом зале, походили на медиков, занятых сложной операцией. Летом 1974 года полировальная машина была остановлена. Поверхность 42-тонного зеркала приняла нужную параболоидную форму с точностью до одной десятой микрона. Специально созданная по новой схеме вакуумная установка нанесла на поверхность зеркала тончайший слой алюминия. Крупнейшему в мире зеркалу предстояло теперь совершить длительное и сложное путешествие из Ленинграда на Кавказ.

В мае — июне 1974 года состоялась генеральная репетиция. На 120-тонном трайлере поместили макет 6-метрового зеркала и со всеми предосторожностями перевезли его от ворот Ленинградского завода на далекий Кавказ. В процессе подготовки к настоящему «действу» были усилены мосты, укреплено дорожное покрытие, обеспечена полная, стопроцентная безопасность движения по всей трассе.

И вот, наконец, путешествие состоялось. В четыре часа ночи под конвоем ГАИ, состоящем из 17 «Волг» и «Москвичей», двинулось в путь «Око» планеты. Сначала по асфальту зеркало было доставлено в Южный порт Москвы, затем по воде в Ростов-на-Дону, а оттуда снова по шоссе к месту назначения. Во избежание неожиданных осложнений скорость движения по шоссе не превышала 8 км/час, а на отдельных участках она снижалась до 3 км/час. Подъем на гору Пастухова занял 6 часов, причем на некоторых крутых поворотах автопоезд длиной 50 м напоминал исполинскую свернувшуюся змею.

Наконец гигантский инструмент был полностью смонтирован (рис. 28). Когда-то Галилей легко переносил свои первые телескопы одной рукой. Общий вес 6-метрового рефлектора вместе с установкой достигает 950 тонн, причем почти 300 тонн приходится на зеркало и решетчатую стальную трубу телескопа. Вся сложная конструкция телескопа включает в себя 25 тысяч наименований отдельных деталей. Когда стоишь рядом с крупнейшим телескопом мира, высота которого достигает 42 м, глаз с трудом охватывает разом весь инструмент. Словом, все параметры этого телескопа поистине «астрономические»!

До сих пор у всех крупных телескопов установки были параллактическими. Шестиметровый гигант и в этом отношении уникален — его установка азимутальная (отсюда и официальное обозначение инструмента «БТА», что означает Большой Телескоп Азимутальный). Создатели БТА отошли от привычных традиций. Так, например, чтобы уменьшить нагрузки в осях и подшипниках инструмента, в БТА употребляются специальные подшипники жидкостного трения — труба телескопа как бы плавает на тончайшей масляной пленке, толщина которой близка к 0,1 мм.

Разумеется, при азимутальной установке приходится непрерывно перемещать телескоп и по высоте и по азимуту. Для этого создана специальная система БТА, включающая в себя электронно-вычислительные устройства, которые по прямому восхождению, склонению светила и моменту времени вычисляют его азимут и высоту. Наведение телескопа на заданный участок неба осуществляется с пультов управления, а погрешности наведения «подправляют» фотоэлектрические гиды.

Главный из них представляет собой рефлектор с диаметром зеркала 0,7 метра — сам по себе весьма крупный телескоп. Изображение, создаваемое гидом с помощью телевизионной системы, передается на пульт оператора и при этом фотоэлектрическая система гида автоматически выдает соответствующие сигналы в систему управления БТА. Как это ни поразительно, слежение за звездой получается необыкновенно точным — ошибка не превышает нескольких долей угловой секунды.

Фокусное расстояние главного зеркала БТА равно 24 м (относительное отверстие 1:4). Внутри телескопа на высоте 15-этажного дома укреплена цилиндрическая кабина наблюдателя. Некоторые сравнивают ее с бочкой «впередсмотрящих» на парусных кораблях. И на самом деле, астрономы Специальной астрофизической обсерватории с полным основанием могут считать себя впередсмотрящими астрономической науки.

Рис. 28. Крупнейший в мире 6-метровый рефлектор.

Возможности нового инструмента огромны. Уже опыт первых наблюдений показал, что БТА доступны объекты 24-й звездной величины, то есть в миллионы раз более слабые, чем те, которые наблюдал Галилей в свои телескопы. Кроме главного телескопа, Специальная астрофизическая обсерватория располагает множеством вспомогательных инструментов, предназначенных, в частности, для подробного изучения таких экзотических объектов, как квазары или ставшие в последние годы популярными «черные дыры» — тела или системы тел с совершенно непривычными с земной точки зрения свойствами. Есть основания полагать, что в БТА удастся наблюдать объекты, удаленные от нас на 10 миллиардов световых лет!

Руководит крупнейшей обсерваторией мира доктор физико-математических наук Иван Михеевич Копылов, опытный советский астрофизик. Коллектив обсерватории молодежный — средний возраст ее сотрудников 27—28 лет. И это вполне естественно — кому, как не молодежи прокладывать новые пути в науке?

В итоге «чемпионата» телескопов, растянувшегося почти на три столетия, первенство завоевано нашей Родиной. Новая «астрономическая столица мира», станет крупным научным центром международного значения — она будет предоставлена для исследований не только советским, но и зарубежным ученым. Вряд ли можно сомневаться, что уже в ближайшие годы шестиметровый гигант принесет астрономам множество поразительных открытий.