Крупнейший телескоп России вновь разглядел звезды

Большой телескоп азимутальный (БТА) Специальной астрофизической обсерватории (САО) Российской академии наук вновь ведет наблюдения за небесными объектами. В 2018 году обсерватория заменила главный элемент телескопа — зеркало диаметром 6 м, но оно оказалось непригодным для полноценной работы. На телескоп вернули зеркало 1979 года выпуска.

Лучше поменьше

БТА, расположенный в поселке Нижний Архыз в горах Карачаево-Черкесии,— один из крупнейших в мире. Телескоп был запущен в 1975 году.

В 1960–1970 годах для БТА на подмосковном Лыткаринском заводе оптического стекла (ЛЗОС) было изготовлено два зеркала. Стеклянные заготовки толщиной около 1 м и весом около 70 тонн сначала остывали в течение двух лет, а затем их еще семь лет полировали алмазным порошком. Первое зеркало проработало на телескопе четыре года. В 1979 году из-за несовершенства поверхности его заменили.

Крупнейшие телескопы мира

В 1990-е годы ученые подняли вопрос о новой замене зеркала. К тому моменту оно уже неоднократно прошло процедуры переалюминирования: примерно раз в пять лет с зеркала кислотами смывался отражающий слой алюминия, а затем наносилось новое покрытие. Каждая такая процедура ухудшала на микроуровне поверхность зеркала. Это сказывалось на качестве наблюдений.

В начале 2000-х годов РАН вплотную занялась этим вопросом. Были предложены два варианта: переполировка первого зеркала БТА и радикальное обновление телескопа с заменой 6-метрового зеркала на 8-метровое.

В 2004 году можно было купить в Германии болванку зеркала такого размера, изготовленную для комплекса Very Large Telescope (VLT, Очень большой телескоп) и не понадобившуюся ему. 8-метровое зеркало обеспечило бы новый уровень зоркости и вернуло бы российский телескоп в десятку крупнейших в мире.

Однако у этого варианта были и недостатки: высокая стоимость и высокие риски. Покупка заготовки обошлась бы в €6–8 млн, примерно столько же стоила бы полировка – ее нужно было делать в Германии, потому что в России нет оборудования для зеркал такого диаметра. Потребовалось бы переделывать верхнюю часть конструкции телескопа и перенастраивать под новую светосилу все научное оборудование.

«При введении в строй 8-метрового зеркала фактически нетронутым остался бы только купол телескопа,— объяснил “Ъ” замдиректора САО Дмитрий Кудрявцев.— А теперь представим себе все это в российских реалиях с перебоями финансирования научных проектов. Мы легко могли бы оказаться в ситуации, когда телескоп разобран буквально на куски, деньги не приходят, и мы на неопределенное время вообще лишаемся доступа к наблюдениям».

Получилось, как прежде

Считать, во сколько обойдется переделка конструкции телескопа, даже не стали. «Было очевидно, что таких денег РАН не найдет»,— рассказал “Ъ” директор САО Валерий Власюк. В 2004 году академия приняла решение о реставрации первого зеркала БТА, хранившегося в специальном контейнере с 1979 года.

Директор Специальной астрофизической обсерватории РАН Валерий Власюк

Фото: Кристина Кормилицына, Коммерсантъ

Задачу вновь поручили ЛЗОС, который теперь входит в холдинг «Швабе» госкорпорации «Ростех». Для устранения «врожденных» дефектов с поверхности зеркала площадью 28 кв. м было срезано 8 мм стекла, из-за чего его вес уменьшился почти на тонну. Полировку планировали провести за три года, но из-за перебоев с финансированием она растянулась на 10 лет.

Общие расходы по замене зеркала БТА выросли с планировавшихся 160 млн до 250 млн руб — то есть до около €3,5 млн по текущему курсу.

«Рост цены объясняется в основном финансовыми кризисами, произошедшими между 2004 и 2018 годами, и последовавшей инфляцией,— объясняет замначальника научно-производственного комплекса ЛЗОС Владимир Патрикеев.— Например, если в 2007 году мы привезли зеркало с Кавказа в Подмосковье за 3,5 млн руб., то в 2018 году везли назад уже за 11 млн руб.».

Заместитель начальника научно-производственного комплекса ЛЗОС Владимир Патрикеев

Фото: Юлия Бычкова, Коммерсантъ

Отреставрированное зеркало приехало в Нижний Архыз в феврале 2018 года. “Ъ” подробно писал о транспортировке особо хрупкого груза весом 42 т, занявшей восемь дней.

Перед отправкой в обсерваторию отреставрированное зеркало прошло сертификацию на ЛЗОС. Однако после его установки в штатную оправу БТА были обнаружены существенные отклонения от характеристик, указанных в техническом задании.

Парабола пустила процесс по кругу

«Качество поверхности зеркала оценивается несколькими параметрами, основные из которых — шероховатость и соответствие параболической форме,— говорит господин Кудрявцев.— ЛЗОС блестяще справился со снижением шероховатости поверхности зеркала. Если у второго зеркала БТА она составляет 20 нанометров, то у отреставрированного всего один нанометр. А вот с формой зеркала возникли проблемы».

Замдиректора САО РАН Дмитрий Кудрявцев фотографирует распаковку отреставрированного зеркала БТА

Фото: Юлия Бычкова, Коммерсантъ

Исходя из технического задания, среднеквадратичное отклонение от идеального параболоида должно было составлять не более 95 нанометров. В реальности этот параметр оказался на уровне 1 микрона, что в десять раз хуже требуемого значения.

Проблемы с отреставрированным зеркалом стали понятны практически сразу после его установки летом 2018 года. Уже тогда было решено вернуть только что замененное второе зеркало. Но коллектив обсерватории был вымотан предыдущей заменой, к тому же проводить эту многомесячную процедуру можно только в теплое время года.

БТА запустили в эксплуатацию с некачественным зеркалом, по возможности откорректировав имеющиеся недостатки с помощью механических систем. Из-за нестабильной и в целом плохой фокусировки на нем невозможно было вести фотометрические наблюдения. Другие научные программы на БТА выполнялись, но с потерей эффективности.

Возвращение прежнего зеркала начали 3 июня 2019 года. В сентябре велись тестовые наблюдения и окончательная настройка телескопа. С октября БТА вернулся к полноценной работе. На операцию потратили 5 млн руб.

«Мы довольны тем, как прошло возвращение старого зеркала. Оно прекрасно встало в оправу, качество изображений на лучшем уровне. Пока будем работать так»,— заверил “Ъ” директор САО РАН.

Кто виноват и что делать

Совместная комиссия САО РАН, ЛЗОС и НПО ОПТИКА признала отреставрированное зеркало не соответствующим техническому заданию и нуждающимся в доработке. Формальная причина — отсутствие на заводе стационарной оправы и ошибки компьютерного моделирования.

История создания Специальной астрофизической обсерватории РАН

В советское время первое зеркало полировалось в настоящей оправе телескопа, которая затем была перевезена с ЛЗОС на Кавказ и установлена на БТА. Для полировки второго зеркала на заводе был создан прототип оправы — ее упрощенная дешевая копия.

Когда в 2004 году РАН приняла решение реставрировать первое зеркало, проект предполагал создание новой имитации оправы. Старая в 2007 году была утилизирована.

И тут возникли проблемы с финансированием — на создание копии оправы БТА денег не оказалось. Тогда специалисты решили, что в ХХI веке возможна полировка зеркала не в жесткой оправе, а с помощью компьютерного моделирования.

При выполнении контрольных замеров зеркало поддерживалось стальной лентой. Происходящая при этом деформация стекла моделировалась, проверялась экспериментально и учитывалась при корректировке работы полировального станка. Однако неоднородность стекла оказалась гораздо выше расчетной. В штатной оправе отреставрированное зеркало показало отклонение от заданной формы на порядок хуже ожидаемого.

Проблемные проекты в астрономии и космонавтике

Комиссия признала, что первое зеркало необходимо дополировать в имитации оправы БТА. Пока оно хранится в Нижнем Архызе. Сколько будет стоить повторение процесса и будет ли он проведен вновь, пока неизвестно. По словам представителя завода Владимира Патрикеева, решение о восстановлении на ЛЗОС копии оправы не принято.

В потраченные 250 млн руб. входила не только переполировка зеркала, уточняет директор обсерватории Валерий Власюк. Комплекс работ включал также транспортировку зеркала для реставрации и обратно на БТА, модернизацию полировального станка и системы термоконтроля помещения на ЛЗОС, ремонт крана БТА, с помощью которого переставляются зеркала, обновление технических помещений телескопа и создание с нуля системы охлаждения зеркала.

«Все эти улучшения остались с нами и снизят стоимость дальнейших работ,— говорит господин Власюк.— Но пока у государства нет денег на продолжение работ по зеркалу. В начале нулевых САО РАН писала письма всем сильным мира сего, всем олигархам с просьбой помочь обновить БТА. И сейчас мы тоже готовы просить помощи у читателей “Ъ”, чтобы все-таки получить зеркало с улучшенными характеристиками».

Фотогалерея

1 / 31