Н. А. Есепкина и Пулковская радиоастрономическая школа

Научные интересы Нели Александровны охватывали широкий круг проблем в области антенной техники, радиоастрономии, акустооптики, голографии и оптических методов обработки информации.

Она была одной из самых известных среди учеников основателя отечественной школы экспериментальной радиоастрономии профессора С.Э. Хайкина, привлекшего выпускников ЛПИ к исследованию характеристик нового, только что построенного крупнейшего в мире Большого Пулковского радиотелескопа. Ею были предложены и впервые использованы в практике антенных измерений новые методы юстировки и определения характеристик остронаправленных антенн по измерениям в ближней зоне. Электродинамическая теория антенн переменного профиля, в разработку которой она внесла решающий вклад, послужила основой создания уникальных отечественных радиотелескопов - Большого Пулковского радиотелескопа и 600-метрового радиотелескопа Академии Наук РАТАН-600, в сооружении которого она участвовала в качестве заместителя главного конструктора. Эта теория является базовой для всех пользователей РАТАН-600 до сих пор.

С 1970-х годов она активно занималась исследованием новых перспективных систем обработки широкополосных СВЧ сигналов. Под ее руководством и при непосредственном участии был выполнен цикл работ по созданию элементной базы акустооптики и новых акустооптических устройств различного назначения. В созданной ею лаборатории впервые в нашей стране были созданы акустооптические спектрометры для радиоастрономии, которые в то время позволили значительно расширить возможности спектральных исследований в отечественной радиоастрономии. Она не только сумела объединить усилия специалистов, работавших в таких областях, как антенная техника, акустооптика и многоэлементные ПЗС-фотоприемники, на этапе разработки новых систем для обработки радиосигналов, но и обеспечила внедрение таких комплексов в практику радиоастрономических наблюдений, мониторинга радиоизлучения атмосферы, а также в состав радиоэлектронных систем специального назначения.

Н.А. Есепкина - автор более двухсот пятидесяти научных трудов, среди которых написанная в соавторстве и изданная в издательстве «Наука» монография «Радиотелескопы и радиометры», ставшая настольной книгой для нескольких поколений радиоастрономов, а также десять изобретений. Неля Александровна была одним из самых известных и авторитетных специалистов по таким научным направлениям, как радиофизика, антенная техника, радиоастрономия и оптическая обработка информации. Она была членом диссертационных советов при СПбГПУ, СПбГУТ имени А.М. Бонч-Бруевича, Специальной астрофизической обсерватории РАН, Институте прикладной астрономии РАН. Среди ее учеников - двадцать кандидатов и четыре доктора наук. Она активно работала в Научных советах РАН по проблемам «Радиоастрономия» и «Голография». Ее мнение высоко ценили ученые не только научных организаций России, но и представители научной элиты Украины, Армении, Белоруссии, Кыргызстана, Туркменистана.

За успехи в научной и педагогической деятельности Неля Александровна Есепкина была удостоена почетных званий Заслуженный деятель науки и техники РФ (1994) и лауреат Государственной премии СССР в области науки (1984); была награждена орденом Трудового Красного Знамени (1976), золотой медалью ВДНХ СССР (1979) и другими медалями.

Заложенные Н.А. Есепкиной традиции научной и педагогической деятельности сохраняются и развиваются ее коллегами, учениками и последователями, работающими во многих вузах, академических и отраслевых институтах.

Н.А. ЕСЕПКИНА И ПУЛКОВСКАЯ РАДИОАСТРОНОМИЧЕСКАЯ ШКОЛА

Пулковскую школу радиоастрономии трудно представить без Нели Александровны, хотя она никогда не числилась в штате Главной астрономической обсерватории Академии наук.

Практически с первых проблем освоения Большого Пулковского радиотелескопа (БПР) все обсуждения их проводились с активным участием Нели Александровны. Перечислим некоторые из них, где ее роль была определяющей, и предложенные ею решения отразились на судьбе Пулковской радиоастрономии.

Построенный в нашей стране в середине 1950-х годов БПР был крупнейшим в мире рефлекторным радиотелескопом с горизонтальным размером D = 130 м. Возникла проблема экспериментального измерения его диаграммы направленности, которая обычно измеряется в дальней зоне на расстояниях R > D2/X. На волне 3 см это сотни километров и надо было искать другие методы измерений. Неля Александровна показала, что введение простой квадратичной фазовой ошибки в распределение поля в апертуре радиотелескопа (скажем, выносом первичного облучателя из фокуса) позволяет приблизить ближнюю зону на порядки. Это было немедленно реализовано, с установкой источника сигнала на небольшой вышке вблизи поселка Александровка к югу от БПР. Позднее эта методика была расширена с использованием управляемости формой поверхности АПП (антенн переменного профиля) и используется до сих пор на радиотелескопе РАТАН-600 (Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Северный Кавказ), в частности, в режиме автоколлимационной проверки его фокусирующих свойств.

Нестандартная геометрия БПР потребовала создания для него теории инструментальных поляризационных эффектов. Фактически, Неля Александровна предложила схему вычисления матрицы Мюллера с I, U, Q, V параметрами Стокса для рефлекторов с любой геометрией. Это стало основой для предсказания всех видов паразитной поляризации, возникающих при наблюдениях на антеннах переменного профиля. Экспериментальная проверка показала правильность этих предсказаний.

Антенны типа АПП из-за больших линейных размеров чувствительны к фазовым возмущениям фронта волны в атмосфере Земли, имеющим близкий к Колмогоровскому спектр пространственных частот, растущий к большим масштабам. Н.А. Есепкина имела отношение к первым оценкам этих эффектов, которыми позднее занимались Д.В. Корольков и А.А. Стоцкий (как и Н.А. - выпускники Ленинградского политехнического института). Оказалось, что понимание Пулковской школой роли атмосферы в ограничениях на предельно большие рефлекторные радиотелескопы было решающим при отстаивании проектов АПП (включая РАТАН-600) на межведомственных экспертных комиссиях, где участвовали основные теоретики в этой области от Военно-промышленного комплекса СССР.

В начале 1980-х годов Неля Александровна, во время своей командировки на РАТАН-600, показала нам знаменитую статью Скотта и Райла по голографическому методу измерения фазовых ошибок в раскрыве зеркал в двухэлементном радиоинтерферометре. Сразу после ее отъезда создали группу (Г.А. Пинчук, А.А. Стоцкий) для реализации этой идеи на РАТАН-600 и быстро получили уникальные по точности результаты. Погрешности по радиальной координате в положении отражающих элементов основной поверхности радиотелескопа (к которым наиболее чувствителен КПД радиотелескопа) удавалось получить методом голографии с точностью до 20 мк за минуты времени! Важно, что это открыло новое качество АПП - возможность создания «адаптивной поверхности» с быстрой коррекцией деформаций волнового фронта, возникающих по разным причинам, включая фазовые деформации в атмосфере Земли. Сегодня, с внедрением оперативной автоматизированной системы управления всеми степенями свободы отражающих элементов, эта возможность становится реальной. Исследования на РАТАН-600 показали, что понятие «реального времени» в радиодиапазоне отличается от принятого в оптических телескопах - это доли часа, а не миллисекунды.

Неля Александровна стремилась поднять потенциал РАТАН-600 внедрением новых технологий в приемно-измерительной технике. Прежде всего - это широкополосные акустооптические анализаторы спектра радиосигналов. Некоторые разработки, выполненные в Ленинградском политехническом институте, были реально опробованы при наблюдениях на РАТАН-600.

Многие сотрудники Пулковской школы находились с Н.А. Есепкиной в тесном творческом контакте. Все возникающие при наблюдениях на АПП нестандартные инструментальные проблемы сразу обсуждались с ней, и ответы получались либо немедленно (в тот же час), либо в течение нескольких дней, если требовалась НИР с подключением потенциала сотрудников радиофизического факультета ЛПИ. Приведем несколько примеров. Н.С. Соболева пыталась исследовать на БПР круговую поляризацию в радиоизлучении знаменитой Крабовидной туманности. Она оказалась неправдоподобно большой (около 50 %). Быстро была создана строгая теория (совместно с В.Ю. Петрунькиным), позволившая понять природу не встречавшегося ранее инструментального эффекта. Второй пример - обнаруженная на РАТАН-600 зависимость ширины вертикальной диаграммы направленности от выноса первичного облучателя из фокуса: чем больше вынос, тем шире по вертикали диаграмма. Неля Александровна

сумела оперативно создать оптическую модель для экспериментальных исследований и построить теорию этого эффекта.

В заключение я еще раз хочу повторить, что роль Нели Александровны Есепкиной в становлении Пулковской радиоастрономической школы огромна. Основные электродинамические расчеты по радиотелескопу РАТАН-600, опубликованные в «Известиях Главной Астрономической Обсерватории в Пулкове» (1972. —№ 188. -40 с.), до сих пор являются фундаментом при любых обсуждениях качества РАТАН-600, а ее часть в монографии «Радиотелескопы и радиометры» (Н.А. Есепкина, Д.В. Корольков, Ю.Н. Парийский. -«Наука», 1973), связанная с поляризацией рефлекторных антенн, - лучшее в мире пособие по сложной проблеме поляризационных инструментальных эффектов.

Ю.Н. Парийский, академик РАН, главный научный сотрудник Специальной астрофизической обсерватории РАН

Н.А. ЕСЕПКИНА В СОВЕТЕ ПО ПРОБЛЕМЕ «ГОЛОГРАФИЯ» АН СССР

В 1970 году при Президиуме АН СССР был создан Научный совет по проблеме «Голография». К тому времени в Советском Союзе уже существовал большой коллектив ученых, занимавшихся голографией и ее применением. Поэтому Научный совет сразу начал активную деятельность. Огромную роль в ней сыграла профессор Неля Александровна Есепкина: сначала, как докладчик на многочисленных конференциях и школах, организованных Советом, а затем (в 1980-1990-х годах) в качестве члена бюро Совета. Она принимала активное участие в составлении программ конференций и школ, руководила работами секций на этих собраниях. Неля Александровна и ее сотрудники выступали с докладами, активно публиковались в тематических сборниках, выпускаемых Советом, принимали участие в дискуссиях и, фактически, являлись ведущей группой исследователей, определяющей развитие акустооптических методов оптической обработки информации, опыт которой перенимали другие ученые, так или иначе связанные с мероприятиями Совета по голографии. Неля Александровна большое внимание уделяла научной молодежи, и работы ее школы постоянно отмечались в отчетах Совета Отделению физики АН СССР, как важные научные достижения. Коммуникабельность и обаятельность Нели Александровны сыграли немалую роль в стимулировании интереса к обсуждаемым проблемам и популярности проводимых мероприятий. В памяти всех, работавших с ней в Научном совете, она осталась прекрасным человеком, замечательным ученым и организатором науки.

С.Б. Гуревич,

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН, в 1970-1999 гг. заместитель председателя Научного совета по проблеме «Голография» АН СССР