Dместе со специальным корреспондентом «Науки и жизни» Наталией Лесковой поднимаемся на Скалистый хребет Кавказских гор к обсерватории Института астрономии РАН.

Рассвет освещает Эльбрус, телескопы закончили работу. Фото Михаила Наливкина

Шаджатмаз – скалистое плато в Карачаево-Черкессии на высоте 2170 метров над уровнем моря. С карачаевского переводится как «место, где не растёт трава». И, хотя склоны здесь действительно девственно голые, пологие луга плотно покрыты альпийской растительностью: ярко-жёлтыми, синими, голубыми цветами, которые хочется непрерывно фотографировать – так они красивы. В ясную погоду здесь вообще царят пейзажи, которые просятся на открытки: далеко просматривается Кавказский горный хребет с двугорбым красавцем Эльбрусом. Если стоять на краю обрыва, видно, что чуть ниже пасутся стада вороных карачаевских лошадей – поджарых, изящных, контрастно заметных на фоне сочно-зелёной травы. Ещё ниже видны тучные коровы. Если поднять голову вверх – увидишь кружащих в небе орлов и ястребов. А если обернуться назад – множество круглых белых куполов. Здесь расположено множество астрономических обсерваторий самых разных научно-исследовательских институтов. А «залезли» они сюда, потому что в этом месте спокойная атмосфера и много ясных ночей. Как говорят учёные, здесь хороший астроклимат.

Фото Андрея Афанасьева.

Когда есть погода

Астрономическая обсерватория Института астрономии РАН – самая юная не только в Институте, но и в стране. Пять лет назад здесь в чистом поле стоял колышек и не было ни одного телескопа. Рождалась обсерватория с нуля: не было ни аппаратуры, ни денег на её приобретение. Но была любовь сотрудников института к своему детищу, и со временем она наполнила обсерваторию новой жизнью. Ведь наблюдения для астрономов – это основа работы.

Сейчас здесь установлены два телескопа полуметровой апертуры, третий, широкоугольный телескоп будет установлен уже в этом году. А ещё здесь мечтают о большом телескопе – место для него есть, нужны только средства, с которыми вечный дефицит.

Нынешние телескопы работают по научным программам: с их помощью астрономы изучают хромосферно-активные звёзды, крупные пятна на которых периодически меняют их блеск и позволяют исследовать физические процессы в этих звёздах, транзиты экзопланет, другие переменные звёзды и транзиентные явления, малые тела Солнечной системы.

Изящные гиперболоидные ферменные опоры куполов с винтовой лестницей – собственная разработка Михаила Наливкина и визитная карточка семейства телескопов ИНАСАН.Фото Андрея Афанасьева.

Самый новый телескоп снабжен спектрографом среднего разрешения. «Мы сделали новый проект компоновки научного оборудования, и теперь на этом телескопе можно быстро переключать фотометрический и спектральный режимы работы, – рассказывает Михаил Наливкин, научный сотрудник Института астрономии РАН, ведущий инженер по внедрению новой техники и технологий. – Большое преимущество в том, что спектрограф, хоть и скромный по своим характеристикам, доступен всегда, когда есть погода».

Без людей

Интересно, что здесь, на горе, совсем не обязательно постоянное присутствие людей. Основную часть времени телескопы работают в роботическом режиме, к ним у сотрудников есть удалённый доступ. Правда, пока это касается только фотометрических и астрометрических наблюдений.

«Сейчас я приехал для того чтобы наладить спектрограф, – продолжает Михаил. – Мы его установили, но ещё не запустили. Буду приезжать, когда установится ясная погода: нужно установить дополнительные кабели и блоки питания, оптоволокно, выполнить настройки полярной оси, ориентацию приёмников излучения, юстировку оптики»… Вся наладка выполняется вручную, специалисты сюда приезжает 3-4 раза в год.

Михаил Наливкин и телескоп в куполе №2. Автоматические крышки открыты, видно главное зеркало телескопа системы Ричи-Кретьена. Фото Андрея Афанасьева.

В глаза бросается большой деревянный ящик, который недавно прибыл из Новосибирска. Внутри находился телескоп, сделанный новосибирской фирмой «Астросиб». Это уникальное производство, больше такие телескопы в стране никто не делает. Сибиряки спроектировали и изготовили сам телескоп, купола и опорно-поворотное устройство, которое компенсирует вращение Земли, чтобы телескоп непрерывно следил за звёздами, а не вращался вместе с планетой. Для того чтобы привезти оборудование на место, специально вызывали манипулятор-вездеход, тащили ценный груз по декабрьским сугробам, а снега здесь намело до метра, вспоминает Михаил. Зимы здесь, в горах, вообще суровые, вьюжные. Без любви к этим пейзажам и звёздам мало кто сюда полезет.

В лабораторном помещении находятся сервер, компьютеры, система хранения данных, метеостанция, в состав которой входят ультразвуковая система для исследования параметров атмосферы в приземном атмосферном слое, датчик дождя и облачности. Если испортится погода, робот-телескопы об этом узнают и автоматически закроют купола. То же самое они делают по критерию освещенности, если наступил день, а также в случае, если влажность или ветер превышают допустимые показатели.

Хороший астроклимат

Специалисты наведываются сюда, когда нужно установить что-то новое, наладить аппаратуру, устранить неполадки, а постоянно на обсерватории находится лишь сторож. Бывает, зимой замерзнет какой-то провод, выйдет из строя кабель. Иногда приходится приезжать, чтобы их переподключить. Начальник Кисловодской станции ИФА РАН и, по совместительству, сотрудник ИНАСАН Камил Арабович Арабов активно в этом задействован, он уже изучил здешнюю технику как свои пять пальцев. Но если требуется более сложная инженерная работа по настройке и монтажу, приезжают научные сотрудники из Москвы.

Телескоп Astrosib RC500_Baches. Фото Михаила Наливкина.

Когда учёные выясняли, где в нашей стране лучше строить обсерватории, поняли: это место уникально, и не только благодаря астроклимату, стабильно высокому качеству астрономических изображений, но и благодаря хорошей транспортной доступности. 40 минут из Кисловодска по асфальтированной дороге – и ты словно попадаешь в другой мир, где нет места городской суете, а пейзажи поражают воображение. Правда, по словам Михаила, город всё равно наступает: всё больше мешают засветка от теплиц, города и дороги, по которой ездят туристы. Антропогенные факторы светового загрязнения сильно осложняют жизнь, но что делать. Работать пока можно.

Как поднять телескоп

Для того чтобы избежать влияния на наблюдения приземного атмосферного слоя, ученые подняли телескопы на уровень 7,2 м над землёй. «Есть исследования, говорящие, что в идеале надо поднимать на 11 метров и выше, – рассказывает Михаил. – Для телескопов короткофокусных, широкоугольных это не так критично, но для длиннофокусных, особенно в сочетании со спектрографом, это важно, потому что требуется удерживать изображение на входной щели спектрографа. Иначе говоря, важна стабильность аппаратной функции спектрографа. На современных телескопах применяется активная и адаптивная оптика, чтобы улучшить качество атмосферных изображений, и их стабильность. У нас применяется самый простой вариант активной оптики c качающейся стеклянной пластиной, которая корректируют положение звезды на входной щели с частотой до 10 Гц, используя обратную связь от вспомогательной камеры».

Для того чтобы вести дистанционные наблюдения, в куполах установлены видеокамеры для слежения за работой телескопов, а под куполами расположили камеры, через которые видно всё, что происходит на территории. А ещё есть камера всего неба, которая позволяет отслеживать облачность и состояние неба, в том числе засветку. У неё поле зрения 180 градусов, так что наблюдатели могут видеть всё до самого горизонта.

И работа, и учёба

По винтовой лестнице мы поднимаемся в купол, в котором установлен новый телескоп: его Михаил и приехал отлаживать. Именно для него «Астросиб» сделал свой вариант электромеханического привода диагонального зеркала. «Компоновка научного оборудования включает в себя управляемое диагональное зеркало, модуль активной оптики, линзу, которая согласует относительное отверстие телескопа и спектрографа, сам спектрограф с приёмниками излучения, колесо светофильтров, камеру, блок калибровки спектрографа, – объясняет Михаил. –– Первая мода – спектральная, вторая – фотометрическая: и такая компоновка позволяет быстро переключаться между режимами работы, даже без необходимости перефокусировки».

Ничего сверхсложного и супер-уникального в этой аппаратуре вроде бы нет. Но даже с её помощью учёным удаётся выполнять важные задачи. Труд инженеров тут сложно переоценить: их находчивость и золотые руки дают заурядному «железу» принципиально новые возможности.

Измерение PSF звезды (Point Spread Function - функция рассеяния точки), для оценки фокусировки и выбора правильной экспозиции. Фото Андрея Афанасьева.

По словам нашего собеседника, этот телескоп, помимо научной, выполняет ещё и учебную функцию. Он нужен для обучения работе со спектрографами высокого разрешения. Он и технически весьма неплох, и достаточно прост в обращении, а самое главное – доступен, в то время как на больших телескопах время для работы нужно предварительно заказывать, что непросто.

На этом спектрографе в Симеизской обсерватории, например, недавно была выполнена работа аспиранта ИНАСАН Григория Цурикова и студентки УрФУ Юлии Сысолной по изучению звезды с экзопланетной активностью t Bootis. «Работа скромная с научной точкой зрения, да ещё ребята попали на ужасную погоду, но они самостоятельно изучили параметры звёздной системы непосредственно на основании спектральных данных, что очень важно, – считает Михаил. – Здесь, в Кисловодской обсерватории, спектрограф доступен в постоянном режиме. Например, произошло какое-то событие, требующее быстрого реагирования – допустим, вспышка сверхновой в другой галактике. Мы можем оперативно, по алерту, навестись на этот объект и получить спектр с хорошим разрешением».

С закрытыми глазами

Как устанавливают телескопы? Железобетонная колонна телескопа установлена непосредственно на скальное основание, на химические анкеры – это арматура и специальный клей, и не соприкасается с ферменной опорой купола, что позволяет добиться высокой стабильности изображений. Прежде чем все это спроектировать и установить, Михаил консультировался с геологами, изучал, как всё сделано в других обсерваториях. «На создание гиперболоидной ферменной опоры меня вдохновила красота Шуховской башни на Шаболовке, захотелось продолжить инженерные традиции, – рассказывает он. – А по спиральной лестнице, ведущей наверх, можно ходить даже с закрытыми глазами: если держаться за перила, заблудиться невозможно». Строительные конструкции выполнены уже на месте опытными кисловодскими специалистами под руководством Кямала Феликсовича Батдыева.

Михаил объясняет: ломаная колонна монтировки сделана конкретно под широту места наблюдения и строго параллельна оси вращения Земли. Такая конструкция очень удобна тем, что позволяет вести наблюдения без перекладки телескопа. «Вот это я сварил сам, своими руками», – Михаил не без гордости демонстрирует аккуратные швы на колонне монтировки. Но, прежде чем исполнить всё «в железе», он сделал полную 3D модель всего комплекса – ферменной опоры, купола, колонны, монтировки и телескопа, всей научной аппаратуры, чтобы быть уверенным, что всё рассчитано верно. «У нас разделение труда – Сергей Нароенков отвечает за информационную часть и электрику, я – за проектирование, оптику и механику. Всегда работаем вместе, помогаем друг другу», – говорит Михаил.

Наука и искусство

Эксплуатация телескопа – отдельная наука, практически на грани с искусством. Мало его правильно отладить – его надо ещё время от времени мыть, очищать от пыли. Делают это с большой осторожностью, нежно, дистиллированной водой с добавлением моющего средства «Фейри». «Если хочешь, чтобы телескоп работал хорошо, надо любить своё детище», – говорит Михаил. «Да и вообще работать здесь, не любя астрономию, невозможно», – признаётся наш собеседник.

Фото Андрея Афанасьева.

Оказаться наверху, в «сердце» астрономических наблюдений – это всегда волнительно и романтично, особенно когда видишь такое впервые. Вот Михаил нажимает на кнопку пульта управления – и купол медленно разделяется на две части, как скорлупа большого ореха, величественно раскрывается, представляя нашему взору бирюзовый небесный свод. Пройдёт несколько часов, в небе появятся звёзды, и телескоп начнёт свою привычную работу. «А мы будем управлять и следить за тем, всё ли в порядке», – говорит Михаил. Пока мы спим, астрономы внимательно следят за небом. Нам кажется, что это романтично. Так и есть. Но, кроме романтики, за этим стоит большой труд и преданность своей науке.