Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Оптический телескоп в Специальной астрофизической обсерватории на юге России.
Optical telescope at the Special Astrophysical Observatory in southern Russia
BTA-6 (Большой Телескоп Альт-азимутальный) – оптический телескоп с апертурой, расположенный в Специальной астрофизической обсерватории в Зеленчукском районе Карачаево-Черкесии, на северном склоне Кавказских гор на юге России. BTA-6 достиг "первого света" в конце 1975 года и до 1990 года оставался крупнейшим телескопом в мире, пока его не превзошёл частично построенный Keck 1. Он стал пионером в использовании альт-азимутальной монтировки с компьютерным деротатором – технологии, которая впоследствии стала стандартной для крупных астрономических телескопов. По ряду причин BTA-6 так и не смог выйти на работу вблизи своих теоретических возможностей. Проблемы с качеством изготовления зеркального стекла были частично решены в 1978 году, что улучшило ситуацию, но не устранило основную проблему. Однако, из-за расположения телескопа с подветренной стороны многочисленных горных вершин, астрономическая видимость редко бывает удовлетворительной. Телескоп также страдает от значительных проблем с тепловым расширением, вызванных большой тепловой массой зеркала и купола, который значительно превышает необходимый размер. Модернизация системы проводилась на протяжении всей её истории и продолжается до сих пор.
The BTA 6 (Большой Телескоп Альт азимутальный) is a aperture optical telescope at the Special Astrophysical Observatory located in the Zelenchuksky District of Karachay Cherkessia on the north side of the Caucasus Mountains in southern Russia. The BTA 6 achieved first light in late 1975, making it the largest telescope in the world until 1990, when it was surpassed by the partially constructed Keck 1. It pioneered the technique, now standard in large astronomical telescopes, of using an altazimuth mount with a computer controlled derotator. For a variety of reasons, BTA 6 has never been able to operate near its theoretical limits. Early problems with poorly fabricated mirror glass were addressed in 1978, improving but not eliminating the most serious issue. But due to its location downwind of numerous large mountain peaks, astronomical seeing is rarely good. The telescope also suffers from serious thermal expansion problems due to the large thermal mass of the mirror, and the dome as a whole, which is much larger than necessary. Upgrades have taken place throughout the system's history and are ongoing to this day.
Предыстория
На протяжении многих лет основной обсерваторией мирового класса в Советском Союзе была Пулковская обсерватория под Санкт-Петербургом, первоначально построенная в 1839 году. Как и многие обсерватории той эпохи, она была в первую очередь посвящена определению времени, наблюдению за погодой, навигации и подобным практическим задачам, а научные исследования выполнялись второстепенно. Около своего 50-летия там был установлен новый 76-сантиметровый телескоп, тогда крупнейший в мире, для наблюдений дальнего космоса. Дальнейшие модернизации были ограничены по ряду причин, в то время как в последующие десятилетия по всему миру были построены гораздо более крупные инструменты. В 1950-х годах Советская академия наук приняла решение построить новый телескоп, который позволил бы проводить наблюдения дальнего космоса на высоком уровне. Проектирование началось в Пулково в 1959 году под руководством будущего лауреата Ленинской премии Баграта К. Иоаннисяни. Стремясь создать крупнейший в мире телескоп, звание которого долгое время удерживал 200-дюймовый (5-метровый) телескоп Хейла в обсерватории Паломар, команда остановилась на новой конструкции с 6-метровым (236-дюймовым) зеркалом. Это примерно максимальный размер, который может иметь цельное зеркало, не подвергаясь значительным искажениям при наклоне. Теоретическое угловое разрешение телескопа определяется его апертурой, которая в случае 6-метрового БТА составляет около 0,021 угловой секунды. Атмосферные эффекты нивелируют это преимущество, поэтому важно размещать инструменты с высоким разрешением на больших высотах, чтобы минимизировать влияние атмосферы. Пулковская площадка, расположенная на высоте 75 метров над уровнем моря, просто не подходила для высококачественного инструмента. Пока велось проектирование БТА, разрабатывался и другой инструмент – радиотелескоп РАТАН-600. Было решено разместить оба инструмента вместе, чтобы построить единую базу для размещения персонала. Для выбора площадки были отправлены шестнадцать экспедиций в различные регионы СССР, и окончательный выбор пал на Северный Кавказ, вблизи Зеленчукской, на высоте 2070 метров. В 1966 году была создана Специальная астрофизическая обсерватория для размещения БТА-6 и РАТАН-600.
For many years the primary world class observatory in the Soviet Union was the Pulkovo Observatory outside Saint Petersburg, originally built in 1839. Like many observatories of its era, it was primarily dedicated to timekeeping, weather, navigation and similar practical tasks, with a secondary role for scientific research. Around its 50th anniversary a new 76 cm telescope, then the world's largest, was installed for deep space observation. Further upgrades were limited due to a variety of factors, while a number of much larger instruments were built around the world over the next few decades. In the 1950s the Soviet Academy of Sciences decided to build a new telescope that would allow first rate deep space observation. Design work started at Pulkovo in 1959 under the leadership of future Lenin Prize winner Bagrat K. Ioannisiani. With the goal of building the largest telescope in the world, a title long held by the 200 inch (5 m) Hale telescope at the Palomar Observatory, the team settled on a new design of 6 m (236 inches). This is about the maximum size a solid mirror can have without suffering from major distortion when tilted. A telescope's theoretical angular resolution is defined by its aperture, which in the case of the BTA's 6 m leads to a resolution of about 0.021 arcseconds. Atmospheric effects overwhelm this, so it becomes important to locate high resolution instruments at high altitudes in order to avoid as much of the atmosphere as possible. The Pulkovo site, at 75 m above sea level, was simply not suitable for a high quality instrument. While BTA was being designed another instrument, the RATAN 600 radio telescope, was also designed. It was decided that the two instruments should be co located, allowing the construction of a single site to house the crews. To select the site, sixteen expeditions were dispatched to various regions of the USSR, and the final selection was in the North Caucasus Mountains near Zelenchukskaya at a height of 2,070 m. In 1966 the Special Astrophysical Observatory was formed to host the BTA 6 and RATAN 600.
Проблемы
Первая попытка изготовления первичного зеркала была предпринята на Лыткаринском заводе оптического стекла, недалеко от Москвы. Они слишком быстро отжигали стекло, что привело к образованию трещин и пузырьков, сделавших зеркало непригодным для использования. Вторая попытка оказалась более удачной и была установлена в 1975 году. Первые изображения БТА были получены в ночь с 28 на 29 декабря 1975 года. После периода наладки, в январе 1977 года БТА была объявлена полностью работоспособной. Почти сразу после открытия телескопа на Западе начали распространяться слухи о серьезных проблемах с ним. Вскоре многие стали считать его бесполезным проектом, настолько, что он был даже упомянут в книге Джеймса Оберга "Разоблачение советских катастроф", опубликованной в 1988 году. В 1978 году было установлено третье зеркало, с улучшенной формой и без трещин. Погода – еще один значительный фактор; в среднем, наблюдения проводятся менее чем в половине ночей в течение года.
The first attempt to fabricate the primary mirror was made by the Lytkarino Optical Glass Plant, near Moscow. They annealed the glass too quickly, causing cracks and bubbles to form, making the mirror useless. A second attempt fared better and was installed in 1975. BTA's first images were obtained on the night of 28/29 December 1975. After a break in period, BTA was declared fully operational in January 1977. Almost immediately after it opened, rumors started in the West that something was seriously wrong with the telescope. It was not long before many dismissed it as a white elephant, so much so that it was even discussed in James Oberg's 1988 book Uncovering Soviet Disasters. A third mirror, with an improved figure and no cracks, was installed in 1978. Weather is another significant factor; on average, observing takes place on fewer than half of the nights throughout the year.
Улучшения
Астрономы SAO планировали решить одну из основных проблем с помощью нового зеркала из стеклокерамики Sitall с ультранизким коэффициентом теплового расширения, но это обновление не было зафиксировано как состоявшееся. Использование первичного зеркала из Sitall позволило бы уменьшить его толщину с 65 до 40 см, снизив тем самым тепловую инерцию. К 2007 году рабочее зеркало, третье по счету, сильно подверглось коррозии из-за применения азотной кислоты для нейтрализации щелочных растворителей, использовавшихся для очистки стекла перед нанесением нового слоя отражающего алюминия. Для повторной шлифовки зеркала требовался капитальный ремонт, что нарушило бы плотный график наблюдений. Вместо этого второе зеркало, ранее отклоненное из-за дефектов, но хранившееся на складе, было отправлено в Литкарино для восстановления. В 2012 году фрезерный станок снял 8 мм стекла с верхней поверхности, удалив вместе с ним все оптические дефекты. Работы должны были быть завершены в 2013 году, но были задержаны из-за недостатка финансирования. Зеркало было окончательно доработано в ноябре 2017 года, а его замена состоялась в мае 2018 года. Однако восстановленное зеркало оказалось все еще недостаточным, и после нескольких месяцев испытаний было принято решение заменить его на прежнее.
SAO astronomers planned to address one of the main problems with a new mirror made of the ultra low expansion glass ceramic Sitall, but this upgrade is not recorded as having taken place. With a Sitall primary mirror it would be possible to reduce the thickness from 65 to 40 cm, reducing thermal inertia. By 2007 the operational mirror, the third to be produced, had become heavily corroded by the use of nitric acid to neutralise the alkali based solvents used to clean the glass before applying a new layer of reflective aluminium. A major overhaul in order to re grind the mirror was needed, but this would have cut into the packed observing schedule. Instead, the second mirror, abandoned due to imperfections but sitting in storage throughout, was returned to Lytkarino for refurbishment. In 2012 a milling machine removed 8 mm of glass from the upper surface, taking with that all of the optical imperfections. Work was supposed to be finished in 2013, but was delayed due to funding shortage. The mirror was finally completed in November 2017, and mirror replacement took place in May 2018. However, the refurbished mirror was found to be still inadequate, and after a few months of testing, it was decided to replace it with the previous mirror.