Зеленчукское ущелье. Часть 2: обсерватории Архыза
Архыз - это не только древности показанной в прошлой части аланской столицы, но и технологические чудеса. Со старейшими храмами России соседствуют крупнейшие обсерватории России (а по некоторым параметрам - и мира), впечатляющие не только качеством, но и количеством: буквально в прямой видимости друг от друга находятся Специальная астрофизическая обсерватория РАН с двумя уникальными гигантскими телескопами, небольшие обсерватории Института прикладной астрономии, предприятия "Системы прецизионного приборостроения" и Казанского университета, частная "астроферма" и вроде бы что-то военное (куда ж без него). Кое-что мы посетили с экскурсиями, которые регулярно проходят по выходным, а кое-что я увидел в компании Елены maurisio, сотрудницы одной из обсерваторий.
Для начала, почему именно Архыз стал крупнейшим в России центром наземных астрономических наблюдений? Самый краткий ответ - по сочетанию астроклимата и логистики. С одной стороны, обсерваторию надо ставить там, где небо как правило ясное, воздух чист и прозрачен, рядом не светят огни и не фонят радиосигналы, а ночи долгие круглый год: думаю, из этого списка ясно, что, например, старейшая в России Пулковская обсерватория по современным меркам расположена столь неудачно, сколь это только возможно. Всем критериям в нашей северной стране соответствует только солнечный Кавказ, где даже летом тёмные ночи, а прозрачный воздух всегда найдётся выше по горам: большая часть пыли и пара в нём - на первых 2 километрах от уровня моря. Из 7 его республик самой подходящей оказалась, конечно же, самая малолюдная Карачаево-Черкесия, ну а дальше в дело вступает логистика: крупная обсерватория - это всегда уникальное, но при этом громоздкое оборудование, которое не затащишь на отвесную скалу по козьим тропам. Самую высокогорную в России обсерваторию "Пик Терскол" я недавно показывал в Приэльбрусье, но она относительно невелика. Для гигантов же идеально подошёл пологий, но высокий хребет Ужум в Зеленчукском ущелье... а также, думается, многие места в Армении, Киргизии и Таджикистане. Но в Академии Наук словно принципиально решили не выходить за пределы РСФСР, и вот на верхней окраине огромной станицы Зеленчукской слева от дороги видишь будто бы огромный стадион:
2.
Это РАТАН-600, что означает "Радио-Астрономический Телескоп Академии Наук диаметром 600 метров". На самом деле - 576 метров, но и это, согласитесь, немало.
3.
На чудо техники водят экскурсии, но не каждый день и по предварительной записи, следят за которой, впрочем, не то чтобы строго. Так, мы были записаны на 12, но приехав в 11:45, узнали от охранника, что группа уже ушла - и без вопросов помчались её догонять. Как выяснилось позже, за пару дней после моего звонка "наша" группа отказалась приезжать, зато появилась другая на полчаса раньше. За КПП и стелой аллея приводит к мастерским, лабораториям и полукруглой Гостинице - жилому и административному блоку. Всего на РАТАНе занято 108 человек, и около 60% персонала обслуживают телескоп, а около 40% ведут с него наблюдения.
4.
Думаю, не секрет, что фотон - лишь одна из разновидностей бесчисленных частиц, которые носятся по просторам Вселенной. Да, частица странная, даже почти и не частица и до какой-то степени волна, но всё же самое примечательное свойство фотона - в том, что его воспринимает человеческий глаз. Множество других частиц и волн же глаз не воспринимает, а проносятся мимо и даже сквозь нас они миллиардами - вот и выходит, что даже имея возможность обозреть всю Вселенной, мы увидим лишь её малую часть. Это понимали и астрономы, научившие свои телескопы видеть то, что не видно самим. В Приэльбрусье я рассказывал о нейтринных телескопах, которые не то что не смотрят в небо, а наоборот - погружены в землю, воду или лёд, куда проникает минимум посторонних частиц помимо инертных и неуловимых нейтрино. В новостях регулярно мелькают орбитальный "Хэббл" и гелиоцентрический "Джеймс Уэбб", которые сканируют Вселенную в инфракрасном диапазоне. Ну а радиотелескоп, впервые сконструированный в 1931 году американским физиком Карлом Янски - по сути огромная параболическая антенна, радар, улавливающий излучения космических глубин. Зарывать его в землю - конечно, не лучшая идея, но кратер или глубокая долина, которая будет отсекать земные радиоизлучения, подходит такому телескопу явно больше, чем вершина горы. Основные элементы радиотелескопа - огромное вогнутое зеркало и принимающая антенна над его центром. Чем больше зеркало - тем оно чувствительнее, но и тем труднее направлять его на нужные участки неба. И вот в 1950-х годах в США кому-то впервые пришла идея положить стационарное зеркало в кратер потухшего вулкана, а над ним смонтировать подвижную принимающая антенну. Так родился Аресибо - как бы не самый знаменитый на планете телескоп, в 1963 году заработавший на Пуэрто-Рико и демонтированный пару лет назад. "Нашим ответом Аресибо", вероятно, Партия и видела РАТАН-600, ну а учёные и инженеры создали в 1966-76 годах радиотелескоп не просто вдвое крупнее, но и с совершенно другим устройством. Вот такой вид открывается с порога Гостиницы:
5.
За воротами - кольцо тонких стен:
6.
Это Круглый отражатель, состоящий из 895 алюминиевых плит размером 11,2 на 2 метра:
7.
И способных поворачиваться с тремя степенями свободы:
8.
Внутри кольца на 400 метров тянется Плоский отражатель из 124 плит:
9.
По словам экскурсовода, изначально элементы отражателя переводились в ручном режиме: команда из 10 операторш обходила заданный участок телескопа, вручную задавая параметры на моторах. Позже то же самое стало делаться нажатием кнопки на ЭВМ, ну а сейчас телескоп полностью автоматический - элементы сами поворачиваются вслед за изучаемый объектом, как цветы за Солнцем.
10.
Отражатели передают сигналы на вторичные зеркала, установленные на специальных приёмных кабинах:
11.
Среди них выделяется кабина №6 с коническим зеркалом. Введенная в строй в 1985 году, это самый поздний элемент РАТАНа-600... и, как оказалось, самый бесполезный. Главный недостатком конструкции телескопа стало то, что два отражателя просто мешают друг другу: после работы Круглого отражателя плоский нуждался в долгой и сложной настройке. В итоге Круглый отражатель отработал всего два полных цикла, а затем фактически распался: его северный и восточный сектора работают отдельно, западный брошен, а южный образовал систему с Плоским отражателям. Коническое зеркало же, созданное для работы со всем кольцом сразу, стало музеем РАТАНа-600 - в операторской теперь плакаты с историей телескопа, объектами его наблюдения и аналогами в других странах, а на башне - смотровая площадка:
12.
Вид с неё завораживает. Второй по диаметру радиотелескоп (500м) FAST (или Тьяньян) на юге Китая пущен в 2016 году, а совсем уж гигантские проектируемые телескопы с площадью до 1 квадратного километра представляют собой поля относительно небольших антенн. Скорее всего, крупнейшим в мире РАТАН-600 и останется - дальше в этом направлении некуда и незачем расти:
13.
Над Аресибо или Тьяньяном вторичные зеркала перемещаются по тросам, а в РАТАНе-600 - ездят по трёхрельсовым железнодорожным путям. Центр телескопа - поворотный круг, от которого расходятся 12 направлений:
14.
Увы, не знаю, какая тут колея, но явно больше 1520мм:
15.
Кабины РАТАНа-600 - пожалуй, самый необычный подвижной состав России:
16.
Вот здесь можно понять причудливый бадминтон, в который элементы телескопа играют в попавшейся радиоволной: сперва она отражается от "стены", затем - от вторичного зеркала на платформе (которое у экскурсовода за спиной), и наконец попадает в "лунку" - вон те трубки приёмной аппаратуры.
17.
Наблюдают отсюда за всем, что можно видеть в радиодиапазоне: днём в основном за Солнцем, а ночью - даже за дальними галактиками и квазарами. 30% наблюдательного времени отведено сотрудникам Академии Наук, 20% - зарубежным учёным, 50% - учёным из других организаций России. Заявки на проведение наблюдений подаются за годы: число желающих втрое превышает возможности телескопа.
18.
А вот в каких условиях работают астрономы и операторы кабин:
19.
Группа, к которой мы прибились, подошла в удачное время - кабина как раз готовилась перемещаться. Сотрудники отмерили нужное расстояние и установили блок:
20.
Однако большей часть группы явно думала не о звёздах, а о холодном пиве, поэтому наблюдать сам процесс перемещения кабины остались только мы. И экскурсовод, благодарная нам за живой интерес, повторно провела экскурсию уже специально для нас да ответила на все мои вопросы. Покидали РАТАН-600 мы с каким-то особым, очень приятным чувством, которое оставили не технические чудеса, а сама общность людей, глядящих в небо.
Click to viewА вот такой открывается вид вдоль дороги у ворот РАТАНа-600: впереди - горы, а на горах - другие телескопы. Вон например торчит из кустов обсерватория "Зеленчукская" на высоте 1175 метров, её пущенный в 2001 году РТФ-32 с более привычной схемой подвижной параболической антенны, похожей на гигантский локатор. Он, однако, является лишь частью системы "Квазар" Института прикладной астрономии. Принцип действия прост: обсерватории "Зеленчукская", "Светлое" (под Питером) и "Бадары" ( в Тункинской долине Бурятии) образуют взаимодействующую систему, так что "зеркалом" становится всё пространство между ними в 4400 километров шириной.
21.
Ещё дальше, в дымке на высоте 2070 метров, сверкает белый купол БТА - главного оптического телескопа Спецобсерватории. В ясные дни он виден за десятки километров, не только из Зеленчукского, но и из соседнего Урупского района. И нам сейчас - туда:
21а.
По соседству с городищем Нижнего Архыза, которому была посвящена почти вся прошлая часть, за тем же мостиком через Большой Зеленчук расположен посёлок Нижний Архыз, основанный в 1966 году для персонала Специальной Астрономической Обсерватории. Дорога за мостиком сразу начинает набирать высоту, оставив внизу за непроглядными кустами поселковую промзону. Жилая часть встречает Главным зданием САО РАН:
22.
Рядом по единственной улице - школа:
23.
С явно более поздним корпусом информатики на фоне скалы Кораблик:
24.
24а.
Чуть в стороне - Первый дом (1976) какого-то то ли альпийского, то ли скандинавского вида. Он строился, естественно, для начальства и важнейших специалистов обсерватории:
25.
Второй, Третий и Четвёртый дома - обычные многоэтажки улучшенных серий. Всего в Нижнего Архызе порядка 500 жителей, и 86% из них русские. Впрочем, по факту народу тут уже гораздо меньше - дети астрономов не всегда идут по родительским стопам, продать квартиру в этой глуши сложно, но можно придержать её и приезжать отдыхать.
26.
Атмосфера обращённого к космосу наукограда в Нижнем Архызе жива:
26а.
А для командированных специалистов недавно построили общежитие, похожее на обсерваторию башню. Оно же - и на вводном кадре:
27.
Проскочив посёлок, дорога уходит на чрезвычайно муторный и извилистый серпантин: по прямой до БТА 3,5 километра по горизонтали и 800 метров вверх, а по дороге - более 16 километров, петляние которыми растягивается на 30-40 минут. Зато асфальт на всём подъём идеален: раз наверху федеральный объект - то это по статусу федеральная трасса!
28.
На полпути - смотровая площадка. Вверх по ущелью - река и дорога в курортный Архыз, далёкая стена хребта с назгульским названием Морг-Сырты (3141м) и гора Пастухова (2733м) на хребте Ужум, по склонам которой работники обсерватории ходят гулять. Главное - не в тумане: с обратной стороны у неё отвесный обрыв.
29.
Ниже по ущелью - оба Нижних Архыза. Посёлок астрономов с его белыми домами:
30.
И городище древнеаланской столицы. Внизу видны корпуса Александро-Афонского монастыря (1889-1918), левее крайнего из которых стоит менгир Воин-Тюрок, а из-за крайнего справа выглядывает главка Южного (Ильинского) храма - единственного действующего, самого маленького и молодого на городище. Выше из-за деревьев торчит купол Среднего храма, а в левом верхнем углу - самый крупный и сохранный Северный храм, кафедральный собор Аланской епархии. Построенные византийскими мастерами для младшего, но ценного союзника, они лет на 50-100 старше древнейших церквей Руси.
31.
Однако для нас самое интересное на кадре выше - жёлтый луг левее дороги. Под его грунтом и пощипанной коровами травой скрывается Аланский круг - старейшая из всех здешних обсерваторий, предтеча РАТАНа-600. Кольцо диаметром 88,5 метров, или 300 римских футов, сориентировано по восходам Солнца на зимнее солнцестояние и 1 октября, считавшееся в Византии Новым годом. Квазары и гамма-всплески, конечно, оттуда не искали, но повадки Солнца выяснили вполне.
31а.
Здесь же - молились ему, разводя жертвенные костры: как объяснял мне жрец в зороастрийском храме Тегерана, огонь - символ солнца на Земле, как писаная икона - символ Бога. И не за этот храм ли древний Магас, неуловимую аланскую столицу, называли Городом Солнца?
31б.
Следующие витки серпантина, и Нижний Архыз скрывается под горой. Зато становится видна Зеленчукская, а в ясную погоду - как бы не Черкесск:
32.
В устье ущелья как на ладони оба радиотелескопа. В РАТАНе-600 прекрасно видна серая лента Плоского отражателя, а Зеленчукская обсерватория одним БТФ-32 не исчерпывается.
33.
Впереди - Верхняя научная площадка Специальной астрофизической обсерватории РАН, которую и называют "обсерваторией Архыз" в обиходе.
34.
Её центр, как звезда в системе планет - БТА, то есть Большой Телескоп Азимутальный. Действительно большой: его зеркало на момент запуска в 1975 году было крупнейшим в мире, а башня (53 метра) остаётся высочайшей до сих пор:
35.
Впрочем, интересна она не только размером. Снаружи - сдержанный футуристический дизайн а-ля звездолёт "Тёмное Пламя", внутри - зал под роскошным витражом с невредимым Икаром, пролетающим на фоне знаков Зодиака:
36.
Вид у этого зала откровенно музейный - инфостенды, гардероб, касса и сувенирная лавка. Из инфостендов я узнал, что САО РАН, или вернее какие-то её энтузиасты, держат ещё и археологический музей в Нижнем Архызе, но, увы, уже никак не успевал в него попасть. В пятницу и выходные экскурсионные группы в БТА идут буквально за одна за другой, накапливаясь в фойе минут за 30-40.
36а.
Впрочем, сделанные выжигателем по доске письмена на втором этаже как бы намекают, что возможность экскурсий сюда закладывалась уже при строительстве.
37.
Большая часть экскурсии проходит в бывшей операторской, где за экспонаты старый пульт управления и фото на стенах:
38.
Ну а сам Большой Телескоп Азимутальный - за стеклом: грандиозная конструкция весом 850 тонн, из которых 42 тонны приходится на Главное зеркало (внизу) диаметром 605 сантиметров.
39.
Собственно, в зеркале тут и суть: рефракторы (телескопы наподобие подзорной трубы), за редчайшим исключением, остались уделом любителей, а современный оптический телескоп - это в первую очередь рефлектор, считывающий информацию через компьютеры с огромного чуть вогнутого зеркала, увеличивающего всё, что отражается в нём. Соответственно, чем больше зеркало и чем качественнее его стекло - тем телескоп эффективнее. Сами зеркала бывают сегментированными и цельными, и зеркало БТА оставалось крупнейшим вообще до 1993 года, и крупнейшим цельным до 1998-го. Тогда в Чили был запущен Очень Большой Телескоп (это его официальное название) с диаметром зеркала 8,2 метра и самым высоким разрешением, а в 2005 году и его потеснил Большой Бинокулярный телескоп в Аризоне.
39а.
Но что это такое - изготовить цельную стекляшку размером с небольшой дом? Решение о создании БТА было принято в 1958 году, и для него пришлось строить отдельный цех на Лыткаринском заводе оптического стекла в Подмосковье, делать уникальный карусельный станок на Коломенском заводе тяжёлого машиностроения и создавать комплекс алмазных инструментов с порошком на 12 000 карат. К 1964 году в Лыткарино из 70 тонн битого стекла отлили первую заготовку, однако самое сложное было только впереди - ещё 2 года заготовка остывала в специальной камере, а после 4 года ушло на её шлифовку. На экскурсии, впрочем, нам рассказывали обо всём этом как о второй заготовке: первую охлаждали всего 9 месяцев, а в итоге в ней обнаружились пузырьки и трещинки, чреватые аберрациями. Впрочем, изготовление зеркала - пол-дела: его надо было ещё и доставить! Для транспортировки был изготовлен саркофаг со всеми мыслимыми мерами безопасности вроде громоотводов, к башне БТА проложили особо извилистую, но особо пологую дорогу, а первоначально намеченным маршрутом - по рекам в Ростов-на-Дону и далее автотранспортом, - провезли имитатор зеркала. К осени 1974 года зеркало было установлено на своём месте, но провисело недолго - с учётом всех ошибок ещё одно, более качественной зеркало, было поставлено в 1979 году.
40.
Второе зеркало тут действует и ныне - только защитный алюминиевый слой меняют раз в 3-5 лет. Да и за стеклом телескоп стоит не случайно: если температура зеркала меняется быстрее, чем на 2 градуса в сутки, чувствительность телескопа падает в 1,5 раза. В башне поддерживает особый микроклимат, при разнице температур внутри и снаружи хотя бы на 10 градусов купол вообще не открывают, а в остальных случаях выравнивают температуру в зале постепенно. Обслуживать башню помогает гигантский (65м) козловый кран:
41.
У подножья которого лежат саркофаги обоих стёкол, причём один - ещё и не пустой. В 2007 году первое зеркало БТА было решено отвезти назад в Лыткарино и там повторно обработать, что заняло 11 лет. По возвращении, однако, оказалось, что всё зря: повторить качество второго зеркала так и не получилось. И в общем, как я понимаю, по разрешению и точности БТА проигрывает даже некоторым меньшим телескопам - что здесь, что в узбекистанском Паркенте советских инженеров подводило более низкое, чем у европейских лидеров отрасли, качество стекла.
42.
Рядом - неожиданной стильный хозблок с облицовкой из дикого камня и телескоп Цейсс-1000 (1990) с метровым зеркалом:
43.
Ещё несколько телескопов - дальше по склону:
44.
Чуть в стороне, у ведомственной гостиницы "Андромеда", находится ещё один астрономический комплекс "Космотэн":
45.
Это как бы тоже территория САО РАН, но фактически тут действует отдельная обсерватория - Станция оптических наблюдений "Архыз" при Научно-производственном объединении "Системы прецизионного приборостроения", с 1997 года ведущая наблюдение за спутниками и космическим мусором. Тут и работает Елена, и первым делом я спросил её, насколько засорена околоземная орбита. Елена успокоила - в среднем один рукотворный объект крупнее нескольких сантиметров приходится на куб со сторонами по 200 километров. Но то - над площадью в полмиллиарда квадратных километров и на высотах от 200 до нескольких десятков тысяч километров: вокруг Земли летает 16 тысяч объектов, способных при столкновении разрушить спутник или космический корабль, и полмиллиона способных его повредить. Ну а плодится мусор в космосе так же быстро, как и на наших кухнях: например, экспериментальный подрыв китайского спутника "Феньюань-1С" в 2007 году породил 3000 крупных и 150 тыс. мелких обломков, да и недавно сбитый отечественной ракетой "Нудоль" советский спутник "Целина" разлетелся не хуже.
46.
Елена одна из коллектива большую часть времени проводит наверху - в основном астрономы и эксплуатационщики живут в посёлке и поднимаются на работу ведомственным автобусом. Официально вахта астронома длится сутки то ли 1, то ли 2 раза в неделю... вот только на деле всё упирается в погодное окно - в пасмурное время Елена работает в просветах столько, сколько это возможно. Ну а в маленькой обсерватории - почти домашний уют:
47.
Здесь же в 2000-01 годах работала "Старлаб" - первая в России частная обсерватория, наблюдавшая в основном за малыми планетами. С 2017 года, уже на отдельной площадке, действует новая частная обсерватория "Астроферма" клуба научных путешествий "Астроверты" - но как я понимаю, научных наблюдений там не ведётся, это просто база отдыха, открытая небесам.
47а.
В распоряжении "Космотэна" лазерный дальномер "Сажень-Т" (между прочим, активно используется иностранными обсерватории, например в Бразилии и ЮАР), самая чувствительная в России телекамера FAVOR (разработка Института космических исследований в Москве) и два телескопа с 60-сантиметровыми зеркалами.
48.
Над "Цейсс-600" Елена показала, как открывается и вращается купол обсерватории:
А сам телескоп я разглядел во всех подробностях:
49.
Даже в зеркало его заглянул - отражение в нём кажется чище, чем тот мир, что видишь глазами напрямую:
50.
Новеньким АТТ-600 же Елена просто восхищалась - по сравнению со старым "Цейссом" он гораздо проще в обращении и мобильнее.
51.
Наконец, снаружи в цилиндрическом чехле находится ещё один телескоп ММТ-9, что означает "многоканальный мониторинговый телескоп из 9 приёмников". Это чуть ли не самоделка Казанского университета, Северокавказская астрономическая станция (то есть студенческая обсерватория) которого с 1975 года располагается по соседству. Но штуковина оказалась чрезвычайно эффективной: глядя по 9 направлениям, она мониторит участок неба в 900 квадратных градусов, отслеживая спутники и метеоры. А также - гамма-всплески, одни из самых страшных и загадочных явлений Вселенной. Это мощнейшие выбросы гамма-излучения: продолжаясь не больше нескольких секунд, всплеск испускает такой поток частиц, который Солнце порождает за все 10 миллиардов своей жизни. Естественно, это несовместимо с жизнью на расстоянии тысяч световых лет от источника: гамма-всплеск в 10 световых годах от Земли был бы эквивалентен проникающему импульсу атомных бомб, взорванный с плотностью в гектар. Однако в отличие от сверхновых, гамма-всплеск - это струя, ширина которой редко превышает несколько диаметров нашей планеты. В одной галактике гамма-всплески случаются в среднем раз в несколько сотен тысяч лет, но так как галактик во Вселенной около триллиона, явление это можно наблюдать сотни раз за год. А поскольку случается оно непредсказуемо в самых разных участках неба, устройства типа ММТ-9 идеально подходят для отслеживания гамма-всплесков и оперативной передачи информации более мощным телескопом. В идеале - мгновенно: тут даже секунда - это слишком долго, и причины самых опасных явлений во Вселенной пока остаются загадкой.
52.
В следующей части отправимся вверх по Зеленчукскому ущелью.
ОГЛАВЛЕНИЕ.