Обсерватория Терскол
Обсерватория Терскол находится в Кабардино-Балкарской республике, недалеко от границы с Карачаево-Черкессией. Всего в двухстах километрах к северо-западу расположена Специальная астрофизическая обсерватория (САО), однако, чтобы добраться из одной в другую на машине, надо сделать солидный крюк в 400 км, спускаясь на равнину и проезжая через Черкесск, Пятигорск и Баксан, а затем поднимаясь 100 км вверх по Баксан-ской долине. Из поселка Терскол, который находится на такой же высоте, что и телескоп БТА, в обсерваторию ведет узкая горная дорога. И лишь проехав по ней большую часть пути, можно увидеть великолепный белый купол, под которым стоит новый "Цейсс’’.
Расположена обсерватория на одном из южных склонов Эльбруса на довольно плоском лавовом гребне (пике) длиной несколько километров и шириной 100-200 м и ограничена с западной и восточной сторон глубокими ущельями. Таким образом, все строения — три башни с куполами, похожее на ангар здание большого солнечного телескопа, жилой домик для наблюдателей и полтора десятка старых строительных вагончиков — ютятся на небольшом труднодоступном скалистом "пятачке". Со всех сторон обсерватория окружена высокими красивыми горами. С юга видна цепь гор Большого Кавказа, а с севера возвышается, довольно сильно закрывая обзор, двуглавый Эльбрус. Но наблюдениям это не мешает, т.к. во всех остальных направлениях горизонт закрыт не более, чем на 10°.
Хотя обсерватория Терскол находится совсем недалеко от САО (если бы не мешал Эльбрус, с башни БТА можно было бы увидеть башню "Цейсс-2000"), аст-роклиматические условия в них немного различаются. Терскол на километр выше (средняя высота над уровнем моря — 3100 м), поэтому там бывают ночи с исключительно высокой прозрачностью, т.к. зона формирования тумана остается ниже, хотя количество ясных ночей в год на обеих обсерваториях одинаково (около 1300 часов в год, причем неоднократно проводились наблюдения 30-40 ночей подряд).
Погоддые условия на Терско-ле значительно суровее, чем в САО. Атмосферное давление довольно низкое — примерно 520 мм рт. столба. Летом температура воздуха достигает плюс 25°С, а зимой — минус 25-30°. Ультрафиолетовое излучение Солнца здесь очень сильное, из-за чего зимой снежный покров становится ослепительноярким, а находящиеся на Солнце предметы разогреваются до +20°С. Очень часто на Терсколе дуют сильные ветры (до 40 м/с). По этой причине, а также вследствие резких смен температуры, обычный строительный материал (кирпичи) не выдерживает и крошится.
В 1995 году после нескольких лет напряженного труда строителей, инженеров и сотрудников обсерватории Зеркальный телескоп Терскола (ЗТТ) был собран и готов к пробным наблюдениям. О масштабах строительства могут сказать следующие цифры: при сооружении башни и телескопа использовался огромный 50-метровый кран. Высота башни больше 40 м (шестиэтажный дом), примерно половину из которых занимает красивый белый купол с диаметром основания 20 м. Длина трубы телескопа 8 м, а ее масса — свыше 20 тонн. Ну, а вместе со всей монтировкой "Цейсс-2000" весит около 100 тонн!
Телескоп "Цейсс-2000"
Этот инструмент является последним в серии двухметровых телескопов, выпущенных известной немецкой фирмой "Карл Цейсс Йена". Всего было сделано четыре "Цейсс-2000". Первый инструмент был изготовлен для СССР и в 1966 году поставлен в Шемахинской обсерватории в Азербайджане. Затем два аналогичных телескопа были установлены в Чехословакии в Ондржейовской обсерватории (1967) и в Болгарской обсерватории на Родопах (1979). Четвертый телескоп "достался" опять Советскому Союзу и был передан Украинской Академии наук. Так "Цейсс-2000" оказался на обсерватории Пик Терскол, которая в те времена была научным отделом Главной астрономической обсерватории Национальной Академии наук Украины.
ЗТТ является рефлектором третьего поколения. Гиперболическое главное зеркало изготовлено из ситалла, имеющего близкий к нулю коэффициент расширения, что практически исключает термическую деформацию. Такая стабильная оптика позволяет получать превосходное качество изображения и, соответственно, хороший наблюдательный материал. Поэтому телескопы этого поколения (среди них, например, 4-м рефлекторы на обсерваториях Китт-Пик и Серро-Тололо) считаются одними из лучших в мире и высоко ценятся астрономами.
Покрытие зеркала ЗТТ алюминиевое и защищено слоем из фторида магния, поэтому переалюминировать его нужно примерно раз в 7 лет. Чтобы на зеркале не оседала влага и пыль, в трубе установлены специальные нагреватели и вентиляторы, которые производят циркуляцию воздуха в нерабочее время.
В "Цейсс-2000" реализованы две системы наблюдений: Ричи-Кретьена и кудэ. При этом свет в фокус кудэ выводится с помощью всего двух плоских зеркал (в некоторых инструментах их число доходит до пяти). В фокусе Ричи-Кретьена можно размещать различные приемники света (кассету с фотопластинкой, спектрометр, телевизионную или ПЗС-камеру) общим весом до 200 кг. В фокусе кудэ обычно устанавливают большую стационарную приемную аппаратуру (чаще всего спектрограф), требующую высокой позиционной и тепловой стабильности. Переключение от одной системы наблюдений к другой занимает не больше получаса, что позволяет при изменении погоды кардинально поменять программу работ прямо в течение ночи.
У телескопов "Цейсс-2000" уникальная монтировка. Она была разработана в середине 60-х годов нашего века немецким инженером А. Йеншеем и называется опорной. Благодаря изогнутому противовесу она выполнена так, что центр тяжести всех подвижных частей телескопа находится в центре шара, который опирается на две гидростатические масляные подушки. Корпус часового ведения находится не на самом телескопе, а в его основании в большом высокоточном подшипнике качения. Поэтому при движении телескопа на часовую ось не оказывается никакой нагрузки, ведь она неподвижна. Подвижна только ось склонений, но она очень короткая и смонтирована очень жестко.
Полярная ось, совпадающая с часовой, регулируется по азимуту и высоте. Это позволяет установить инструмент в любой точке земного шара, внеся лишь незначительные изменения в его конструкцию. Известны случаи, когда телескопы, изготовленные для одной широты, приходилось ставить в другом месте: например, "Цейсс-400", сделанный для Казанского университета, находится на Северном Кавказе.
К преимуществам опорной монтировки можно отнести также отсутствие "мертвых зон" и опасных для движущегося телескопа точек (например, колонн, как в английской монтировке) и необходимости в перекладке телескопа (как в немецкой монтировке), когда инструмент переворачивают на 180° вокруг полярной оси при наблюдении звезд в нижней или верхней кульминации.
Максимальная скорость движения телескопа при наведении на объект составляет 120°/мин., а гидирование ведется со скоростью 1'/мин. Купол ЗТТ тоже довольно "быстроходный": скорость его вращения составляет 0.12-0.24 м/с, а время раскрытия створок люка (при его ширине 5 м) — 1 минута! Все это позволяет свести потери времени к минимуму. К примеру, в одну из ночей, когда неожиданно распогодилось, мы подготовили телескоп к работе и навелись на звезду менее чем за 15 минут с момента прихода в башню!
"Цейсс-2000" — современный телескоп, оснащенный мощной компьютерной системой управления, которую изготовила венгерская фирма Vilati. Управление телескопом очень удобно, т.к. ведется с трех совершенно аналогичных пультов, которые сделаны в виде дисплеев с клавиатурой и находятся около телескопа и в операторской. На дисплее постоянно высвечиваются важнейшие параметры (координаты, время и т.д.), и с его помощью в любой момент можно узнать о состоянии аппаратуры. Все команды и изменения параметров запоминаются в памяти машины, и в случае необходимости всю их последовательность можно восстановить. Примером больших возможностей системы управления может служить такой факт: если при гидировании рукой надавить на противовес, то телескоп сам включает коррекцию для учета дополнительной массы.
Интересная особенность ЗТТ — управляемая платформа для наблюдателя. Она движется по круговому монорельсовому пути вокруг центра башни и свободно перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Поэтому при наведении на звезду и работах по переоборудованию телескопа нет необходимости пользоваться услугами древнейшего спутника астрономов-наблюдателей — лестницы. Следует отметить также, что сам телескоп расположен не в центре башни, благодаря чему появляется возможность более полно использовать подкупольное пространство.
Аппаратура и наблюдения на ЗТТ
Пробные наблюдения ЗТТ начались в 1995 году на оборудовании, которое было поставлено из Германии вместе с телескопом. В декабре на фотопластинки были сняты Сатурн и его спутники — Диона, Рея, Титан, Тефия и Япет. Качество полученных изображений оказалось очень высоким. Но требовалось провести серьезные испытания оптической системы и возможностей телескопа.
Это удалось сделать в 1996 и 1997 годах, когда на земном небе блистали кометы Хиакутаке и Хейла-Боппа. Тогда из Института аэрономии им. М. Планка (Германия) был приглашен известный наблюдатель комет К. Йокерс, который привез с собой специализированный фокальный редуктор с двумя ПЗС-матрицами. С его помощью Йокерсу удалось получить снимки кометы Хейла-Боппа с разрешением 1" на пиксел в различных широкополосных и узкополосных интерференционных фильтрах, исследовать ее спектр и поляризацию излучения на протяжении десятков ночей!
Немецким астрономам очень повезло, т.к. обычно на больших телескопах для наблюдений комет дается немного времени (не больше недели), а команде Йо-керса удалось следить за изменениями в голове кометы в течение целого месяца. Полученные снимки кометы считаются одними из лучших, после их публикаций астрономический мир узнал о новом телескопе. По старой доброй традиции привезенный прибор был оставлен в обсерватории, и теперь на нем могут работать и российские, и украинские ученые.
Самый крупный прибор на ЗТТ — трехкамерный кудэ-эшел-ле спектрограф МАЭСТРО (МАт-ричный Эшелле-Спектрограф ТеРскольской Обсерватории). Он был рассчитан сотрудником САО Ф. А. Мусаевым, который создал уже несколько таких инструментов для других телескопов. Новый спектрограф имеет очень высокое спектральное разрешение, являясь по этому показателю одним из лучших в мире.
В 1997-1998 годах сотрудники САО провели несколько сеансов наблюдений на этом спектрографе, в которых принимал участие и автор статьи. Мы получили спектры нескольких десятков звезд по двум программам наблюдений: "Спектры горячих звезд с большими покраснениями для исследования межзвездной среды" (Ф. А. Мусаев, Г. А. Галазутдинов, САО) и "Спектры звезд солнечного типа для изучения химического состава их атмосфер" (Ф. А. Мусаев, САО, И. Ф. Бикмаев, КГУ). Полученные спектры оказались очень высокого качества и содержали большое количество интересной информации. Так, у звезды 8-й звездной величины HD 224055 (в созвездии Кассиопеи) линии межзвездного натрия оказались расщепленными сразу на пять компонент! Это значит, что свет от этой звезды проходит минимум через пять межзвездных поглощающих областей Галактики.
Конечно, есть более крупные телескопы, позволяющие получать спектры более высокого качества. Но на них можно изучать лишь небольшие участки спектров звезд. На ЗТТ одновременно экспонируются спектры звезд в диапазоне от 3500 до 10000 Ангстрем, т.е. одновременно регистрируется информация, которую несет свет от ближней ультрафиолетовой до инфракрасной области. Например, в спектрах горячего сверхгиганта HD 188209 (в созвездии Лебедя) в этом диапазоне было найдено около 300 (!) линий, большинство из них довольно слабые, поэтому обнаружить их раньше было невозможно.
Кроме телескопа "Цейсс-2000", на обсерватории Терскол имеется горизонтальный солнечный телескоп, который был установлен здесь в начале 90-х годов. Он относится к числу крупнейших солнечных телескопов: диаметр его главного зеркала около 70 см, а фокусное расстояние 17.8 м. Прежде чем попасть на него, солнечный свет проходит через зеркала целостатной группы диаметром 65 см. В отдельном темном помещении находятся пятикамерный спектрограф, предназначенный для высокоточного изучения спектра Солнца.
Спектрограф позволяет одновременно получать снимки пяти различных участков солнечного спектра. Кроме того, с его помощью можно проводить фотографические наблюдения активных областей и вспышек, фиксируя, как изменяются при этом линии, принадлежащие различным участкам солнечной атмосферы. Это очень актуально в связи с приближением к максимуму солнечной активности.
Помимо этого на Терсколе расположены два стандартных телескопа "Цейсс-600", но, по крайней мере один из них — в нерабочем состоянии, т.к. на нем давно не наблюдали. Надеюсь, что скоро все телескопы обсерватории будут работать в полную силу.
В конце статьи нельзя не сказать о грустном — о проблемах. Экономический кризис, разразившийся в России как раз в то время, когда мы заканчивали наблюдения на Терсколе, больно ударил как по отдельным гражданам, так и по целым организациям. Казалось бы, как он мог повлиять на жизнь маленькой обсерватории, затерянной высоко в горах далеко от железных дорог и аэропортов? Ведь она находится в тысячах километрах от суеты, бушующей в Киеве и Москве. Но оттуда на Пик Терскол струится слабый, прерывистый ручеек финансирования, который в любой момент может быть перекрыт чьим-нибудь невежественным решением или финансовой бурей.
На Терсколе необходимо модернизировать дорогу. Действующая сейчас узкая горная трасса доступна только для вездеходной техники. Она "работает" всего несколько месяцев (с июня по октябрь), когда на ней нет снега. Все остальное время сотрудники обсерватории сами доставляют на обсерваторию продукты, приборы и предметы первой необходимости, пешком поднимаясь по горной тропе. При наличии хорошей дороги можно будет решить и другие насущные проблемы наблюдательной станции и двухметрового телескопа.
Телескоп "Цейсс-2000" на обсерватории Терскол находится еще в самом начале пути в мир больших телескопов. Прошли первые наблюдательные сеансы, получены первые изображения и спектры. В ближайшие годы продолжатся наблюдения планет, комет, спутников и звезд, ожидается приезд из САО группы наблюдателей, занимающихся исследованием галактик. Надеемся, что работа на Терсколе ученых из России, Украины, Германии и других стран будет служить примером международного сотрудничества астрономов. Надеемся также, что несмотря на кризис, успешное функционирование таких мощных телескопов, как БТА и ЗТТ, будет свидетельствовать, что наблюдательная астрономия Украины и России не исчезла и способна удерживать наши страны на самом переднем крае астрофизики.
Галеев Алмаз Ильсурович — аспирант кафедры астрономии Казанского государственного университета. Занимается получением и исследованием спектров звезд различных типов. Автор благодарит всех сотрудников обсерватории Терскол за дружеский прием и обеспечение наблюдений на обсерватории в ноябре 1997, марте и августе 1998 годов.
