Окна во Вселенную от Пулково до Байкала
Где в России изучают космос
19 сентября отмечается Международный день астрономии. За последние 200 лет методы наблюдений за космосом прошли путь от первых линзовых труб до гигантских зеркал и глубоководных детекторов. Истории самых известных и необычных российских обсерваторий, а также рассказ о том, что такое стеклотека и гелиометр, когда совершился переход от астрометрии к астрофизике — в материале «Ъ».
Пулковская обсерватория
- Дата образования: 7 августа 1839 года
- Место: Санкт-Петербург
Астрономическая обсерватория, впоследствии Главная астрономическая обсерватория Академии наук СССР, а ныне Главная астрономическая обсерватория РАН, построена по инициативе ученого Василия Струве и по личному указу императора Николая I «для географических исследований в империи и совершаемых научных путешествий». Главным инструментом обсерватории был 15-дюймовый линзовый телескоп немецких мастеров, на момент открытия — самый большой рефрактор на планете.
Василий Струве заложил мировые стандарты астрометрии. Астрономы провели Пулковский меридиан, который сотню лет служил нулевой точкой отсчета для всех топографических карт империи — переход на международную систему Гринвича завершился только к концу 1930-х.
Здание Пулковской обсерватории
Фото: Евгений Павленко / Коммерсантъ
Здание Пулковской обсерватории
Фото: Евгений Павленко / Коммерсантъ
В ходе Великой Отечественной войны обсерватория была разрушена. К 1954 году комплекс восстановили, за уникальный ансамбль и фундаментальный вклад в науку он был включен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Сегодня из-за яркой городской засветки тут не ведутся наблюдения за далекими туманностями, но занимаются прикладными задачами: изучают активность Солнца, рассчитывают орбиты околоземных астероидов и создают алгоритмы обработки больших массивов космических данных.
Астрономическая обсерватория им. Энгельгардта
- Дата образования: 21 сентября 1901 года
- Место: поселок Октябрьский, Татарстан
История обсерватории началась с вынужденного переезда астрономов за пределы Казани. К концу XIX века старый центр, работавший во дворе Казанского университета, оказался зажат в центре шумного и растущего города. Новый проект поддержал астроном и меценат Василий Энгельгардт, передавший Казанскому университету оборудование своей лаборатории в Дрездене.
Здание обсерватория им. В.П. Энгельгардта
Фото: Артемий Шуматов / Коммерсантъ
Здание обсерватория им. В.П. Энгельгардта
Фото: Артемий Шуматов / Коммерсантъ
Обсерватория располагала 12-дюймовым линзовым телескопом-рефрактором и редчайшим гелиометром — прибором, позволяющим вычислять диаметр Солнца и угловые расстояния между близкими звездами с колоссальной точностью. Местные ученые внесли фундаментальный вклад в исследование геометрической фигуры Луны и колебаний земной оси. В советские годы обсерватория сформировала богатую стеклотеку — архив из тысяч стеклянных фотопластинок с зафиксированными снимками звездного неба. Накопленные данные позже помогли рассчитать навигационные маршруты для станций серий «Луна» и «Фобос».
Сегодня обсерватория — ключевая научно-учебная и практическая база Казанского федерального университета. Астрономы ведут мониторинг космического мусора, отслеживают движение искусственных спутников, изучают вспышки метеоров и фиксируют изменения блеска переменных звезд.
Крымская астрофизическая обсерватория
- Дата образования: 30 июня 1945 года
- Место: Бахчисарайский район, Крым
Предшественница обсерватории — частная станция, которую в 1908 году построил дворянин и меценат Николай Мальцов на горе Кошка в Симеизе, а в 1912-м году передал Академии наук. Во время войны станция была разрушена, а после завершения боевых действий советское руководство решило развернуть на ее основе масштабный научный центр. На высоте около 600 м над уровнем моря был построен академический поселок Научный, где возвели новую обсерваторию.
Фото: Виктор Коротаев / Коммерсантъ / купить фото
Фото: Александр Скифский / Коммерсантъ
Ее появление ознаменовало качественный переход отечественной науки от астрометрии к астрофизике. Ученые изучали химический состав, температуру и физические процессы внутри космических объектов. В 1961 году в обсерватории заработал Зеркальный телескоп имени Г. А. Шайна (ЗТШ) с диаметром главного зеркала 2,6 м. До 1975-го он был самым большим оптическим рефлектором в Европе. А местные астрономы впервые в мире смогли успешно измерить магнитные поля на поверхности далеких звезд.
Сегодня в поселке функционируют десятки оптических телескопов. Обсерватория сохраняет многоволновой статус: на побережье Черного моря, в Кацивели, задействован 22-метровый радиотелескоп РТ-22, который позволяет синхронно исследовать одни и те же космические объекты сразу и в оптическом, и в радиодиапазонах.
Пущинская радиоастрономическая обсерватория
- Дата образования: 11 апреля 1956 года
- Место: город Пущино, Московская область
В середине XX века ученые доказали, что космические объекты излучают не только свет, но и радиоволны. Для приема этих сигналов Физический институт имени П. Н. Лебедева (ФИАН) создал специальную станцию — радиоастрономическую обсерваторию. Площадку выбрали в южной части Подмосковья на высоком берегу реки Оки, там фиксировался минимальный уровень городских радиопомех.
В 1959 году в Пущино заработал параболический радиотелескоп РТ-22 с диаметром чаши 22 м. На нем впервые в СССР поставили квантовый усилитель сигнала. Он позволил улавливать самые слабые радиоволны из глубин космоса.
1000-метровый диапазонный крестообразный радиотелескоп
Фото: ТАСС
1000-метровый диапазонный крестообразный радиотелескоп
Фото: ТАСС
Позже в обсерватории построили огромные антенные системы. Крестообразный радиотелескоп ДКР-1000 получил длинные эстакады с плечами по 1 км, а Большая сканирующая антенна заняла площадь более 7 га. На этой базе ученые исследовали солнечный ветер и изучили физику пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд.
Сегодня обсерватория служит главным центром ФИАН по исследованию низкочастотного радиоизлучения Вселенной. Специалисты ведут непрерывный мониторинг пульсаров, изучают межпланетную плазму и отслеживают радиовсплески в галактиках.
Центр космической связи «Медвежьи Озера»
- Дата образования: 1958 год
- Место: деревня Долгое Ледово, Московская область
С запуском первого искусственного спутника Земли потребовались мощные наземные станции для приема телеметрии и отправки команд на космические аппараты. Тогда Особое конструкторское бюро Московского энергетического института построило полигон в Щелковском районе.
Центральным инструментом радиоастрономической обсерватории стал полноповоротный радиотелескоп РТ-64. Диаметр чаши составлял 64 м, общая масса превышала 3,8 тыс. т. Центр принимал участие во всех главных космических программах СССР. Отсюда инженеры управляли межпланетными станциями «Венера» и «Марс».
Спутниковая станция центра «Медвежьи Озера»
Фото: Александр Миридонов / Коммерсантъ
Спутниковая станция центра «Медвежьи Озера»
Фото: Александр Миридонов / Коммерсантъ
В 1986 году во время полета аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» РТ-64 принимал снимки кометы Галлея. В рамках этой же миссии отслеживался дрейф аэростатных зондов в раскаленной атмосфере Венеры. Позже объект задействовали в исследовании спутника Марса по программе «Фобос».
Сегодня «Медвежьи Озера» входят в структуру Дальней космической связи Роскосмоса и РАН. Радиотелескоп РТ-64 помогает управлять научными спутниками серии «Спектр» и участвует в международных радиоастрономических проектах по изучению квазаров.
Специальная астрофизическая обсерватория РАН
- Дата образования: 3 июня 1966 года
- Место: Нижний Архыз, КЧР
В середине XX века линзовые телескопы полностью исчерпали свой технологический предел. В СССР было принято решение построить самый большой в мире оптический телескоп нового типа с гигантским монолитным зеркалом. Для размещения обсерватории выбрали гору Пастухова на Северном Кавказе. Местность отличалась прозрачностью атмосферы, высокой долей ясных ночей и отсутствием поблизости крупных городов.
Оптический телескоп БТА
Фото: Кристина Кормилицына / Коммерсантъ
Оптический телескоп БТА
Фото: Кристина Кормилицына / Коммерсантъ
Главный инструмент обсерватории — Большой телескоп азимутальный (БТА) — получил цельное ситалловое зеркало диаметром 6 м и весом 42 т. За его размеры научное сообщество назвало комплекс «Царь-телескопом». До создания БТА все крупные обсерватории мира поворачивали телескопы по наклонной оси (экваториальная монтировка). Советские инженеры первыми в мире установили подвижную 850-тонную конструкцию прямо — на вертикальную и горизонтальную оси (альт-азимутальная схема). Следить за космическими объектами при таком сложном вращении помогала советская ЭВМ, которая рассчитывала скорость движения по обеим осям. Сегодня по этому принципу строятся все гигантские телескопы.
Специальная астрофизическая обсерватория — крупнейший российский центр наземных наблюдений за космосом. Ученые здесь ведут исследования квазаров, изучают эволюцию галактик, ищут экзопланеты и фиксируют радиоизлучение Солнца.
Саянская обсерватория
- Дата образования: 1966 год
- Место: поселок Монды, Бурятия
Дневные наблюдения за Солнцем требуют особых природных условий. Нагретый солнечными лучами воздух у поверхности земли порождает сильную тепловую турбулентность, которая размывает картинку в телескопах. Чтобы избавиться от этих помех, Саянскую солнечную обсерваторию возвели на хребте Тункинские Гольцы на высоте 2 тыс. м над уровнем моря.
Установка большого внезатменного коронографа, 1967 год
Фото: Пшеничников / РИА Новости
Установка большого внезатменного коронографа, 1967 год
Фото: Пшеничников / РИА Новости
Один из ключевых инструментов комплекса —Универсальный автоматизированный солнечный телескоп (АСТ). Благодаря ему ученые получили возможность детально исследовать тонкую структуру солнечной атмосферы — гранулы и поры, изучать протуберанцы и измерять магнитные поля на звезде. Также обсерватория решает прикладные задачи по контролю космического пространства.
Саянская обсерватория входит в структуру Института солнечно-земной физики СО РАН и является важным звеном российской системы мониторинга космической погоды. Сейчас объект переживает масштабное технологическое обновление: в рамках проекта создания Национального гелиогеофизического комплекса РАН здесь ведется строительство крупнейшего в Евразии крупного солнечного телескопа-коронографа с трехметровым зеркалом.
Калязинская радиоастрономическая обсерватория
- Дата образования: 1992 год
- Место: Калязинский район, Тверская область
Строительство станции возле города Калязина началось летом 1974 года. Особому конструкторскому бюро Московского энергетического института требовалась автономная площадка с крупной поворотной антенной для связи с космическими аппаратами. Из-за сложностей с финансированием строительство растянулась почти на 20 лет.
Калязинская колокольня на фоне радиоастрономической обсерватории
Фото: Dmitri Lovetsky / AP
Калязинская колокольня на фоне радиоастрономической обсерватории
Фото: Dmitri Lovetsky / AP
Главный инструмент обсерватории — параболический радиотелескоп РТ-64. Диаметр его главного чашеобразного рефлектора составляет 64 м, а вес всей поворотной системы превышает 3800 т. Площадь зеркала тарелки сопоставима с размерами футбольного поля.
Калязинский радиотелескоп вошел в историю благодаря исследованиям по международной программе «Радиоастрон». С помощью РТ-64 ученые впервые в мире провели привязку координат пульсаров к далеким квазарам. В 2016 году станция принимала данные в рамках международной марсианской миссии ExoMars.
Байкальский подводный нейтринный телескоп
- Дата образования: 2015 год
- Место: Иркутская область
В XXI веке ученые научились исследовать Вселенную с помощью нейтрино — крошечных частиц с почти нулевой массой. Чтобы поймать такую частицу, физикам потребовался гигантский объем чистой прозрачной среды. В 1960 году советский академик Моисей Марков предложил использовать для этой цели большие объемы природной воды. В 1980-м академик Александр Чудаков первым указал на озеро Байкал как на идеальное место для размещения подводного нейтринного телескопа. Реализация проекта Baikal-GVD началась в 2015 году.
Фото: Пресс-служба минобрнауки РФ
У подводного телескопа нет привычных зеркал и куполов. Детектором служит сама вода объемом 1 куб. км. На глубинах до 1300 м физики натянули вертикальные гирлянды со стеклянными шарами. Внутри каждого стоят фотоумножители. Когда нейтрино сталкивается с атомом в воде, происходит рождение новой заряженной частицы. Она движется в среде со скоростью выше скорости света. Процесс вызывает слабое конусообразное голубое свечение. Стеклянные датчики улавливают эти вспышки и восстанавливают траекторию полета частицы. Так телескоп «видит» сквозь толщу планеты ядра активных галактик и черные дыры.
Baikal-GVD — крупнейший нейтринный телескоп в Северном полушарии Земли — второй в мире после антарктического IceCube. Каждую зиму физики выезжают на замерзший Байкал и наращивают мощности детектора.