БТА -6 ( русский : Большой Телескоп Альт-азимутальный , латинизированный : Большой Телескоп Альт-азимутальный , букв. « Большой альтазимутальный телескоп ») — оптический телескоп с апертурой 6 метров (20 футов) в Специальной астрофизической обсерватории, расположенной в Зеленчукском. Район Карачаево -Черкесии на северном склоне Кавказских гор на юге России.
BTA-6 увидел первый свет в конце 1975 года, став крупнейшим телескопом в мире до 1990 года, пока его не превзошел частично построенный Keck 1. Он стал пионером в технологии, которая теперь является стандартом для больших астрономических телескопов, а именно в использовании альтазимутальной монтировки с управляемым компьютером деротатором.
По разным причинам BTA-6 никогда не мог работать вблизи своих теоретических пределов. Ранние проблемы с плохо изготовленным зеркальным стеклом были решены в 1978 году, что улучшило, но не устранило самую серьезную проблему. Но из-за его расположения по ветру от многочисленных крупных горных вершин астрономическая видимость редко бывает хорошей. Телескоп также страдает от серьезных проблем с тепловым расширением из-за большой тепловой массы зеркала и купола в целом, который намного больше необходимого. Модернизации проводились на протяжении всей истории системы и продолжаются по сей день.
В течение многих лет основной обсерваторией мирового класса в Советском Союзе была Пулковская обсерватория за пределами Санкт-Петербурга , первоначально построенная в 1839 году. Как и многие обсерватории той эпохи, она в первую очередь была посвящена хронометрированию, погоде, навигации и аналогичным практическим задачам, а научные исследования играли второстепенную роль. Около 50-й годовщины был установлен новый 76-сантиметровый телескоп, на тот момент крупнейший в мире, для наблюдения за дальним космосом. Дальнейшие усовершенствования были ограничены из-за различных факторов, в то время как в течение следующих нескольких десятилетий по всему миру было построено несколько гораздо более крупных инструментов.
В 1950-х годах Академия наук СССР решила построить новый телескоп, который позволил бы проводить первоклассные наблюдения за дальним космосом. Проектные работы начались в Пулково в 1959 году под руководством будущего лауреата Ленинской премии Баграта К. Иоаннисиани . С целью построить самый большой телескоп в мире, титул, долгое время удерживаемый 200-дюймовым (5-метровым) телескопом Хейла в Паломарской обсерватории , команда остановилась на новой конструкции диаметром 6 м (236 дюймов). Это примерно максимальный размер, который может иметь твердое зеркало, не страдая от значительных искажений при наклоне.
Теоретическое угловое разрешение телескопа определяется его апертурой, которая в случае БТА с 6 м приводит к разрешению около 0,021 угловой секунды. Атмосферные эффекты подавляют это, поэтому становится важным размещать инструменты с высоким разрешением на больших высотах, чтобы избежать как можно большего количества атмосферы. Площадка Пулково, находящаяся на высоте 75 м над уровнем моря, просто не подходила для высококачественного инструмента. Пока проектировался БТА, был также спроектирован другой инструмент, радиотелескоп РАТАН-600 . Было решено, что два инструмента должны быть размещены совместно, что позволило построить одну площадку для размещения экипажей. Для выбора площадки было отправлено шестнадцать экспедиций в различные регионы СССР, и окончательный выбор был сделан в горах Северного Кавказа около Зеленчукской на высоте 2070 м. [1] В 1966 году была сформирована Специальная астрофизическая обсерватория для размещения БТА-6 и РАТАН-600.
Первая попытка изготовить главное зеркало была предпринята на Лыткаринском заводе оптического стекла , недалеко от Москвы. Они отожгли стекло слишком быстро, что привело к образованию трещин и пузырей, сделав зеркало бесполезным. 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 обкатки БТА был объявлен полностью работоспособным в январе 1977 года. [1]
Однако было ясно, что второе зеркало было лишь немного лучше первого и имело существенные недостатки. Бригады заблокировали части зеркала, используя большие куски черной ткани, чтобы закрыть самые грубые области. [2] По словам Иоаннисиани, основное зеркало направляло только 61% входящего света в круг в 0,5 угловых секунд и 91% в круг в два раза большего диаметра. [3]
Почти сразу после его открытия на Западе пошли слухи, что с телескопом что-то серьезно не так. Вскоре многие стали считать его белым слоном , настолько, что это даже обсуждалось в книге Джеймса Оберга 1988 года «Раскрытие советских катастроф» . [4]
Третье зеркало с улучшенной фигурой и без трещин было установлено в 1978 году. [2] Хотя это решило основные проблемы, ряд не связанных между собой проблем продолжал серьезно ухудшать общую производительность телескопа. В частности, площадка находится с подветренной стороны от ряда других пиков на Кавказе, поэтому астрономическое наблюдение на площадке редко бывает лучше, чем разрешение в одну угловую секунду, а все, что меньше 2 угловых секунд, считается хорошим. [3] Для сравнения, большинство крупных астрономических площадок в среднем показывают видимость менее одной угловой секунды. [2] При благоприятных условиях ширина видимого диска ( FWHM ) составляет ≈1 угловую секунду в течение 20% ночей наблюдений. [5] Погода является еще одним важным фактором; в среднем наблюдения проводятся менее чем в половину ночей в течение года. [3]
Возможно, самая раздражающая проблема — это огромная тепловая масса главного зеркала, телескопа в целом и огромного купола. Тепловые эффекты в главном зеркале настолько значительны, что оно может выдерживать изменение температуры всего на 2 °C в день и при этом сохранять пригодную для использования величину. Если температура главного зеркала и наружного воздуха отличается хотя бы на 10 градусов, наблюдения становятся невозможными. Большой размер самого купола означает, что внутри него есть температурные градиенты, которые усугубляют эти проблемы. Охлаждение внутри купола компенсирует некоторые из этих проблем. [3]
Методы спекл-интерферометрии сегодня позволяют получить разрешение, ограниченное дифракцией, в 0,02 угловых секунды для объектов 15-й величины при хороших условиях видимости ( спекл-интерферометр на основе EMCCD – камера PhotonMAX-512B – активно используется с 2007 года). «В отличие от адаптивной оптики, которая сегодня эффективна в основном в инфракрасном диапазоне, спекл-интерферометрию можно использовать для наблюдений в видимом и ближнем УФ-диапазонах. Кроме того, спекл-интерферометрию можно реализовать при плохих атмосферных условиях, в то время как адаптивная оптика всегда требует наилучшего обзора». [6]
Астрономы SAO планировали решить одну из главных проблем с помощью нового зеркала из сверхнизкотемпературного стеклокерамического ситалла , но эта модернизация не была зарегистрирована как имевшая место. С первичным зеркалом из ситалла можно было бы уменьшить толщину с 65 до 40 см, уменьшив тепловую инерцию. [7]
К 2007 году рабочее зеркало, третье по счету, подверглось сильной коррозии из-за использования азотной кислоты для нейтрализации щелочных растворителей, используемых для очистки стекла перед нанесением нового слоя отражающего алюминия . Требовался капитальный ремонт для повторной шлифовки зеркала, но это нарушило бы плотный график наблюдений. Вместо этого второе зеркало, заброшенное из-за дефектов, но находившееся на хранении, было возвращено в Лыткарино для восстановления. [2] [8] В 2012 году фрезерный станок снял 8 мм стекла с верхней поверхности, забрав с собой все оптические дефекты. Работа должна была быть завершена в 2013 году, [9] но была отложена из-за нехватки финансирования. Зеркало было окончательно завершено в ноябре 2017 года, а замена зеркала состоялась в мае 2018 года. [10] Однако восстановленное зеркало оказалось все еще неудовлетворительным, и после нескольких месяцев испытаний было решено заменить его предыдущим зеркалом.
Первичное зеркало BTA — 605 см f/4. Это относительно медленное первичное зеркало по сравнению с аналогичными инструментами; Hale — 5 мф/3,3. Оптика телескопа — конструкция Кассегрена , хотя и без традиционного фокуса в стиле Кассегрена. Благодаря большому первичному зеркалу масштаб изображения в главном фокусе составляет 8,6 угловых секунд на миллиметр [3] , что примерно соответствует фокусу Кассегрена 4-метрового телескопа.
При работе в главном фокусе используется корректор комы Росса. Поле зрения при коме и астигматизме, исправленных на уровне менее 0,5 угловых секунд, составляет около 14 угловых минут. Переключение с одного фокуса на другой занимает около трех-четырех минут, что позволяет использовать несколько различных наборов инструментов за короткий промежуток времени. [5]
БТА-6 заключен в массивный купол высотой 53 м на вершине и 48 м от цилиндрического основания, на котором он расположен. [5] Купол намного больше, чем требуется, и между телескопом и куполом имеется зазор в 12 м.
{{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )