На две тысячи метров ближе к звёздам

Учёные Саянской солнечной обсерватории Института солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук наблюдают за небесными телами и космической погодой
Василий Пуляев работает в обсерватории 17 лет, однажды он приехал на гору на пару дней и остался
Василий Пуляев работает в обсерватории 17 лет, однажды он приехал на гору на пару дней и остался

Сергей Вячеславович Латышев, заведующий Саянской солнечной обсерваторией
Сергей Вячеславович Латышев, заведующий Саянской солнечной обсерваторией
Юрий Ясюкевич, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН
Юрий Ясюкевич, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН
Говорят, что обсерваторию разместили здесь из-за насыщенного ультрафиолетом неба
Говорят, что обсерваторию разместили здесь из-за насыщенного ультрафиолетом неба

Тункинская долина Бурятии — место уникальное своим климатом, минеральными источниками и невероятными пейзажами. Это с точки зрения нас, простых туристов. Но и на взгляд научных специалистов Тунка — настоящее сокровище, здесь в 60-е годы прошлого века основали три обсерватории — «Торы», «Бадары» и «Саяны», а сейчас существующие объекты дополняют современным оборудованием в рамках проекта «Национальный гелиогеофизический комплекс». Журналисты побывали в самой дальней, Саянской обсерватории, и узнали, что изучают астрофизики Иркутского Института солнечно-земной физики.

Сквозь долину

Прямо с дороги, ведущей к границе с Монголией через Тунку, можно заметить обсерваторию «Торы», она белеет в полях между трассой и хребтом Восточного Саяна. Подъехать ближе не запрещается, но мы едем дальше. Вторая обсерватория ИСЗФ СО РАН, «Бадары», спрятана в лесу на противоположном от магистрали берегу реки Иркута, она частично открыта для свободного посещения.

Наконец, в посёлке Монды автобус с представителями прессы остановился на пограничном пункте. Через несколько километров заканчивается Россия и начинается Монголия, а между этими точками, на сопке, находится последняя обсерватория. Пограничники проверяют документы, сверяют паспорта с пропусками и, в конце концов, желают приятной поездки. До пандемии здесь было людно, так как действовал безвизовый режим, но сейчас наши пара автомобилей — единственные у КПП. Поднявшись немного в гору, натыкаемся на закрытый шлагбаум. Говорят, раньше он открывался в дневное время. На развилке с указателем на границу сворачиваем с асфальтовой дороги и по желтоватой грунтовке добираемся до обсерватории.

Объект находится на высоте 2000 метров, ослепительные сугробы и не думают таять, деревья поросли пушистым мхом. Сперва перед нами предстают «чешуйчатые» и бревенчатые домики, которые тут стоят, судя по всему, с основания обсерватории. Но чем дальше мы проезжаем вглубь, тем современнее постройки. В одноэтажных зданиях обычно живут «солнечники» — сотрудники, которые работают днём. Ночные астрофизики, наблюдающие звёзды и дальний космос, располагаются на втором этаже своей лаборатории с противоположной, восточной стороны обжитой территории. А где-то между ними — новенькая столовая. В жилых зданиях печное и электрическое отопление, воду и дрова привозят из посёлка, на всякий случай есть дизельный генератор, на котором оборудование может работать дольше суток.

Купола телескопов поблёскивают с разных сторон, но чтобы обойти их все, даже летом потребуется не меньше часа.

Особенное небо

Попасть в обсерваторию сейчас может каждый, обладающий желанием и некоторым количеством свободных денег, иркутские компании предоставляют транспорт и экскурсоводов. Нам же обзор оборудования провёл руководитель Саянской обсерватории Сергей Латышев. Доехав на УАЗе до телескопов, мы обходили объекты, погружаясь по колено в снег. К самым первым телескопам уже нет даже тропинки, используются они крайне редко, исключительно в учебных целях.

Когда выбирали место, это учёных привлекло небо, оно было особенное, — рассказал Сергей Вячеславович. — По-видимому, было очень много ультрафиолета, и даже невооружённым глазом можно было попробовать увидеть корону Солнца. У меня есть предположение, что это было связано с высокой солнечной активностью в то время, тогда был как раз вековой пик. А второй фактор — это холодные зимы, которые способствуют разрушению озонового слоя и ультрафиолет лучше проникает сквозь него. На самом деле в обычных условиях солнечную корону можно увидеть только при затмении, когда тень падает на диск.

Первый солнечный телескоп стоит в лесу поодаль от остальных, работал он на системе зеркал, скорее всего, местного производства, но документации на аппарат уже не сохранилось.

Второй солнечный телескоп — это горизонтальный солнечный телескоп белого цвета. Он построен особенным образом, как бы приподнят над землёй для естественной вентиляции. При нагреве зеркала деформируются и идут искажения, а самый простой способ их охладить — воздушными потоками. Последний раз лет 10 назад школьники приезжали и использовали его в качестве учебного телескопа. Теоретически он рабочий, но долго уже стоит. Сейчас Солнце изучают на аналогичном ему, но более современном АСТ, автоматизированном солнечном телескопе.

Телескопы — довольно крупное оборудование, но есть и менее заметные приборы. Например, в лесу расставлены датчики, которые фиксируют земные токи — электрические токи у поверхности земной коры. Их измеряют по трём параметрам — x, y, z и отправляют данные в институт. В белом ничем не приметном здании «ловят» космические лучи; нейтроны, порождённые в атмосфере космическими лучами, фиксируют в аппарате со свинцовыми стенками, затянутым в полиэтилен. Три такие же установки работают в Прибайкалье на разных высотах, это позволяет отрисовать события по всей территории и на разных высотах.

«Через 50 метров поверните в Ангару»

Об одном, тоже небольшом, устройстве, нам рассказал работающий с ним учёный. Ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН Юрий Ясюкевич связал свои научные интересы с ионосферой Земли и навигационными системами GPS и ГЛОНАСС. Белый конус, установленный на вкопанном в горную породу бетонном столбе, принимает сигналы со спутников. А дальше Юрий Владимирович анализирует и делает интересные выводы:

Мы здесь принимаем сигнал, смотрим, как системы себя ведут себя в различных условиях. Тот же GPS есть в  каждом смартфоне, но наш приёмник неподвижен и его координаты известны. Когда по какой-то причине сигнал искажается, мы можем не только измерить погрешность, но и понять, отчего произошло отклонение, — рассказал о своей работе Юрий Ясюкевич. - Повлиять на сигнал могут вспышки на Солнце, магнитные бури. Сигнал от спутника и так довольно слабенький доходит до приемника, а если ему ещё и мешать то случаются погрешности. Например, как когда я ехал вдоль набережной Ангары, а GPS навигатор показывал, что я плыву по воде. Там это было не очень важно, но навигационные приборы есть и в авиации, где ошибки очень опасны.

Изучая влияние космической погоды, можно улучшить работу сигналов. Вторая прикладная задача исследователя — это корректировка координат по статичному приёмнику. Видя, насколько отклонился сигнал, можно поправить местоположение объекта по запросу, к примеру, это нужно геодезистам, осуществляющим разметку территории.

Данные с белого конуса, как и с любого оборудования обсерватории, можно получать прямо в Иркутске, с тех пор, как здесь появился стабильный Интернет, большая часть работ ведётся удалённо. Но всегда на телескопах дежурит 10-15 техников из местного населения и несколько научных специалистов, инженеров.

Космос — ближний и дальний

Наблюдения в Саянской обсерватории ведутся круглосуточно — днём исследуют Солнце, а ночью — звёзды и дальний космос. Мы застали на рабочем месте заведующего лабораторией инфракрасных исследований Максима Викторовича Еселевича. Он приехал сюда на один день, а точнее, на одну ночь. Лаборатория расположена на первом этаже белого здания. Данные с постоянно работающих трёх звёздных телескопов стекаются на компьютеры здесь, в обсерватории, и в институте в Иркутске. Так же с ПК можно управлять оборудованием, настраивать, открывать, поворачивать. Максим Викторович — радиофизик по образованию, работает в обсерватории с 1996 года. Время его визитов не превышает обычно пары недель, хотя навещать оборудование приходится регулярно, ведь он отвечает буквально за всё в этой лаборатории.

Первый звёздный телескоп АЗТ-14  построили в 70-х годах для траекторного сопровождения полёта станции к Марсу. Благодаря ему отслеживали небесные объекты, которые могли повлиять на успешность миссии. С тех пор опасных рукотворных обломков, космического мусора стало в разы больше, и сейчас АЗТ-14 фиксирует порядка 1000 таких небесных тел в год.

Мусора много, пока что учёные пытаются его учесть, каталогизировать.

— Это остатки летательных аппаратов, ступени, разгонные блоки, какие-то детали, отработавшие своё, крышки размером от 10 сантиметров, — перечислил Максим Викторович. — И не достаточно их увидеть один раз, надо каждый объект измерять достаточно длительное время, чтобы можно было построить траекторию. Потом орбита эта изменяется, и нужно рассчитывать её заново. В том числе для того чтобы мусор не повредил действующие объекты.

Наряду с АЗТ-14 непрерывно работают ещё два телескопа — АЗТ-33ВМ и АЗТ-33ИК, они смотрят в дальний космос. В сотрудничестве с Московским институтом космических исследований и космической обсерваторией «Спектр-РГ» на этих двух установках изучают Вселенную. Обсерватория обеспечивает дополнительные данные для миссии «Спектр-РГ». Даже свет Луны при таких исследованиях невероятно ярок, поэтому выбирают безлунные ночи.

Здание лаборатории соединено с двумя звёздными телескопами подземными переходами, один из них вывел нас в трёхэтажную башню к самому новому, построенному в 2015 году, АЗТ-33ВМ. Он стал первым в России широкоугольным телескопом скоростного обзора неба с высокой проницающей способностью и стал последним элементом Астрокомплекса обсерватории. Диаметр зеркала АЗТ-33ВМ 1,6м, и только «вилка», на которой стоит оборудование, весит около двух тонн. За первые 24 часа наблюдений эта громадина открыла 40 неизвестных ранее астероидов в главном поясе между орбитами Марса и Юпитера на расстоянии от 150 до 450 млн км от Земли. Измерив объекты тщательнее, их внесли в реестр. В первое время астрофизики запоминали, сколько и какие объекты отследил телескоп, но со временем это превратилось в рутину, и какую огромную работу выполняет сейчас Астрокомплекс, можно узнать из отчётов и научных работ сотрудников ИСЗФ СО РАН.

Что происходит на Солнце?

С первыми лучами на рассвете заканчивается смена «звёздников» и на пост заступают исследователи дневного светила. Сегодня универсальным автоматизированным горизонтальным солнечным телескопом АСТ управляет научный сотрудник ИЗСФ Василий Пуляев. В семь часов утра 31 марта произошло небольшое землетрясение с эпицентром в Монголии, в нескольких десятках километров. Земля гудела, но не все почувствовали толчки благодаря твёрдой горной породе, на которой расположена обсерватория. И на солнечный телескоп это никак не повлияло. Два зеркала целостатной установки располагаются на отдельном от основного здания бетонном основании, для того, чтобы вибрации, создаваемые ветром, не влияли на работу аппарата. Название установки означает «неподвижное небо» и состоит из двух плоских зеркал диаметром 800 мм.

Она устроена таким образом, что при своей работе внутри телескопа изображение неба неподвижно.

— Правое зеркало вращается вдвое медленнее скорости Земли и его ось направлена на полюс мира, зеркало всегда «смотрит» на Полярную звезду, — Василий Анатольевич указал на зеркала, расположенные под открытым небом. — А дополнительным зеркалом обеспечивается вспомогательные движения, чтобы навестись на определённый объект изучения, на необходимый участок солнца.

АСТ был запущен в 1974 году, он предназначен для изучения нижних слоёв атмосферы Солнца. Солнечную корону изучает другой аппарат — коронограф, создающий искусственное затмение для того, чтобы исследовать нужную область. АСТ же фиксирует спектральные линии, которые рассказывают физикам о движениях на поверхности нашей звезды, температуре, магнитном поле.

Режим работы телескопа — от равноденствия до равноденствия, поскольку зимой Солнце слишком низко над горизонтом. По этой же причине выпадают и часы перед закатом и после рассвета. На зиму целостатную установку закрывают выкатной крышей, остальная часть телескопа находится в здании. Василий Анатольевич настраивает телескоп с пульта, сверяясь с монитором за стеклом наблюдательной комнаты. Чтобы поймать фокус, нужен объект на поверхности Солнца, например, чёрное пятно. Сейчас такого нет, поэтому ориентируемся по краю диска. Он изображён на экране, но линии о чём-то говорят только специалисту. Вдоль длинного помещения тянется яркий луч света, отражаясь в нескольких зеркалах разного диаметра. Перед глазами начинают бегать «солнечные зайчики», а учёному в очках-хамелеонах, кажется, вполне комфортно. Пока идёт работа, комнату пересекаем, пригнувшись, чтобы не пересекать луч.

Свет с целостатной установки попадает на сферическое зеркало главного рабочего прибора — спектрографа, который занимает отдельную комнату. Маленький вспомогательный луч направлен на камеру и передаёт изображение на тот самый монитор.

В помещении спектрографа темно, тусклые светильники, тёмные стены вокруг. Свет пробивается лишь через щель 20 мм на 0,1 мм, и этого хватает, чтобы разложить его по спектру. У дифракционной решётки, которая установлена в данный момент, несколько порядков спектра, на экране можно увидеть красную полосу. Если поменять фильтр, то оттенки будут другими, а если вообще убрать, то видно весь спектр, все цвета радуги.

На компьютере отображаются спектральные линии, по их толщине и яркости можно судить о плотности того или иного химического элемента и делать выводы о солнечной активности. За смену можно собрать около 1 гб информации, данные представлены в виде фильмов, которые обрабатывает специальная программа, разработанная в институте для этого телескопа.

Раньше на месте комнаты наблюдателей, стоял второй телескоп, его перенесли в отдельное здание. И был авиационный фото пулемёт — фотоаппарат, который снимал сериями кадров на плёнку. А потом все сидели рассматривали это на диапроектора. Был фотометр: кадр из плёнки вырезали, сканировали и вручную записывали все цифры в журнал. Кропотливая работа на месяца, —  рассказал Василий Пуляев. —  Я пришёл сюда работать уже после того, как появились фотоматрицы. Первая фотолинейка появилась у нас ещё, наверно, в 79-м году, её фактически украли в Соединенных Штатах, перекупили хитрым образом через французскую фирму какую-то. А на претензию штатов ответили что мы поставили эту матрицу на спутник, а он сгорел при запуске.

Фильмы с наблюдениями отвозят в Иркутск на электронных носителях, можно работать и там. Но Василий Анатольевич часто приезжает на объект: собирает данные, чинит аппарат, если нужно. Как-то раз даже двухдневная командировка учёного затянулась на три месяца. Здесь, можно сказать, настоящий рай для интровертов, но с запуском нового телескопа Гелиогеофизического центра в обсерватории может вновь стать шумно, как в советское время, когда все жилые постройки и комнаты были заняты исследователями.

Когда же в Саянской обсерватории появится солнечный телескоп-коронограф нового поколения, сказать сложно. Как и аналогичный европейский аппарат, наш пока находится на стадии проектирования. Одна из задач иркутских учёных — рассчитать характеристики. Известно, что огромное зеркало диаметром 3000мм будет закрываться диафрагмой и телескоп сможет работать в режиме коронографа. К тому же, кроме самого прибора необходимо создать датацентр на месте и в Иркутске — новый телескоп сможет записывать огромные массивы данных, которые нужно будет где-то хранить и обрабатывать. Только начался новый 11-летний цикл активности Солнца, и хорошо, если можно будет их изучать уже на более современном оборудовании.

Саянская солнечная обсерватория выполняет важные исследовательские и прикладные задачи, так как всё больше космическая погода влияет на нашу жизнь.

Выбросы солнечного вещества могут достигать Земли, выводить из строя технику, как это было, например, в 1989 году. Тогда в канадской провинции Квебек произошли сбои в энергосистеме, вышли из строя спутники и космические аппараты, — объяснил заведующий обсерваторией Сергей Латышев.— Поэтому очень важно изучать и прогнозировать подобные космические явления.

Над этим трудятся сотни учёных, происходит постоянный обмен данными между специалистами по всему миру. Здесь, в Саянах, астрофизикам открываются тайны Вселенной.

Вид из окна жилого дома на Восточный Саян
Вид из окна жилого дома на Восточный Саян

Рубрики :