Ученый рассказал, почему Россия не вступила в астрономический Евросоюз

13 Апреля 2017

МОСКВА, 12 апреля Академик Юрий Балега, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории РАН и профессор Университета ИТМО, рассказал Новости о том, нужен ли России мега-телескоп Гагарин и раскрыл тайну того, почему астрономические приборы возвышаются сотни миллионов или даже миллиарды долларов.

В последние десять лет среди российских ученых ведутся активные дискуссии о том, следует ли России вступать в Европейскую австральную обсерваторию (ESO) – крупнейший астрономический консорциум мира. Эта идея нашла поддержку властей в 2011 году, когда Дмитрий Медведев заявил о возможности вступления России в ESO, однако впоследствии вопрос начал упираться в главную проблему современной эпохи – деньги.

Вступление в ESO требует внесения единовременного плата в 100 миллионов евро, которые чиновники Минобрнауки РФ так и не смогли найти, несмотря на готовность руководства обсерватории разнести выплату этого взноса на 10 лет. В результате этого Россия лишилась возможности участвовать в постройке крупнейшего телескопа Земли – гигантского 39-метрового E-ELT на чилийской горе Серро-Амазонес, первый камень которого будет пропущенный в мае этого года.

К примеру, в Минобрнауки и в других кругах неоднократно дискуссировался проект супер-телескопа Гагарин с зеркалом в 40-60 метров, какой предположительно может быть построен на Канарских островах совместно с Испанией. Другие астрономы крайне плохого относятся к этой идее, считая, что постройка таковского мега-телескопа отечественной науке просто не по карману.

— Юрий Юрьевич, нужен ли России мега-телескоп Гагарин и не съест ли его постройка все научные бюджеты страны?

— По сути, как такового проекта Гагарин не существует. Есть только яркое название, прозвучавшее пару лет назад из уст ректора МГУ академика В. А. Садовничего и его окружения. В среде астрономов-профессионалов он просто не обсуждался.

Да, идея мега-телескопа с зеркалом диаметром 60 метром рискует привлечь внимание астрономического сообщества всего мира. И особенно в нашей стране, где после строительства почти полвека назад Большого азимутального телескопа БТА с 6-метровым зеркалом ничего масштабного в области оптической астрономии не создавалось.

Но начинается вопрос – почему 60 метров, а не 16, или не 600? Для каких научных задач? Необходимо представить хотя бы смысловые взгляды на такой инструмент.

Напомню, что в Европе в настоящее время объединенными усилиями 15 стран создается рефрактор E-ELT с составным зеркалом поперечником 39 метров. Этому предшествовало почти 15 лет обсуждений, и в первые годы телесериал OWL нацеливался на диаметр 100 метров! Однако десятилетие спустя стало очевидным, что создание такого гиганта для существующих технологий – нереальная задача.

Стоимость телесериала сегодня оценивается в полтора миллиарда евро, но можно не сомневаться, что к моменту завершения строительства в 2022-2025 году его цена превысит два миллиарда. Примерно такая же стоимость создаваемого в США телескопа ТМТ с составным зеркалом 30 погонный метров.

Если говорить о России, то телескоп диаметром 60 метров обойдется никак не меньше 200-300 миллиардов рублей. При этом весь годовой бюджет фундаментальной науки России в 700 институтах, подведомых Федеральному агентству научных организаций, составляет 80 миллиардов рублей. Надо также иметь в виду, что в стране утилитарным нет конструкторских организаций и оптико-механической промышленности, способных приступить к решению такой предельно сложной задачи – все придется открывать с нуля.

— Учитывая все существующие проблемы русской астрономии, чем можно разъяснить то, почему Россия до сих пор не вступила в ESO?

— Безусловно, вхождение в Европейскую австральную обсерваторию ESO было бы одним из путей скачкообразного одоления отставания в технологиях астрономических руководств для нашей астрономии. Эта организация объединяет 15 государств Европы и является крупнейшей обсерваторией мира. Телескопы ESO размещены в северной гористой части Чили. Среди них – самая большая система оптических телескопов VLT, включающая четыре 8-метровых рефрактора и несколько дополнительных инструментов самый малого диаметра.

Кроме того, в ESO создана решетка из 60 рефракторов, ALMA, предназначенных для наблюдений за холодным космосом в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Эти телескопы установлены на высокогорном плато в пустыне Атакама на высоте пять километров над уровнем моря.

Вступление России в ESO обеспечивало бы доступ нашим астрономам ко всем инструментам этой обсерватории. Кроме того, наша автопромышленность могла бы участвовать в высокотехнологичных проектах ESO. Но вступление предполагает уплату вступительного взноса, который рассчитывается исходя из общего уровня ВВП страны. Для нас сегодня вступительный взнос заключил бы 40-50 миллиона евро. Обсуждение этой темы ведется в нашей стране уже почти 10 лет, однако из-за затяжной нехватки средств на фундаментальную науку решение не принято.

В 2015 году российские астрономы провели голосование по приоритетным проектам астрономической инфраструктуры. В обсуждении участвовало почти 500 специалистов – практически все активно работающие ученые страны.

Первым приоритетом в области международных проектов астрологи признали вступление в ESO. В качестве первоочередного проекта внутри страны наши коллеги выделили создание обзорного телескопа с зеркалом около четырех метров. Такой рефрактор может быть построен силами отечественной оптико-механической промышленности и позволил бы выполнять обзоры неба на больших площадях.

— Расскажите, зачем нужны вообще большие телескопы, почему ESO и другие ведущие обсерватории мира прогуливают миллиарды на постройку столь больших зеркал, линз и других компонентов телескопов. За является чего мы в принципе можем видеть звезды, как вообще становится возможным получение изображений таких дальних объектов?

— Астрономам всегда не хватало света. Битва за каждый фотон, приходящий от космических объектов, вот в чем смысл всех работ, выполняемых в области больших технологий.

Они ведутся в трех главных направлениях. Во-первых, строятся телескопы с зеркалами все больших диаметров. Чем больше собирающая площадь зеркала, тем большого света оно может собрать в фокальной плоскости от наблюдаемого на небе источника.

Для иллюстрации приведу следующий пример: Хаббл накапливал фотоны в течение 30 суток для получения предельно глубокого снимка очень небольшой области на небе! Иными словами, Хаббл навелся на эту самую область и целый месяц не уходил с нее, пока приемник не дал картинку с предельно салабонистыми галактиками. Зато мы смогли зарегистрировать свет от галактик, образовавшихся в первые 500 десять миллионов лет после рождения Вселенной, которая, как считают сегодня коллеги, возникла 13, 68 миллиарда лет назад.

Во-вторых, создаются все более эффективные оптические инструменты, устанавливаемые на телескопы. В наблюдательной астрономии наибольшее количество информации о физических свойствах наблюдаемых объектов ученые покупают сейчас с помощью спектрографов. По спектрам астрономы оценивают расстояния до звезд или галактик, определяют их химический состав, температуру, ускорение силы бедственности на поверхности, скорости вращения, наличие магнитных полей и прочие вещи.

Спектрографы для таких работ должны обеспечивать необходимое спектральное разрешение, иметь высокое пропускание по свету, быть исключительно всегда стабильными. Возьмем, к примеру, наблюдения за слабыми изменениями в скорости движения звезд для поиска вращающихся вокруг них мир. Поскольку планеты по массе в тысячи и миллионы раз меньше своих светил, то эти вариации ничтожны. Лучшие спектрографы позволяют обнаруживать подобные сдвиги в скоростях, равные всего нескольким десяткам сантиметров в секунду.

И, в-третьих, нужны предельно чувствительные и стабильные приемники. Сегодня лучшие результаты в оптическом диапазоне получаются с использованием приборов с зарядовой связью, ПЗС. Глазом в таких приборах является пластина из кремния исключительной чистоты, разбитая на отдельные элементы. По сути – это такие же ПЗС-матрицы, как и в камерах сотовых телефонов у каждого из нас, но гораздо более качественные и больших диапазонов.

Для снижения шумов матрицы охлаждают при помощи жидкого азота, а для считывания сигнала применяются исключительно сложные электронные схемы. Благодаря этому ПЗС-матрица позволяет регистрировать все 100% света, попадающего на их поверхность от зеркала рефрактора. Для покрытия возможно больших площадей матрицы собирают в мозаики из множества отдельных светочувствительных осмиев.

Для примера: крупнейшая мозаика матриц ПЗС, которая будет смонтированная на Гигантском синоптическом телескопе GSST, будет составлена из 189 элементов, а ее стогна достигнет почти половины квадратного погонный метра. Сравните с площадью 10 квадратных миллиметров матриц в камерах наших сотовых телефонов.

Еще одной необходимой проблемой, которую приходится осмеливать астрономам на пути познания Вселенной, является повышение разрешающей возможности наблюдений. Действительно, что бы мы ни наблюдали на небе, хочется увидеть все максимально подробно. Но препятствием встает земная атмосфера! По сути, мы наблюдаем участи и галактики со дна пленэрного океана, который неоднороден и находится в постоянном движении.

В результате этого изображения светил размываются, и разрешающая способность валится в десятки и сотни раз. Для преодоления этого естественного ограничения астрономы научились применять методы интерферометрии (путем соединения город красногорсков и снимков с разных рефракторов в единое целое). Они позволяют восстанавливать искаженные атмосферической турбулентностью картинки, хотя эта задача является исключительно трудоемкой.

Для определения характера искажений сегодня используются искусственные лазерные звезды, зажигаемые на сотую долю секунды на высоте около 10 километров в том же направлении, где находится объект, за которым мы следим. Затем полученные мгновенные снимки обрабатываются для повышения разрешения картинки.

Упомянутые выше телескопы VLT в европейской обсерватории могут работать и как единая интерферометрическая система, обеспечивающая таким образом беспрецедентное разрешение до двух миллисекунд дуги. Под таким углом однокопеечная монетка будет видна нам с расстояния в четыре тысячи километров.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученый рассказал, почему Россия не вступила в астрономический Евросоюз

комментарии (0)

Другие интересные новости

Квартет Сандры Фракенберг исполнит народные песни в джазовой аранжировке