Wenn das Teleskop nicht funktioniert, sind die Astronomen traurig
Viele Menschen wissen, dass man mit einem Teleskop mindestens zweimal in die Sonne schauen kann. Aber das ist, wenn das Teleskop klein ist. Im Falle unserer BTA würde der Strahl wahrscheinlich die Haare auf dem Hinterkopf ordentlich verbrennen. Leider werden wir das nie genau wissen, da wir solche Experimente nicht durchführen (obwohl ich noch vorläufige Berechnungen über die Geschwindigkeit des Kochens des Gehirns unter dem Schnitt geben werde). Aber wir geben andere aus, nicht weniger interessant.
Es ist so passiert, dass Ich bin keine sehr kluge Person Vor fünf Jahren erkrankte ich am Weltraum und tauschte für die Graduiertenschule am Special Astrophysical Observatory Informatikarbeit aus. Und jetzt möchte ich zeigen, wie Wissenschaftler in den Bergen des Nordkaukasus arbeiten und überleben. Unter dem Schnitt wird unser astronomisches Eisen (ein wenig) und das Innere des größten Teleskops in Europa sein, von denen, die Touristen auf Ausflügen nicht gezeigt werden.
Groß wie ein Teleskop
Sie werden das mit ziemlicher Sicherheit wissen, aber lassen Sie mich daran erinnern, dass die territoriale CAO Karatschai-Tscherkessien ist. Unser größtes russisches Teleskop heißt BTA - das Big Azimuthal Telescope (obwohl es tatsächlich auch Teleskope im Observatorium gibt). Und es liegt auf einer Höhe von 2100 Metern über dem Meeresspiegel am Fuße des Pastukhov-Berges. Der Durchmesser des Hauptspiegels beträgt 6 Meter und ist immer noch der größte in Eurasien.
Der Durchmesser des BTA-Spiegels beträgt 6 m, und jetzt berechnen wir, wie das Gehirn damit gekocht wirdSobald wir den Durchmesser des BTA-Spiegels kennen, können wir berechnen, wie lange es dauert, das Gehirn unter der Einwirkung eines fokussierten Sonnenstrahls zum Kochen zu bringen. Also die Kraft der Sonnenenergie mit 1 Quadratmeter. m - 1350 Watt. Wir betrachten die Fläche des Spiegels nach der aus der Schule bekannten Formel (Das Wichtigste dabei ist, dass 6 Meter der Durchmesser sind). Insgesamt haben wir 38,2 Kilowatt (oder 38,2 kJ pro Sekunde) - die Leistung des Spiegels. Die Wärmekapazität des Gehirns nach den Tabellen, die Meklon irgendwo ausgegraben hat: 3352 J / (kg · Grad). Die Masse des durchschnittlichen Gehirns beträgt 1,5 kg. Stellen wir uns vor, ein Schlauch zu sein, das heißt ein Physiker, kein Biologe, und sagen wir, um das Gehirn zum Kochen zu bringen, müssen wir es mit Wärme versorgen vorher . Wir betrachten: 
kj Nun reicht es aus, das letzte Ergebnis in das erste zu teilen und genug Zeit zum Kochen zu haben: 8,4 Sekunden. Obwohl eigentlich wann Die Proteine im Gehirn werden gerinnen und das Subjekt wird nicht in einer Sekunde entkommen können. Aber es ist besser, es gut zu erhitzen. Prionkrankheiten sind nicht sehr angenehm.
Das Teleskop befindet sich auf dem Gipfel des Berges, und das Dorf mit den Astronomen liegt einen Kilometer tiefer (dies ist jedoch der Fall, wenn Sie streng vertikal auf und ab gehen können, und für Menschen ohne Superkräfte gibt es eine Spur mit einer Länge von 17 km). Zu Sowjetzeiten wurden während des Sets Beobachtungen direkt am Teleskop durchgeführt, jetzt werden fast alle Beobachtungen „von unten“ vom Dorf aus gemacht.
Teleskop-Upgrade
Vor kurzem haben wir fast anderthalb Jahre ohne Beobachtungen überlebt, während wir den Spiegel gewechselt haben, und dann wurde ein sehr zerbrochenes, zerbrochenes Beobachtungsgerät repariert und der Spiegel wurde wieder gewechselt (ich erzähle Ihnen dann auch etwas über die Reparatur des Geräts). Details zu dieser langen Geschichte über den Spiegel finden Sie zum Beispiel hier .
Ab dem 1. Oktober wurden die Beobachtungen im Normalmodus wieder aufgenommen. Obwohl im Allgemeinen nicht ganz normal, da sich das Gerät, auf das weiter unten eingegangen wird, nun im Testbetrieb befindet. Der Modus "Wir werden natürlich versuchen, das gesamte Programm zu beobachten, aber nicht die Tatsache, dass es die ganze Zeit nicht zum Debuggen von Fehlern kommt." Die Beobachtungen werden wieder aufgenommen. Das bedeutet, dass Sie vor dem Set (wie es mehrere Nächte hintereinander mit einem verantwortlichen Beobachter heißt) den Berg hinaufsteigen müssen, um das Gerät zu installieren.
Also lass uns gehen. Zusammen mit dem Gerät auf einer Duty-Maschine, die bis heute stolz als Brot oder Tablet bezeichnet wird (abhängig von der Region Ihres Wohnsitzes).
Das gleiche Brot, das ein optisches Instrument zur Beobachtung trägt
Alle Teile des Geräts sind ordentlich in mehreren Kartons verpackt, die wir in die Maschine entladen. Mindestens einer der für die Installation des Geräts Verantwortlichen muss mit ihm zusammenarbeiten, um das Gerät abwechselnd zu betreiben. Serpentinen, Berge, Schwiegermuttersprachen (die sogenannte 180-Grad-Kurve auf einer Bergstraße), wissen Sie?
Die Jungs arbeiten und ich laufe mit einer Kamera hinter die Kulissen und interferiere mit allem
Wenn Sie noch keine Anwendung für Ihre Tetris-Fähigkeiten gefunden haben, dann haben wir hier gefunden, schauen Sie, was für eine Schönheit.
Ja, auch im Auto können wir die Sterne beobachten
Booted und fuhr los. In der Zwischenzeit können wir uns über das Gerät unterhalten. Kennen Sie dieses Gefühl, wenn Sie die Verpackung mit einer neuen Grafikkarte öffnen? Astronomen haben das Gleiche, wenn sie Sie zum ersten Mal vor Beobachtungen zugeben, nur Eisen wiegt mehr und kostet deutlich mehr. Ich beobachte seit dem ersten Jahr und vor einem Monat wurde ich auch ein verantwortungsbewusster Beobachter (das heißt, ich kann selbständig Beobachtungen auf der BTA durchführen, ich kenne die Beobachtungsmethode und gerate nicht in Panik, wenn etwas schief geht, und mein Nachname ist auf zu finden Seite mit dem Zeitplan).
Wir werden SCORPIO (Spektralkamera mit optischem Verkleinerer für photometrische und interferometrische Beobachtungen, oft einfach "Skorpion" genannt) installieren. Dies ist der Brennweitenreduzierer der primären Fokusblende. Es wurde in unserem Labor für Spektroskopie und Photometrie von extragalaktischen Objekten (LSFVO) im Jahr 2000 entwickelt.
Die SCORPIO-Programme werden von unserem LSFVO, anderen Laboratorien der CAO und Antragstellern durchgeführt, die nichts mit der CAO zu tun haben (es scheint nur, dass die astronomische Welt wirklich klein, sehr klein ist). Der Beobachtungsplan ist auf der Website der Beobachtungsstelle öffentlich zugänglich.
Allgemeiner BTA-Beobachtungszeitwettbewerb
Nach seiner Definition ist ein Reduzierer ein Mechanismus, dessen Hauptfunktion die Reduktion ist, die auch Reduktion ist. Dies ist nur das Hauptmerkmal von SCORPIO - es ist eine Vergrößerung der Apertur des Teleskops (die BTA-Apertur im Primärfokus beträgt F / 4 für das BTA + SCORPIO F / 2.4-Band). Es stellt sich ein Widerspruch im Namen heraus, oder? Der Blendenreduzierer vergrößert dieselbe Blende.
Ich schlage vor, das Rätsel des Namens selbst zu lösen und dann die Antwort zu überprüfen.
Die antwortDie Antwort ist einfach: Hier im Titel fehlt das Wort "focal", weil niemand den vollständigen Namen im Labor und im Observatorium ausspricht (nun, für eine lange Zeit). Der Reduzierer verringert die äquivalente Brennweite d, wodurch die Apertur des F / d-Systems vergrößert wird (wobei F die Brennweite ist, die unverändert bleibt).
Für Beobachtungen benötigen wir ein System aus drei Komponenten: einen SCORPIO-Blendenreduzierer, einen Primärfokusadapter und einen CCD-Empfänger. Bei der Montage im Labor ähnelt das Gerät einem Satz Eisenkästen, da alle zerbrechlichen optischen Teile vor krummen Händen verborgen sind.
Primärfokusadapter, Blendenreduzierer und CCD-Empfänger zusammengebaut (der Beobachter ist nicht im Lieferumfang enthalten, aber seine Persönlichkeit ist für die Durchführung von Qualitätsbeobachtungen äußerst wichtig)
Der Reduzierer umfasst eine Spektrographenoptik und eine Multispalteinheit, die Adapterplattform umfasst Optiken und Lampen für die Spektrographenkalibrierung (die Integrationskugel für Kalibrierungen befindet sich am unteren Rand des Spektrographen), Felder für die Suche nach Leitsternen und das Ausspähen, aber in einem CCD-Detektor natürlich auch einen CCD Detektor und Kryostat zur Kühlung (Matrixbetriebstemperatur ca. -130 Grad Celsius).
Am interessantesten ist natürlich das Getriebe. Da es all die Optik und Magie gibt, bewölkte Schwachstellen am Himmel in Spektren von Galaxien umzuwandeln (nun, nicht nur in Galaxien und nicht nur in Spektren), ist Scorp in der Lage, sowohl im Spektrographenmodus als auch im Direktbildmodus zu arbeiten, wie wir es alle gewohnt sind ) Im Kontext und im Schulungshandbuch des Beobachters sieht SCORPIO folgendermaßen aus:
Wenn Sie nicht auf Details des optischen Schemas eingehen, wird in der obigen Abbildung das interessanteste angezeigt. Ein Kollimator zum Empfangen eines parallelen Lichtstrahls von einem Beobachtungsobjekt. Zwei Räder mit einer Reihe von Filtern, Masken und Schlitzen, die wir aus dem Instrumentensteuerprogramm ändern können. Mittel- und Schmalbandfilter sowie ein Schlitz zur Erfassung von Objektspektren sind üblicherweise am ersten Rad und Breitbandfilter und eine Maske für die lückenlose Spektroskopie am zweiten Rad angebracht. Die Nullposition in beiden Rädern bleibt immer leer, sodass bei der Beobachtung alle installierten Filter verwendet werden. In verschiedenen Filtern können verschiedene Informationen über die physikalischen Eigenschaften von Objekten aus den Strömungen entnommen werden: Temperatur, Objekttyp, chemische Zusammensetzung usw. Wir haben das Fabry-Perot-Interferometer auf das Gerät der nächsten Generation umgestellt, sodass wir diesmal nicht darauf eingehen.
Unter der Kuppel
Während ich über SCORPIO sendete, fuhren wir zum Teleskop. Der Eingang für Ausflüge ist für uns nicht geeignet, deshalb gehen wir von der Servicepassage aus, die sich auf der linken Seite befindet. Da ist er:
Weiter gehen wir den Korridor zwischen den Trümmern verschiedener Pflanzen entlang, dessen Bedeutung nur den Ingenieuren klar ist. Obwohl ich sie so nenne, sind sie tatsächlich mechanische Werkstätten, die für die Bedürfnisse eines Teleskops arbeiten. Alle Korridore sind entsprechend der Form der Kuppel in einem Kreis gekrümmt, was die Orientierung im Raum beim ersten Besuch des Teleskops erheblich stört.
Wir gehen zum Fahrstuhl, stehen auf und betreten den Kuppelraum. Es wird erwartet, dass es sehr groß ist (53 Meter nur in der Höhe). Die Dimensionen der Kuppel erzeugen verschiedene interessante Effekte wie Mikroklima und Wirbelströme in Innenräumen, was zu zusätzlichen Schwierigkeiten bei der Beobachtung führt.
Vor dem Instrumentenwechsel wird das Teleskop immer in der Horizontposition auf den Parkplatz gebracht. Eine Treppe führt zum Parkplatz, auf dem Sie mit einem Teleskop in die Beobachterkabine klettern können. Aber niemand nennt sie die Kabine des Beobachters, jeder sagt kurz "Glas". Zuvor stieg ein Beobachter in ein Glas und verbrachte dort die ganze Nacht damit, fotografische Platten mit Weltraumobjekten aufzunehmen. Wenn es Ihnen jetzt einfällt, dass dies sehr romantisch ist, dann werfen Sie diesen Gedanken dringend zurück: Im Glas war die Temperatur fast wie auf der Straße, und Richies Kassette befand sich fast auf der Höhe des „Bodens“ des Glases, sodass die Körperhaltung des Betrachters sehr interessant war.
Richies Kassette ist ein Gerät zur Aufnahme astronomischer Bilder. Eine Kassette mit einer photographischen Platte mit einer lichtempfindlichen Emulsion wurde im mittleren Teil installiert. Mikroskope und Lineale werden zum Kalibrieren und Bewegen eines Objekts über ein Feld benötigt. Es sieht so aus:
Wir klettern in ein Glas
Jetzt ist im Glas ein anderes Fotoempfangsgerät (zum Beispiel unser SCORPIO). Und der Betrachter ist warm und bequem.
Docking Space Telescope mit der Realität
In einem Glas ohne Geräte haben 3-4 Personen ausreichend Platz, um kompakt hinein zu passen. Der Durchmesser des Glases beträgt mehr als 1,5 Meter, die Höhe (oder Länge) beträgt etwas mehr als etwa vier. In der Mitte befindet sich ein Loch (oh, entschuldigen Sie, ein strukturelles Loch), in dem die Adapterplattform installiert ist, so genannt, weil sie als Adapter zwischen dem Teleskop und dem Gerät dient. Und das Loch selbst ist ein Drehteller, dessen Drehung wir auch bei Beobachtungen verwenden, wenn der Positionswinkel eingestellt werden muss (z. B. bei spektralen Beobachtungen, um eine Lücke optimal durch das Objekt zu ziehen).
SCORPIO wiegt ca. 50 kg, die Adapterplattform wiegt genauso viel. Deshalb wird es im Inneren des Glases mit Hilfe eines Krans durch die obere Luke des Glases geschoben, dessen Fernbedienung Erinnerungen an die Vergangenheit der sowjetischen Röhre weckt:
Der Vorgang des Bewegens des Geräts (SCORPIO + -Plattform) vor dem Hintergrund eines Teleskops. Es ist wichtig, sehr vorsichtig zu sein und das Teleskop nicht einzuhängen, das Gerät nicht fallen zu lassen und trotzdem eine Menge zu tun. Optische Systeme sind jedoch zerbrechlich, selbst wenn sie sich in einer Eisenkiste befinden.
Wenn das Gerät eingeklemmt und hineingelegt wird, bleibt die Angelegenheit klein: Setzen Sie es ein und ziehen Sie die Schrauben mit dem Schraubenschlüssel fest.
Und auch mit der Ulbrichtkugel und der Kamera verbinden.
Die Ulbricht-Kugel oder die Ulbricht-Kugel wird zur Kalibrierung verwendet: flache Flächen, die Astrofotografen vertraut sind - Rahmen mit gleichmäßiger Feldbeleuchtung und ungewohnte Neons (Neon) - Rahmen zur Kalibrierung der Wellenlängenskala. Die Kugel in unserem Gerät kann mit einer Quarzlampe, entweder mit LEDs oder mit einer Lampe mit He-Ne-Ar-Füllung beleuchtet werden. Letzteres wird nur zum Entfernen von Neons verwendet, und die ersten beiden eignen sich für flache.
Ulbrecht Kugel hautnah. In den "Hörnern" befinden sich eine Quarzlampe und eine Lampe mit He-Ne-Ar-Füllung, kleine Zylinder um den Umfang - LEDs
Vor der Installation der Matrix auf dem Gerät muss flüssiger Stickstoff in den Kryostaten eingefüllt werden (alle sagen jedoch „Stickstoff in die Matrix einfüllen“). Das Observatorium kauft Stickstoff in Nevinnomyssk, was sehr nahe und praktisch ist.
Schließlich sind alle Schritte abgeschlossen, es bleibt alles miteinander zu verbinden, und das Gerät ist bereit für eine Leistungsüberprüfung.
Nach der Installation von SCORPIO starten wir den Computer, der sich im Gerät befindet. Dort verbinden wir uns mit einem Teleskop von einem Laptop aus und prüfen, ob sich die Räder mit Filtern und Gittern bewegen. Schalten Sie die Matrix ein und initialisieren Sie sie. Wir fotografieren die Kalibrierrahmen in Neon und Flat und prüfen, ob sie dem physischen Bild der Welt entsprechen. Wir überprüfen die Funktion des Spionagesystems und führen. Zum Führen des Teleskops mit Hilfe von Sternen wird eine Führung benötigt, damit das untersuchte Objekt bei Langzeitbelichtungen nicht aus dem Feld des Instruments kriecht und statt eines Spektrums oder Bildes nur eine lange Spur hinterlässt (erinnerst du dich noch daran, dass sich die Erde dreht?). Wir sammeln Dinge und bereiten uns auf die Beobachtungen vor, die auch über eine Remote-Verbindung zum Gerät erfolgen.
Es sind einige Seiten herausgekommen, aber es ist fast nicht gelungen, über die Prinzipien des Geräts zu sprechen. Wahrscheinlich, weil der Artikel ursprünglich als "ein Tag im Leben eines Astrophysikers" gedacht war. Also weiter so. Ich werde mich über Fragen freuen (zumindest habe ich kaum den ganzen im Artikel verwendeten Fachjargon erklärt).
Und ein paar Dankeschön am Ende. Dieser Artikel wäre nicht ohne meine lieben Kollegen aus dem Labor für Spektroskopie und Photometrie von extragalaktischen Objekten gekommen, die meine dummen Fragen (für die gesamten drei Jahre!) Abhörten und sie beantworteten, ohne meinen Vorgesetzten, der eine kurze wissenschaftliche Ausgabe dieses Textes leitete, und natürlich ohne Meklon , der mir millionenfach erzählt hat, dass das Leben der Astronomen für Habré wahrscheinlich interessant ist, und der im Allgemeinen dafür verantwortlich ist, dass dieser Artikel geschrieben und veröffentlicht wird.
Und ein bisschen über sehr traurig
Während ich diesen Artikel schrieb, starb der französische Akademiker Georges Courtes, der in den 50er Jahren auf die Idee eines Geschwindigkeitsreduzierers kam. Die ältere Generation unseres Labors hat sehr eng und fruchtbar mit ihm zusammengearbeitet, daher halte ich es für richtig, diesen Artikel seiner Erinnerung zu widmen. In den späten 70er - frühen 80er Jahren kam Kurtes oft zum CAO, und eines der Ergebnisse seiner gemeinsamen Arbeit war die Karte der M33-Galaxie in der H_alpha-Linie (dies ist die Spektrallinie der Balmer-Reihe für Wasserstoff ), die auf seinem ersten Welt-Aperturreduzierer erstellt und in unserem sorgfältig aufbewahrt wurde Laboratorien (F / 1!). Mehr über den großen Experimentator können Sie im Blog meines Kollegen aus dem Labor nachlesen.
Eine Karte der M33-Galaxie in der H_alpha-Linie, die von einer Gruppe von Astronomen Courtes, G .; Petit, H .; Petit, M .; Sivan, J.-P .; Dodonov, S. (und der letzte ist mein Vorgesetzter). Link zum Artikel