Наблюдаем за вселенной !

Опубликовано: in-windows Итак сегодня речь пойдёт об крупнейшем российском астрономическом центре наземных наблюдений за Вселенной, который расположен в горах Северного Кавказа.

2. Сегодня я не буду рассказывать о том, как мы сюда приехали, как ходили и фоткали, а сделаю небольшую выборку фактов об этом уникальном объекте. 25 марта 1960 г. Совет Министров СССР было принято постановление о создании телескопа-рефлектора, имеющего главное зеркало диаметром 6 м. Основные работы по созданию комплекса телескопа были поручены Ленинградскому оптико-механическому объединению, Лыткаринскому заводу оптического стекла, Государственному оптическому институту им. С.Н.Вавилова, Горьковскому машиностроительному заводу, Кировскому заводу, а также ряду предприятий других министерств. Проектирование башни телескопа осуществлялось Ленинградским отделением ГИПРОНИИ АН СССР. Главным конструктором телескопа был назначен д-р тех. наук Б.К.Иоаннисиани (ЛОМО). Одновременно АН СССР была проведена специальная исследовательская работа по выбору места установки телескопа. При этом в основном обращалось внимание на астроклимат местности, ее географическое расположение с учетом возможности транспортировки крупногабаритных деталей и, в том числе, зеркала. Результатом этих работ явился выбор места рядом с горой Пастухова в районе станицы Зеленчукской Карачаево-Черкесской автономной области на высоте 2100 м над уровнем моря.

3. Для шестиметрового телескопа был выбран принцип движения его оптической оси по азимутальным координатам. Принятый принцип альтазимутального оптического телескопа и определил его дальнейшее наименование - Большой телескоп азимутальный - БТА. Телескоп установлен в башне высотой 53 м с диаметром купола 45,2 м. Основная деталь оптической схемы телескопа - главное зеркало 1 - имеет световой диаметр 6000 мм и фокусное расстояние 24000 мм. В системе первичного фокуса, непосредственно в фокусе главного зеркала, могут быть установлены приборы. Эквивалентное фокусное расстояние в этой системе составляет 180000 мм !!!

Телескоп состоит из двух основных механических узлов: монтировки и трубы (рис. 4). Монтировка, в свою очередь, состоит из опорно-поворотной части и стоек с подшипниками горизонтальной оси. Впервые примененные для двух осей специальные гидростатические подшипники, а также уникальные (диаметром 5,6 м) высокоточные червячные пары обеспечивают перемещение подвижной части телескопа массой 650 т с точностью до десятых долей угловой секунды. Опорно-поворотная часть монтируется на центральном железобетонном фундаменте в башне и представляет собой жесткую сварную платформу 6 с вертикальной осью. Верхняя часть платформы выполнена в виде горизонтального вращающегося круга диаметром 12м, который образует центральную часть пола подпольного этажа башни. К нижней части платформы крепятся сферическое кольцо 5, выполняющее роль верхнего радиально-упорного самоустанавливающегося подшипника, и полая вертикальная ось 3 длиной 9м с нижним радиальным подшипниковым узлом 1, определяющим и фиксирующим положение оси в пространстве. Подшипниковый узел снабжен поперечными подвижками, необходимыми для вертикализации оси, осуществляемой относительно центра сферического кольца. Сферическое кольцо представляет собой стальную отливку диаметром 4600мм. Сферическая опорная поверхность (R=3300мм) была прошлифована на станке для обработки главного зеркала в период его обкатки. Покоится сферическое кольцо на шести (трех жестких и трех подпружиненных) опорах жидкостного трения. Опоры жидкостного трения (гидравлические подушки) - единственный пригодный для данного случая тип подшипника, решающего проблему необходимой плавности и точности вращения, проблему сверхмалых скоростей. А скорости действительно сверхмалые при массе подвижной части свыше 600 тонн минимальная скорость вращения оси порядка одного оборота за 3 месяца, коэффициент трения порядка 7*10-5. Практически данная масса приводится во вращение от усилия около 15 кг, приложенного на плече 6м. Соприкасающаяся со сферическим кольцом стальная баббитированная самоустанавливающаяся подушка размерами 750х750мм имеет 4 углубления (паза), в которые под давлением около 70 атм. нагнетается масло, вытекающее наружу сплошной пленкой толщиной 0,15-0,18 мм. Она разделяет поверхности скольжения! Трение при перемещении имеет жидкостной характер. Масса в 600 тонн, как бы плавает на масле. Идеальные условия работы опоры возникают тогда, когда пленка имеет равную толщину. Это достигается регулировкой поступления масла во всех четырех пазах подушки. Между верхним и нижним подшипниками на вертикальной оси установлен блок колес 2 привода вращения.

4. Главное зеркало является основной деталью, определяющей оптические качества телескопа.Постановлением Правительства от 25 марта 1960 г. Лыткаринский завод оптического стекла был утвержден головным исполнителем по разработке технологического процесса на отливку из стекла заготовки зеркала диаметром 6 м и по изготовлению заготовки зеркала. Предстояло отлить заготовку стекла массой 70 т, отжечь ее и произнести сложную обработку всех поверхностей с изготовлением 60 посадочных глухих отверстий на тыльной стороне, центрального отверстия и др. Спустя ровно три года с момента выхода Постановления Правительства на запроектированных площадях был создан опытно-производственный цех. В задачу цеха входило монтаж и отладка оборудования‚ отработка промышленного техпроцесса и изготовление заготовки зеркала.К моменту изготовления заготовки зеркала диаметром 6 м накопленный опыт обработки крупногабаритных оптических заготовок был невелик. Для обработки отливки 6-метрового диаметра, когда потребовалось снять с заготовки около 25 т стекла, имеющийся опыт оказался непригодным, как из-за низкой производительности труда, так и из-за наличия реальной опасности выхода заготовки из строя. Поэтому при обработке заготовки диаметром 6 м было принято решение о применении алмазного инструмента. Обработка заготовки велась в течение почти полутора лет. После отлива ещё в течении 2х лет производился отжиг, а после этого была кропотливая обработка заготовки включающая шлифовку и полировку.

5. В июне 1974 г. начался ответственный этап транспортировки зеркала в обсерваторию. После изготовления зеркало было законсервировано специальной защитной пленкой и установлено на амортизационные опоры в специальный транспортный контейнер с высокой степенью теплоизоляции. Внутри контейнера были установлены датчики ускорений и температуры. Имея в виду исключительную ценность зеркала и учитывая, что в случае его повреждения дублер сможет быть изготовлен не раньше, чем через 3 - 4 года из имеющейся второй заготовки, были приняты чрезвычайные меры предосторожности при транспортировке зеркала. Было принято решение о проведении пробной транспортировки имитатора зеркала по всему маршруту. Такой рейс был осуществлен с 12 мая по 5 июня 1974 г. В результате транспортировки имитатора были разработаны и окончательно установлены технические условия на перевозку зеркала (скорости на ровных участках пути, на подъемах, движении на воде, места стоянок, методы борьбы с перегревом и т.п). После возвращения из рейса было решено кроме общей грозозащиты предусмотреть дополнительную защиту от прямого попадания молнии в контейнер. 30 июня 1974 г. трейлеры с погруженным контейнером и оправой зеркала отправились из Лыткарино до Московского южного речного порта. Затем со специального причала трейлеры были установлены на баржу, закреплены и с помощью мощного буксира двинулись в путь в сопровождении специальной бригады на отдельном судне через канал Москва - Волга, по Волге и каналу Волго - Дон до Ростова-на-Дону. В Ростове-на-Дону трейлеры через специальный причал выехали на берег и продолжили движение в сопровождении автомашин и мотоциклистов ГАИ по дорогам Северного Кавказа до обсерватории. 21 августа груз был благополучно доставлен. Комиссия проверила его сохранность, контейнер вновь был закрыт и установлен в специальный склад. В течение всего времени хранения температура зеркала внутри контейнера тщательно контролировалась.

6.В 1967 г. было начато строительство специальной астрофизической обсерватории с башней высотой 53 м в Карачаево-Черкесской области Ставропольского края близ станицы Зеленчукской по проекту, выполненному Главным архитектором и автором проекта Д.Х.Еникеевым.

7.В апреле 1969 г. строительные организации совместно с ЛОМО приступили к монтажу 58 закладных деталей телескопа в башне обсерватории. В 1971 г. были завершены основные строительные работы и была начата работа по установке и монтажу основных конструктивных элементов телескопа. 25 января 1972 г. башня телескопа была принята Госкомиссией в эксплуатацию.

8.Площадь, занимаемая научной площадкой, равна 50 га. На площадке размещается башня БТА с техническим блоком. В километровом удалении от научных объектов построены гостиница астрономов-наблюдателей, жилой дом обслуживающего персонала и другие хозяйственные постройки.

9.После неоднократного обсуждения и рассмотрения вариантов архитектурно-планировочного решения башни БТА Межведомственным советом был принят вариант отдельно стоящей башни с техническим блоком. Диаметр астрономического вращающегося купола равен 45,2 м, а открывающееся, для ведения наблюдений, забрало на куполе оставляет щель шириной 11 м. Стены башни и купола изготовлены из тонких трехслойных алюминиевых панелей с запрессованным пенопластом. Такие панели применяются в строительстве астрономических сооружений впервые. В подкупольном пространстве всегда должна соблюдаться температура, равная предполагаемой ночной температуре воздуха, поэтому подкупольное пространство герметизировано и термостатируется. Для этой цели купол по всему периметру в месте соприкосновения с нижележащей частью здания специально уплотнен. Забрало в закрытом состоянии уплотняется по контуру специальными надувными шлангами.

10.Два ряда алюминиевых панелей на куполе, образующих внешнюю обшивку, и продуваемая воздушная прослойка между ними толщиной 2 м надежно защищают подкупольное пространство и телескоп от нагревания солнцем в дневное время. В подкупольном пространстве размещены центральный пульт управления телескопом и куполом и экскурсионная галерея. Рядом расположены два цеха со вспомогательными помещениями для алюминирования зеркал телескопа. Впервые в практике проектирования удалось разместить агрегаты алюминирования в подкупольном пространстве, и этим избавиться от рискованных перевозок для алюминирования уникального шестиметрового зеркала в другое здание.

11.Главное зеркало телескопа в оправе для алюминирования перевозится в цеха алюминирования на специальных катках по рельсам, уложенным в перекрытии эстакад. Поворотным кругом для перемещения «тележки» зеркала с рельс подготовительного цеха на рельсы цеха алюминирования служит платформа самого телескопа. Для удобства обслуживания телескопа и входа наблюдателя в кабину первичного фокуса (что возможно при горизонтальном положении телескопа) здесь предусмотрены два кольцевых балкона. Вся тысячетонная масса купола движется плавно, синхронно с телескопом.

12.Алюминиевые светоотражающие покрытия зеркальной оптики телескопов требуют периодического обновления. Наибольшие трудности представляет алюминирование отражающей поверхности главного зеркала. На площади в 28 м2 в глубоком вакууме должен быть нанесен равномерный слой чистого алюминия толщиной около 1/10000 мм. Для этого Горьковским машиностроительным заводом спроектирована и изготовлена специальная уникальная вакуумная установка ВУАЗ-6 (главный конструктор установки Ю.В.Фадеев). Работа начата в марте 1963 г., в 1968 г. было закончено изготовление установки и в 1970 г. начат ее монтаж в обсерватории.

13.Необходимо отметить, что впервые в мире была создана вакуумная установка столь большого диаметра для алюминирования. Зеркало подвергается алюминированию без извлечения из оправы и при установленных механизмах разгрузки, что сокращает вспомогательное время, повышает эффективность телескопа и обеспечивает удобство в эксплуатации. Обычно процесс алюминирования связан с прекращением на это время работы инструмента. Оправу с зеркалом демонтируют с трубы телескопа, вынимают все механизмы разгрузки (60 механизмов и 480 болтов), поднимают зеркало и устанавливают его под колпак вакуумной установки.

14. В течение зимы 1974 - 1975 гг. и весны 1975 г. велась опытная эксплуатация телескопа по согласованной программе. Предполагалось проведение тщательных исследований комплекса телескопа в процессе конкретных астрономических наблюдений, обучение эксплуатационного персонала самостоятельной работе на всех сложных системах и приборах комплекса, а также выработка предложений по дальнейшему усовершенствованию отдельных элементов телескопа. После тщательной корректировки положения преобразователей «угол-код» по звездам суммарная ошибка наведения не превышала 10”, что превышает точности наведения экваториальных телескопов. В экваториальных телескопах считается отличным результатом, если часовое ведение обеспечивает стабильность, при которой уход звезды не превышает 0,1” за 10 сек. На альтазимутальном телескопе БТА уход звезды при программном управлении не превышает 10” по азимуту и 1” по зенитному расстоянию за 30 мин. Суммарная ошибка слежения за звездой при работе с автоматической коррекцией не превышает 0,2 диаметра изображения звезды. 30 декабря 1975 г. утвержден акт Государственной межведомственной комиссии по приемке в эксплуатацию Большого азимутального телескопа.

15. Такая вот высокотехнологичная штука оказывается. Это конечно только выборка из всей истории создания и подробнойстей технологий производства и работы обсерватории. Большинство наверное и этот текст не осилило, но если есть те кому всё это интересно, то вот источник, где расписано всё до мельчайших подробностей.

16. Жаль что возможностей попасть внутрь у нас не было, так как экскурсии тут проводятся только по выходным, но несколько фото я вам всё же покажу. Дело в том, что я тут был году так в 2008 и фоткал всё это на мыльничку.