На связи с квазарами

18.12.2020

Источник: ПОИСК, 18.12.2020, Аркадий СОСНОВ



Новый радиотелескоп принесет землянам реальную пользу

Пятнадцать лет назад «Поиск» рассказывал о завершении строительства в рамках проекта «Квазар-КВО» радиотелескопа с диаметром зеркала 32 метра в урочище Бадары в Бурятии. Вместе с двумя аналогичными уже действовавшими телескопами Института прикладной астрономии РАН (в поселке Светлое Ленинградской области и станице Зеленчукская Ставропольского края) он образовал точнейший измерительный прибор - радиоинтерферометр со сверхдлинными базами (РСДБ), который обеспечил информацией о координатах и времени, параметрах вращения Земли и Солнечной системы ряд фундаментальных и прикладных наук. Зачем было сооружать такой гигантский, на полстраны, треугольник с базами 2015 км х 4282 км х 4405 км, «Поиску» популярно объяснял директор института и руководитель проекта «Квазар-КВО», член-корреспондент РАН Андрей Финкельштейн: чем дальше разнесены тарелки телескопов, тем длиннее база интерферометра - расстояние между пунктами приема радиоволн - а значит, точнее будет информация для небесной механики и геодезии, космической навигации и сейсмологии, астрофизики и океанографии.

И вот знаменательная новость: в декабре этого года в радиоастрономической обсерватории «Светлое» ИПА РАН запущен в эксплуатацию радиотелескоп нового поколения с диаметром антенны 13 м. При этом два телескопа того же класса в обсерваториях «Зеленчукская» и «Бадары» уже были введены в строй в 2016 году и несли службу в одной связке в качестве двухэлементного радиоинтерферометра. В результате сформирована триада телескопов РТ-13, объединенная с Центром корреляционной обработки в Санкт-Петербурге, сделан важнейший шаг к созданию независимой отечественной службы высокоточного и оперативного обеспечения национальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, других гражданских и специальных потребителей.

О том, как развивается проект «Квазар-КВО», «Поиску» рассказал нынешний директор ИПА РАН, кандидат физико-математических наук Дмитрий ИВАНОВ.

- Дмитрий Викторович, наверняка название «Квазар-КВО» имеет не только символическое значение. Знаю, что КВО - координатно-временное обеспечение, а насколько плотно комплекс привязан к квазарам?

- Задача комплекса - связывать небесную и земную системы координат. А небесная система координат как раз базируется на внегалактических радиоисточниках - квазарах, которые находятся настолько далеко от Земли, что их можно считать неподвижными точечными объектами. Наблюдения за ними дают ценную информацию о всемирном времени, параметрах вращения Земли, координатах небесного полюса, пунктах наблюдения и самих квазаров.

- Тогда в чем была необходимость радиотелескопов нового поколения? Ведь комплекс на основе телескопов с диаметром зеркала 32 м справлялся с этой задачей.

- С помощью полноповоротных телескопов РТ-32 можно определять параметры вращения Земли с точностью до 1 см. В данном случае недостатки являются продолжением достоинств: большие зеркала обеспечивают чувствительность прибора, но не все их гравитационные деформации удается учесть. Кроме того, скорость их вращения невелика - порядка одного градуса в секунду. Поэтому за время стандартного часового сеанса можно успеть зарегистрировать не более 20 источников. Особенность геодезических наблюдений состоит в том, чтобы в единицу времени охватить как можно больше источников в точках небесной сферы. Чем больше источников пронаблюдаем, тем точнее получится результат. Предел по этим большим антеннам был достигнут. Вместе с тем появились цифровые системы, позволяющие регистрировать и обрабатывать сигналы в более широкой полосе, и мы можем без потери чувствительности уменьшить диаметр зеркал. Эффективной площади зеркал РТ-13 вполне достаточно, чтобы ловить сигналы от квазаров. Эти антенны более жесткие, у них меньше гравитационных деформаций, и - главное - они могут быстро вращаться, со скоростью 10 градусов в секунду, и наблюдать до сотни квазаров в течение часа. За счет этого точность результатов возрастает до 1-3 мм!

- Двухэлементный интерферометр Зеленчукская - Бадары в новом формате работал еще до запуска телескопа в Светлом. Разве этого мало для высокоточных измерений?

- Для определения всемирного времени двух разнесенных на большое расстояние телескопов было достаточно. А вот для получения данных обо всех параметрах вращения Земли, о положении спутников на орбите и т. д. нужен треугольник. Двухэлементный прибор не может определять координаты ни космических объектов, ни точек земной поверхности. Для этого нужен, как минимум, треугольник. Теперь такой треугольник у нас есть, и он эффективно работает. Если точность оперативного измерения всемирного времени, которое характеризует неравномерность вращения Земли, на двухэлементном интерферометре Зеленчукская - Бадары составляла порядка 30 микросекунд, то на трехэлементном она выросла в полтора раза.

- С момента закладки нового телескопа прошло три года. Но финальная стадия проекта проходила в условиях пандемии и карантина. Насколько это осложнило вам жизнь?

- К счастью, сборка установки была в основном завершена в прошлом году, в этом велись стыковка, синхронизация нового телескопа с уже действующими. В ходе испытаний, которые продолжались несколько месяцев и увенчались госприемкой, мы улавливали нюансы, которых раньше не замечали. Что касается пандемии… Полностью автоматизированный процесс наблюдения естественных радиоисточников и космических аппаратов, передача данных от обсерваторий в Центр по высокоскоростным волоконно-оптическим линиям, дистанционное управление комплексом приемных устройств - это наша защита от коронавируса. Да и расположены обсерватории не в мегаполисах, а в достаточно удаленных от очагов цивилизации местах, где меньше электромагнитных и прочих помех.

- На церемонии в обсерватории «Светлое» говорилось о планах построить четвертый радиотелескоп в Уссурийской обсерватории института. Насколько это реально?

- Сложно, но реально и необходимо для поддержки системы ГЛОНАСС. Ведь точность определения всемирного времени зависит от разнесения пунктов наблюдения: чем больше длина базы, тем точнее результат, а четыре телескопа образуют уже шестиэлементный прибор. Поэтому не исключаем установку еще одного радиотелескопа РТ-13 на Кубе в рамках международного сотрудничества.

- Как теперь будут использоваться большие телескопы РТ-32? Вы же не собираетесь их демонтировать?

- Разумеется, нет. Просто раньше они работали на службу вращения Земли, а это 4-5 часовых сеансов в сутки, цикл непрерывных действий: выход на источник, сопровождение источника, переход к следующему источнику, после каждого сеанса - обработка и передача данных в систему ГЛОНАСС, а сейчас будут сориентированы на решение чисто научных задач. Телескопы РТ-32 уже участвуют как в отечественных, так и международных астрофизических программах, где как раз требуется большая площадь зеркал, будем и дальше повышать их чувствительность. Там и наблюдения в другом режиме проводятся, и гравитационные эффекты не будут сказываться.

Хочу подчеркнуть, что все наши телескопы работают слаженно, как единый уникальный инструмент для исследования Земли и Вселенной. Это и есть комплекс «Квазар-КВО». С повышением точности координатных измерений мы начинаем ощущать структуру квазаров. Когда программа только зарождалась, они считались точечными источниками. Как выясняется, это не совсем так, надо учитывать их структуру, заняться их картографированием. Это настоящий научный вызов, и, считаю, мы к нему готовы.

 

 



Подразделы

Объявления

©РАН 2021