Большой азимутальный телескоп

via grey_croco
О том, что Советский Союз был первым в исследовании космоса и сегодня знают многие. Но гораздо менее известно, что мы были в числе первых и в другой области, так же связанной с космосом – астрономии. Ведь в течении многих лет самый большой в мире телескоп БТА (Большой Телескоп Азимутальный) принадлежал именно нашей стране, причем сконструирован и построен он был полностью с использованием отечественных технологий, продемонстрировав лидерство страны в области создания оптических инструментов. Какова же история создания этого уникального научного объекта?

Постановление Совета Министров СССР о создании телескопа-рефлектора с диаметром зеркала 6 метров было принято 25 марта 1960 года. Вести комплекс работ по созданию телескопа было поручено Ленинградскому оптико-механическому объединению (ЛОМО), Лыткаринскому заводу оптического стекла, Государственному оптическому институту имени Вавилова, Горьковскому машиностроительному заводу и еще нескольким предприятиям. Главным конструктором телескопа стал доктор технических наук Багарат Константинович Иоаннисиани. Проект башни телескопа был разработан в Ленинградском отделении ГИПРОНИИ Академии Наук СССР.

Первоначально был произведен выбор места установки телескопа. После анализа всех данных, площадкой для телескопа БТА стало место на высоте 2100 метров возле горы Пастухова, недалеко от станицы Зеленчукская, которая расположена в Карачаево-Черкессии.

По проекту был выбран азимутальный тип монтировки телескопа. Полный наружный диаметр зеркала составлял 6.05 метра при толщине 65 см, равномерной по всей площади.

Сборка конструкции телескопа производилась в помещении ЛОМО. Специально для этого был построен корпус высотой свыше 50 метров. Внутри корпуса были установлены подъемные краны грузоподъемностью 150 и 30 тонн. Перед началом сборки был изготовлен специальный фундамент. Сама сборка началась в январе 1966 года и продолжалась более полутора лет, до сентября 1967 года.

Многие из узлов телескопа являются уникальными для своего времени, такие как главный спектрограф телескопа, имеющий диаметр 2 метра, система гидирования, включающая в себя телескоп-гид и комплексную фото и телевизионную систему, а также специализированную ЭВМ для управления работой системы.

Пульт управления БТА.

Сборка и заводские испытания конструкции телескопа были успешно завершены 7 мая 1968 года. Для компенсации отсутствия главного зеркала был установлен железобетонный имитатор.

Еще более важным этапом строительства телескопа стала отливка главного зеркала. Ведь эта та деталь, которая определяет оптические качества телескопа. Кроме преодоления очевидных трудностей, возникающих при создании крупной стеклянной заготовки зеркала, перед конструкторами также стояла задача необходимости обеспечения высокой стабильности формы отражающей поверхности зеркала, как в процессе его обработки, так и в весьма сложных условиях его эксплуатации в обсерватории.

Главным исполнителем работ по отливке и обработке зеркала стал Лыткаринский завод оптического стекла, что было утверждено постановлением правительства от 25 марта 1960 года.

Задача стояла сложнейшая. 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.

Для выполнения этой задачи на площадях завода был создан опытно-производственный цех. В задачу цеха входило монтаж и отладка оборудования‚ отработка промышленного техпроцесса и изготовление заготовки зеркала.

Печь для отливки зеркала была изготовлена в декабре 196З года организацией «Тепломонтаж», г. Москва. Проект печи был выполнен ленинградской организацией «Гипростекло».

В течение трех лет был спроектирован и построен специальный корпус для изготовления заготовки БТА. Основное оборудование цеха представляло собой уникальное сооружение, в ряде случаев не имевшее каких-либо аналогов.

20 ноября 1964 г. была отлита заготовка главного зеркала телескопа.

Заготовка зеркала БТА отжигалась в течение двух лет. Процесс отжига закончился 5 декабря 1966 года.

После окончания полировки и произведения измерений преломления лучей работниками ГОИ было сделано следующее заключение: остаточные напряжения в заготовке малы, что свидетельствует о хорошем исполнительном режиме отжига и печи отжига.

Следующим шагом стала обработка заготовки с целью получения заданной формы. Задача была нелегкой, учитывая то, что к тому моменту накопленный опыт обработки крупногабаритных оптических заготовок был невелик.

Для обработки заготовки зеркала БТА было принято решение о применении алмазного инструмента.

В результате произведенных специалистами ЛЗОС исследований по выработке оптимальных режимов обработки была разработана и реализована технология изготовления промышленной заготовки главного зеркала.

Для обработки зеркала Коломенским заводом тяжелого станкостроения в 1963 году был создан специальный карусельный станок КУ-158.

Станок КУ-158.

Для получения заготовки заданной геометрической формы был спроектирован и изготовлен комплекс алмазного инструмента.

Обработка заготовки велась в течение почти полутора лет. Для удаления припуска массой 28 т было израсходовано 7000 карат алмаза.

Приемка заготовки для дальнейшей точной обработки лицевой стороны была произведена 4 сентября 1968 года.

Такая обработка была проведена специалистами ЛОМО в специальном термостатированном корпусе на уникальном шлифовальном станке, изготовленном Коломенским заводом тяжелого станкостроения. Заготовка была установлена в технологическую оправу.

Инструмент для шлифования.

Процесс шлифования был закончен в январе 1969 года. Следующей операций стала полировка поверхности зеркала. Она была завершена в июле 1971 года. В последующие два месяца производилась проверка качества поверхности с использованием нескольких разных методов.

И после того, как все части телескопа были готовы, следующим этапом стала транспортировка к месту сборки.

Процесс обработки.

Хотя сама конструкция телескопа была доставлена к месту раньше. Погрузка первой партии крупногабаритных деталей началась еще 3 июня 1968 года. Сама же транспортировка заняла чуть больше года. Обязанности генерального перевозчика деталей узлов телескопа, были возложены на Главмосавтотранс.

Выезд с территории ЛОМО.

Транспортировка зеркала началась 30 июня 1974 года. 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. В частности был проведен пробный рейс с имитатором с 12 мая по 5 июня 1974 года.

Путь ценного груза начался в Лыткарино. В Московском южном речном порту 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.

Строительство обсерватории.

Строительство специальной астрофизической обсерватории началось в 1967 году по проекту, главного архитектора и автора проекта Д.Х. Еникеева на горном плато возле горы Пастухова. Башня телескопа имела высоту 53 метра при диаметре 45 метров. Основные строительные работы были завершены в 1971 году, после чего начался монтаж конструкции телескопа. Она была принята Государственной Комиссией в эксплуатацию 25 января 1972 года.

Строительство башни.

Проектом обсерватории предусматривалось строительство не только здания самой обсерватории, но и энергоблока, систем водоснабжения и электропитания, домов для ученых, горной дороги протяженностью 16 км, рассчитанной на транспортировку крупногабаритных грузов, и ряд других объектов.

Общая площадь, занимаемая научной площадкой, равна 50 га. На площадке размещается башня БТА с техническим блоком.

В километровом удалении от научных объектов были построены гостиница астрономов-наблюдателей, жилой дом обслуживающего персонала и другие хозяйственные постройки.

Поскольку алюминиевые светоотражающие покрытия зеркальной оптики телескопов требуют периодического обновления, Горьковским машиностроительным заводом была спроектирована и изготовлена специальная уникальная вакуумная установка ВУАЗ-6. Работа была начата в марте 1963 года, в 1968 году было закончено ее изготовление и в 1970 году начат ее монтаж в обсерватории. После монтажа и опробования всего комплекса оборудования были выявлены и учтены предложения по улучшению отдельных элементов установки.

Следует отметить, что вакуумная установка для нанесения алюминиевого такого диаметра была создана впервые в мире.

Отладка всех основных систем телескопа была завершена в середине 1974 года. Были опробованы все приводы телескопа, системы управления, наведения и слежения, определены основные точности механизмов и систем. Работы проводились совместно с учеными специальной астрофизической обсерватории.

21 августа 1974 года в обсерваторию было доставлено главное зеркало и его оправа. В конце сентября 1974 года зеркало было распаковано, расконсервировано, очищено и установлено в оправу.

В течение октября производилась установка механизмов разгрузки, проверка их работы и, наконец, окончательная сборка трубы телескопа.

Процесс сборки БТА.

В результате проведенных испытаний и рассмотрения результатов работ по контролю отдельных элементов и систем телескоп был передан в опытную эксплуатацию 3 ноября 1974 года.

Опытная эксплуатация телескопа проводилась в период с декабря 1974 года до весны 1975 года. Были произведены исследования 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.

Некоторые характеристики телескопа БТА.

Световой диаметр главного зеркала — 6000 мм.
Фокусное расстояние системы первичного фокуса без корректора — 24000 мм.
Фокусное расстояние системы неподвижного фокуса с линзовой удлиняющей системой — 349400 мм.
Точность вращения вертикальной оси телескопа — около 2”.
Точность автоматической установки по заданным координатам — ± 10”.
Точность, ведения телескопа за объектом — 0,2 диаметра изображения звезды.
Масса главного зеркала — 42 т.
Масса подвижкой части телескопа — около 650 т.
Общая масса телескопа — около 850 т.
Высота телескопа при вертикальном положении трубы — 42 м.

30 декабря 1975 года был утвержден акт Государственной межведомственной комиссии по приемке в эксплуатацию Большого азимутального телескопа.

Одна из далеких галактик, снятая БТА

Лишь через 18 лет, в 1993 году американцы превзошли БТА, построив свой телескоп Кек I. Но тогда Союз уже не мог ответить на это..