Рудольф Сворень - В просторы космоса, в глубины атома [Пособие для учащихся]

«Имитатор зеркала» — это железобетонный диск с размерами и массой главного зеркала; имитатор использовался при предварительной сборке телескопов и для генеральной репетиции перевозки главного зеркала с Лыткаринского завода оптического стекла (Московская область) к месту установки в САО.

«Алюминирование» — огромное шестиметровое стекло стало зеркалом БТА только после того, как его покрыли тончайшим слоем алюминия. Толщина покрытия 0,0001 мм, разница в толщине слоя не более 0,000 008 мм. Вакуумная камера для напыления металла находится под куполом самой башни телескопа — алюминиевое покрытие приходится периодически обновлять. Любопытная подробность, которая, возможно, осталась незамеченной: алюминируется верхняя, параболическая поверхность зеркала и, таким образом, основное, казалось бы, свойство стекла— прозрачность — вообще не используется. Стекло как материал для зеркала в данном случае выбрано совсем за другие его качества, прежде всего за сравнительно малый температурный коэффициент расширения.

«Аттестация» — в течение нескольких месяцев комиссия из компетентных специалистов, назначенных Академией наук, заводами-изготовителями и разработчиками телескопа, тщательно исследовала все характеристики главного зеркала; для аттестации зеркала БТА был разработан комплекс методов, взаимно дополняющих друг друга, и комплекс высокоточных приборов, таких, как неравноплечный лазерный интерферометр, специальные фотометры, корректоры, теневые приборы; были проведены теоретические исследования методов контроля, разработан математический аппарат для оценки результатов.

Уникальный телескоп БТА создавали многие научные коллективы, многие предприятия страны, головной организацией было Ленинградское оптико-механическое объединение — ЛОМО.

Создателям БТА пришлось заново решать многие конструкторские, технологические, производственные, организационные задания, много раз приходилось переходить границу неизвестного. О некоторых деталях этой огромной работы рассказывает главный конструктор телескопа, лауреат Ленинской премии, доктор технических наук Баграт Константинович Иоаннисиани:

— Рассказывая о разработке и создании БТА, часто приходится произносить слово «впервые» — многие задачи конструкторам и технологам до этого вообще не приходилось решать, принятые решения не имеют аналогов, другие в мировой практике решались совсем по-иному. Ну и, наконец, размеры инструмента придавали любой проблеме новое качество.

Возьмем, к примеру, монтировку. До сих пор для крупных телескопов всегда выбиралась только экваториальная монтировка, при которой ось инструмента параллельна земной оси, т. е. во всех случаях, для всех мест установки телескопа, кроме полюсов Земли, его ось располагается наклонно. Достоинства такой монтировки — при отслеживании звезды труба телескопа совершает сравнительно несложное вращательное движение. Для БТА была выбрана азимутальная монтировка, точнее, одна из ее разновидностей — альтазимутальная. Этот выбор настолько важен, что система монтировки вошла в название самого телескопа — БТА означает «большой телескоп азимутальный».

При азимутальной монтировке резко упрощается конструкция телескопа, так как его ось перпендикулярна земной поверхности, иначе говоря, инструмент стоит вертикально, стоит на земле. При этом, правда, отслеживая звезду, приходится выполнять очень сложное перемещение трубы телескопа, одновременно поворачивая ее вокруг двух взаимно перпендикулярных осей — вертикальной и горизонтальной. Только современные электронные системы, включая быстродействующие ЭВМ, позволили решить эту задачу и тем самым сделали азимутальную монтировку реальностью. А она в свою очередь сделала простой и изящной кинематическую схему телескопа, его конструкция стала жесткой, симметричной, компактной, резко улучшились условия разгрузки главного зеркала.

Основную нагрузку шестисоттонной подвижной части (это добрых полтора десятка товарных вагонов) взяли на себя масляные подшипники. Подвижная часть инструмента — труба с главным зеркалом и другой оснасткой — как бы плавает на масляной пленке толщиной 0,15—0,18 мм. Систему подвеса трубы характеризуют такие цифры: чтобы повернуть всю эту махину, достаточно небольших усилий одного человека (при длине рычага 6 м). Для вращения трубы используются уникальные червячные пары (диаметр червячного колеса—5,6 м), которые и при чрезвычайно малых скоростях (1 оборот за 3 месяца) обеспечивают высокую плавность движения. В сочетании с совершенной электроникой все это позволяет автоматически навести телескоп в заданную точку с точностью до нескольких угловых секунд и отслеживать звезду с точностью до 0,1" (под таким углом видна копейка с расстояния 20 км).

Огромный комплекс сложных задач пришлось решить, добиваясь стабильности основных характеристик главного зеркала. В системе его разгрузки используется 60 механизмов, которые входят в отверстия, точно высверленные в тыльной стороне зеркала. Разгрузка рассчитана и выполнена так, что деформации, вызванные прогибами зеркала в любом его рабочем положении, не превышают 0,000 009 4 мм. Многое сделано, чтобы обеспечить постоянство температуры в башне телескопа: многослойные стены и купол, многослойные перекрытия со змеевиками, по которым идет хладоноситель, системы принудительного воздушного охлаждения телескопа и термостатирования — все это сводит к минимуму тепловые деформации главного зеркала.

То, что делается впервые, всегда сопряжено с риском, но его, конечно, стараются свести к минимуму, особенно когда речь идет о таком сложном и дорогом сооружении, как БТА. Поэтому основные технические решения тщательно взвешивались, просчитывались, прорабатывались теоретически, рассматривались все разумные их варианты. Все, что можно было предварительно проверить, проверялось. В частности, для этого был построен макет БТА — действующий телескоп с диаметром зеркала 60 см. На нем отрабатывалась система управления и подтвердилась жизненность смелой, если не сказать дерзкой, идеи азимутальной установки большого телескопа. Тщательные экспериментальные исследования предшествовали самому выбору места постройки БТА. Немало поработали имитаторы главного зеркала и при предварительной сборке телескопа на заводе, и при репетициях перевозки зеркала из Подмосковья на Кавказ. Несмотря на все это коллективы, создавшие БТА, сотни раз проходили через напряженное «как получится?», и самой высокой наградой для всех участников этой многолетней напряженной работы стал сам факт создания уникального астрофизического инструмента.