Пусть всегда будет Солнце: как строится крупнейший в России солнечный телескоп

«Добро пожаловать в Монголию!» – вежливо сообщает сотовый оператор, когда мы минуем погранзону и направляемся в Саянскую солнечную обсерваторию ИСЗФ СО РАН. Куда бы ни приглашала мобильная связь, все-таки мы на территории России. В 320 километрах от Иркутска и на высоте двух километров. Обсерватория солнечная, но в этот раз Солнца как не бывало. Туман. В горах уже красно-желтая осень. Трава, здания, ветки лиственниц – все покрыто сверкающим серебром, моросит дождь. Ощущение, что ты немного в сказке, потому что из-за деревьев видны сооружения, похожие на шапки великанов. Черный «шлем» АЗТ-14, белый – АЗТ-33ИК, дальше – Автоматизированный солнечный телескоп, Большой внезатменный солнечный коронограф… Саянский комплекс – гордость института.

Но скоро в этом уже заслуженном семействе появится инструмент мега-класса. КСТ-3 – солнечный телескоп-коронограф с диаметром зеркала три метра, один из объектов Национального гелиогеофизического комплекса РАН (НГК РАН). И этот новичок станет крупнейшим из своих собратьев на евразийском континенте. Яркими пятнами сверкают желтые жилеты строителей. Мы на территории вахтового городка. Короткая инструкция по технике безопасности, и всем выдают спецодежду, сапоги, каски. В полной строительной амуниции – директор ИСЗФ Андрей Медведев и научный руководитель проекта, академик Гелий Жеребцов. Одеваются первый заместитель руководителя ИСЗФ Сергей Олемской, генеральный директор Лыткаринского завода оптического стекла (ЛЗОС) холдинга «Швабе» Александр Игнатов.

«При корпорации «Ростех» создан научно-технический совет по строительству объектов НГК РАН, – рассказывает Гелий Жеребцов. – Мы провели заседание в Москве, было принято решение выехать на объект, чтобы провести обсуждение важных деталей на месте. Нам необходимо согласовать работу представителей холдинга «Швабе» и Лыткаринского завода оптического стекла, наметить пути дальнейшего взаимодействия, порядок и сроки работ. Идет строительство, одновременно решаются вопросы по изготовлению оптической системы и основных механических узлов инструмента».

Площадка для строительства КСТ-3 была выбрана не случайно. В саянских горах прекрасный астроклимат и есть уже работающая астрономическая инфраструктура. По проекту планируется выстроить башню, технологическое здание, лабораторный и административный корпуса. Высота сооружения – 42 метра, сам прибор разместится наверху 30-метровой башни. Пространственное разрешение КСТ-3 будет равно 0,1 угловой секунды, временное – одна-пять секунд. Телескоп позволит увидеть разрешение на Солнце порядка 70-100 километров. На нем обустроят платформу для установки научных приборов, вращающуюся синхронно с главным зеркалом. Вес основного оборудования составит 120 тонн, вес платформы – 90 тонн. Объем финансирования – 36 миллиардов рублей, большая часть оснащения – российская.

На прочной основе

Мы находимся в будущем подвальном помещении комплекса.

«Сейчас на объекте производятся монолитные работы», – рассказывает заместитель директора ИСЗФ СО РАН по капитальному строительству Павел Фадеев. Скоро здесь появятся корпуса для оборудования, а также лабораторный и административный. Там расположат вспомогательную научную аппаратуру, предназначенную для обслуживания телескопа, холодильные и вентиляционные системы. Технологический комплекс оснастят специальным подъемником, при помощи которого нужные детали будут поднимать на нужную высоту.

Столовая, административно-технические помещения, жилые комнаты для наблюдателей обустроят в административной части. В лабораториях ученые собираются вести обработку полученных данных. А пока мы идем по будущим «корпусам» под открытым небом, но уже по крепкому бетонном покрытию.

Льет дождь, но работа не останавливается. К строительству телескопа приступили в 2023 году. Заливка фундаментов на объекте началась летом 2024 года. На сегодняшний день эти работы завершены, подняты почти все цокольные этажи.

Наступает момент, когда журналисты завидуют белой завистью операторам и фотографам – им разрешают подняться по строительной лестнице, чтобы с высоты снять основание, на которое будет опираться крупнейший солнечный телескоп на нашем континенте. Строителям предстоит возвести внутреннюю неподвижную рубашку, в которой разместят основное оборудование, и наружную, на которой поставят купол. Они технологически не связаны, чтобы исключить вибрацию. Телескоп должен быть неподвижен, иначе специалисты получат данные плохого качества.

Монолитные работы ведутся с опережением графика на четыре месяца. Бетон поставляет ООО ЖБИ «Черноруд», непосредственно на объекте работает субподрядчик, который производит работы по подготовке бетонной смеси, после чего производится заливка. Эти работы проходят тройной контроль – в лаборатории ООО ЖБИ «Черноруд», у производителя работ и в стройнадзоре. «Здесь все четко и очень точно», – подчеркнул Павел Фадеев. Корпуса возводятся из обычного бетона B25, а непосредственно башня телескопа – из B40, повышенной прочности. Поскольку обсерватория находится в зоне высокой сейсмической активности, где бывают землетрясения в девять баллов, при строительстве предусмотрены мероприятия, обеспечивающие сохранность конструкций при движениях земной коры.

К началу зимы планируется выйти на нулевой уровень и произвести обратную засыпку грунта. Сегодня на стройке трудятся 149 человек вахтовым методом, смена длится месяц. Размещаются рабочие во временном строительном городке.

Три метра или четыре?

Идея создания крупного солнечного телескопа принадлежит члену-корреспонденту РАН Виктору Григорьеву, работающему в ИСЗФ СО РАН. Позже этот проект стал частью НГК РАН. «У науки своя логика развития. Телескопостроение, созданное для нужд изучения Солнца, пришло к тому, что необходимо создавать приборы с такими большими зеркалами», – говорит Гелий Жеребцов.

– Последнее сооружение такого класса строилось в нашей стране около 60 лет назад. Это БТА, Большой телескоп азимутальный на Кавказе, – рассказывает заведующий лабораторией экспериментальной физики Солнца и стратегического приборостроения ИСЗФ СО РАН Дмитрий Колобов. – При постройке КСТ-3 мы изучали мировой опыт подобного строительства и собственный, из работы с оборудованием предыдущего поколения. Задач было много. Это проработка требований и к основному инструменту, и к спектральной аппаратуре, которая используется для сбора научных данных, и к самому инженерному комплексу. Нам удалось создать основную проектную документацию, сформировать требования к зданиям, сооружениям, ну и, конечно, к оснащению инструмента.

КСТ-3 предназначен для прогнозирования космической погоды. Ученым важно понимать, каким образом в атмосфере Солнца зарождаются энергетические события, разобраться в физических основах их появления. «Телескоп позволит наблюдать с очень высокой точностью атмосферу Солнца, магнитные поля с разрешающей способностью порядка 100 километров, – рассказывает Дмитрий Колобов. – Мы сможем увидеть, каким образом формируются солнечные пятна и другие явления в атмосфере звезды, и что является триггером энергетических событий. В том числе и тех, что могут доходить до Земли и влиять на нее».

В мире сегодня запущен и находится в стадии доработки единственный аналог КСТ-3. Это солнечный телескоп имени Дэниела К. Иноуэ (DKIST). Он имеет четырехметровое зеркало и располагается на вершине спящего вулкана Халеакала на острове Мауи (Гавайи). Аналогичный европейский инструмент пока в стадии проекта. Линза в четыре метра дает преимущества в качестве изображения, но усложняет саму конструкцию системы. Появляется больше проблем с отводом тепла, с изготовлением вспомогательных инструментов для спектрального анализа. И тут важно найти золотую середину – насколько эта разрешающая способность в один лишний метр важна, не сведется ли это преимущество на нет при проблемах, которые могут возникнуть при реализации проекта, отмечают российские ученые.

С солнечными телескопами принципиален тот факт, что в апертуру инструмента попадает очень большой поток света. И поэтому он, находясь внутри прибора, начинает влиять на качество изображения. Чем больше апертура, тем сложнее преодолеваются эти проблемы. Труднее в таком случае и изготовление вспомогательной техники, от которой напрямую зависят научные результаты. Важно и то, сколько света эффективно пропускает инструмент. И в этом смысле КСТ-З имеет свои преимущества перед зарубежным аналогом. Для России за многие годы это первый опыт строительства крупного солнечного телескопа.

«Это не сфера, а асферика»

Оптическая система КСТ-3 будет иметь 13 зеркал. Главное из них, трехметровое, изготовят из астроситалла – особого стеклокерамического материала толщиной 120 миллиметров. Его масса составит 2120 килограммов. Как рассказал генеральный директор Лыткаринского завода оптического стекла Александр Игнатов, за последние 30 лет предприятие создало более сотни высокоточных деталей. «Наша оптика стоит во многих мировых телескопах практически на всех континентах, – отметил он. – В данном проекте мы предполагаем принять участие в качестве изготовителя основных элементов. Это, прежде всего, зеркала. В оптическую схему будет входить около 30 оптических деталей. В настоящий момент мы прорабатываем технические вопросы».

Над заготовкой для главного зеркала завод будет работать около шести месяцев. А вот само зеркало потребует три-четыре года работы. «Сложность в том, что, как правило, эти оптические элементы – это не сфера, а асферика, – отмечает Игнатов. – Это очень сложная кривая. А точность, которую мы воспроизводим по теоретической кривой, измеряется в нанометрах. Она должна быть идеальной». Для доставки зеркала в Саянские горы будут изготовлены специальные транспортировочные контейнеры, которые обеспечивают полную сохранность груза и возможность перевозки всеми видами транспорта.

Гелий Жеребцов подчеркнул, что с окончанием строительства КСТ-3 Саянская солнечная обсерватория преобразится. После ввода телескопа в дополнение к нему наверняка появятся новые современные инструменты. Предварительный срок окончания работ – 2030 год.

Автор фото – Евгений Козырев

IRK.ru