Первый в России, второй в мире
Вблизи поселка Монды на территории Саянской солнечной обсерватории, что находится в Республике Бурятия у границы с Монголией, Институт солнечно-земной физики СО РАН продолжает строительство крупнейшего в Евразии солнечного телескопа-коронографа с зеркалом диаметром три метра (КСТ-3). По масштабу и возможностям это, безусловно, гордость будущего Национального гелиофизического комплекса РАН. Инвестиции в проект составят 36 млрд рублей.
Для прогноза космической погоды
Саянская солнечная обсерватория не случайно была выбрана для строительства КСТ-3. Ученые говорят, что здесь уникальный астроклимат, с высокой прозрачностью воздуха и большим количеством солнечных дней. Здесь уже работают ночные и солнечные телескопы, за более чем 60-летнюю историю обсерватории ее возможности хорошо изучены.
По проекту телескоп разместят на 30-метровой башне. Общая высота всей конструкции составит 42 метра, вес – 120 тонн. Также в комплекс КСТ-3 войдут здание для технологического оборудования, лабораторный и административный корпуса. Объект рассчитан на сейсмичность в 8–9 баллов, так как находится в Байкальской рифтовой зоне, где периодически происходят землетрясения.
Телескоп представляет собой сложнейший комплекс приборов, который позволит проводить спектральный анализ и получать уникальные данные о магнитных полях и движениях вещества, изучать причины возникновения солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других явлений на Солнце. С его помощью ученые смогут исследовать тонкую структуру фотосферы, которая недоступна для телескопов малого диаметра и орбитальных обсерваторий.
– Мы сможем увидеть разрешение на Солнце порядка 70–100 километров. Процессы, которые носят такие масштабы, очень важны для понимания физических процессов, происходящих там внутри. Это уникальный инструмент. Единственный такой инструмент сейчас есть в Соединенных Штатах, он уже запущен. Второй мы строим здесь, – пояснил Гелий Жеребцов, академик, научный руководитель проекта Национального гелиогеофизического комплекса РАН.
Кроме того, по словам заведующего лабораторией экспериментальной физики Солнца и стратегического приборостроения ИСЗФ СО РАН Дмитрия Колобова, КСТ-3 предназначен для прогнозирования космической погоды:
– Нужно понимать, каким образом в атмосфере Солнца зарождаются энергетические события, разобраться в физических основах их появления. Телескоп позволит наблюдать с очень высокой точностью атмосферу звезды, видеть, каким образом формируются солнечные пятна и другие явления в солнечной атмосфере, что является триггером, собственно говоря, энергетических событий. Которые в том числе могут доходить и до Земли.
Как строят локомотив мировой науки
Научный объект возводится стремительными темпами. Только год назад во время своего визита на стройплощадку глава минобрнауки России Валерий Фальков лично разравнивал бетон на фундаменте, сегодня уже пройден нулевой цикл, подняты почти все цокольные этажи. Хотя сама площадка имеет сложное геологическое строение. Горная порода в этих местах очень твердая, чтобы справиться со скалой, пришлось задействовать четыре мощных экскаватора с гидромолотами. Вообще, работа на стройке кипит в любую погоду, даже на шквалистый ветер, дующий порой с озера Хубсугул, рабочие не обращают внимание. До первых морозов планируется завершить прокладку всех коммуникаций и произвести обратную засыпку грунта.
Монолитные работы, по словам заместителя директора Института солнечно-земной физики СО РАН по капитальному строительству Павла Фадеева, ведутся с опережением графика на четыре месяца. При этом за соблюдением технологии строительства и качеством материалов на площадке организован строгий контроль. Исследования проводит собственная лаборатория на месте, также регулярно проверяют надзорные органы.
– 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, при строительстве предусмотрены мероприятия, обеспечивающие сохранность конструкций при движениях земной коры, – отметил Павел Фадеев.
– А вот здесь разместится та самая башня, на которой расположится телескоп. Конструкция будет напоминать стакан в стакане. Внешняя стена будет брать на себя ветровую нагрузку и передавать колебания дальше. А на внутреннем фундаменте будет располагаться подшипник, на который крепится вся технологическая платформа, она будет вращаться синхронно вместе с этим куполом, расположенном на внешней стене. На самом верху разместят главное зеркало в три метра диаметром, – объяснил первый заместитель директора Института солнечно-земной физики СО РАН Сергей Олемской.
Зеркало с идеальной точностью
Зеркалами для крупнейшего в стране солнечного телескопа будет заниматься Лыткаринский завод оптического стекла. Это признанный в мире лидер по созданию оптики для астрономических приборов и телескопов. Оптическая схема КСТ-3 включает 13 зеркал. Главное зеркало диаметром 3 м будет изготовлено из астроситалла – особого стеклокерамического материала толщиной 12 см, его вес составит более двух тонн.
– Наша оптика стоит во многих мировых телескопах практически на всех континентах. 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, – сообщил Александр Игнатов, директор Лыткаринского завода оптического стекла.
По его словам, только над заготовкой главного зеркала специалисты завода будут работать около шести месяцев. И еще потребуется три-четыре года, чтобы его сделать.
– Сложность в том, что, как правило, оптические элементы – это не сфера, а асферика. Это очень сложная, так сказать, какая-то кривая. А точность, которую мы воспроизводим по теоретической кривой, измеряется в нанометрах. То есть точность поверхности, можно сказать, будет идеальной, – отметил Александр Игнатов.
Купол телескопа будет закрытого типа для защиты оптики от внешней среды, соблюдения теплового режима и обеспечения минимальной площади, подвергающейся солнечному излучению. Все это позволит получить изображение наилучшего качества.
Для оперативной обработки данных КСТ-3 будет построен дата-центр. Всю полученную информацию планируется передавать в центр управления Национального гелиогеофизического комплекса РАН.
– Телескоп будет работать в одной связке с другими инструментами Национального гелиофизического комплекса РАН. Это позволит комплексно исследовать явления для прогноза космической погоды. В мире нет стран, использующих такой подход. Обычно астрофизические задачи и задачи по изучению атмосферы Земли решаются по отдельности, – сказал Дмитрий Колобов.
Уже введены в эксплуатацию объекты первой очереди Национального гелиофизического комплекса РАН. Среди них комплекс оптических инструментов в поселке Торы (Тункинский район, Бурятия) и Сибирский радиогелиограф в поселке Бадары (Тункинский район, Бурятия), где смонтированы все 528 антенн.
Вторая очередь проекта включает строительство еще нескольких инструментов. Это лидар и комплекс радаров на Малом море (Ольхонский район), нагревного стенда (под Ангарском) и центр обработки данных (Иркутск). По проекту создание Национального гелиогеофизического комплекса рассчитано до 2030 года.
