Казахстанские астрофизики начали смотреть на звезды по-новому

Наши ученые совсем недавно, этим летом, запустили первый казахстанский телескоп в Южном полушарии Земли. Это дает возможность в буквальном смысле расширить горизонт исследований, ведь отечественные обсерватории расположены в Северном полушарии! Теперь доступным для исследований станет и южное небо. Новый прибор уже сейчас позволил зафиксировать ряд редких космических явлений, которые дают перспективу для будущих научных открытий. 

С миру по нитке

Ранее мы уже писали о запуске в работу высокоточного научного инструмента, размещенного в международной астрономической обсерватории El Sauce в пустыне Атакама в Чили (Южная Америка). Ученые и инженеры Астрофизического института имени Фесенкова прошли путь длиной в восемь лет от идеи до полной реализации. В рамках развития отечественной науки запуск телескопа в Чили — это очень важное событие. До недавнего времени Казахстану было открыто только северное небо. Это говорит о том, что мы могли наблюдать не все объекты неба. В свою очередь, чилийский телескоп открыл южное небо. Дело в том, что многие важные события в астрофизике происходят и там тоже. 

Мы встретились со специалистами АФИФ, которые рассказали об особенностях эксплуатации и тонкостях управления телескопом, расположенном на расстоянии 17 000 километров от Казахстана.

Максим Кругов, инженер Астрофизического института и человек, который фактически является автором проекта, рассказал, что путь к южному небу оказался непростым, но весьма последовательным. Фундамент тех событий, участниками которых мы сейчас становимся, был заложен 10-15 лет назад. Все началось с модернизации телескопов в обсерваториях. В 2009-2010 годах обрели вторую жизнь и были запущены на дистанционное управление восточный и западный телескопы фирмы «Цейс» с диаметром зеркала один метр, расположенные в Тянь-Шаньской обсерватории. После этого силы были брошены на модернизацию обсерватории Ассы-Тургень с 1,5-метровым телескопом.

«Здесь нужно понимать, что событие это не мгновенное. Каждый шаг — как ступень по лестнице. То есть невозможно было сразу перескочить через 10 ступеней и начать строительство телескопа для Чили. Тут много нюансов в разрезе знаний современных технологий, настройки, работы с потоком информации и т.д. Сейчас я могу сказать, что мы находимся на современном уровне и ничуть не отстаем от ведущих стран мира. А благодаря расположению обсерватории Ассы превосходим, поскольку она высокогорная и нет пыли. Это та жемчужина, которая дает самое чистое темное небо в мире. Да, количество таких ночей примерно 160-170 в году, но зато в безлунные и безоблачные ночи мы получаем информацию, о которой многие обсерватории мира могут только мечтать. Коммуникации, которые у нас появились в обсерватории Ассы-Тургень, и позволили зайти в обсерваторию Эль-Саус в Чили. В 2018 году профессор Андрес Джордан и доктор Винсент Сук, руководители обсерватории, пригласили нас и предоставили возможности размещения», — подчеркивает Кругов.

Предложение стало хорошим триггером, и началась большая работа по созданию телескопа, компоненты для которого собирали буквально со всего мира. Главное зеркало телескопа готовила американская оптическая компания Hubble Optics. Купол был заказан и произведен в Эстонии. Монтировка, которая является опорой для оптической трубы и обеспечивает ее наведение на небесные объекты, была создана совместно с ребятами из Украины. 

Здесь важно отметить, что сама оптическая система телескопа и дизайн комплекса были рассчитаны нашими специалистами здесь, в Алматы, в 2018 году.

«Малые зеркала мы делали самостоятельно. Тогда еще мы не были готовы к производству таких компонентов в Алматы. Сейчас же мы можем производить в Казахстане зеркала и линзы до метра диаметром», — уточнил Кругов.

Не амбиции, а стратегия

Эксперт отметил, что на реализацию ушло много времени, и, если бы не случилась пандемия, запуск можно было реализовать на пару лет раньше. Но, как говорится, что ни делается, все к лучшему. Двухгодичная отсрочка позволила получить уникальный опыт, ведь в ковид обсерватории работали в дистанционном режиме – практика, которой в Казахстане прежде не было.

«Также за это время мы пришли к тому, что здесь нужно скриптовое управление. То есть сейчас наш телескоп способен брать задачи на месяц вперед. В перспективе все наши телескопы смогут между собой «переговариваться» и при необходимости подхватывать задачи друг друга. Основной целью стоит объединение сети казахстанских телескопов в единый комплекс», — поясняет Кругов.

С апреля прошлого года ученые тестировали телескоп, и к июню текущего года уже удалось добиться полной автоматизации работы. То есть,  работая здесь, в АФИФ, можно полностью управлять чилийским телескопом и давать ему разные задачи. В чем большое преимущество обсерватории Эль-Саус, так это в том, что у них 4-гигабитный интернет-канал. Там расположено более 140 телескопов, информация от которых поступает практически в режиме реального времени.

Конечно, сам процесс наладки прошел не без сложностей и неожиданных «подводных камней», ведь погода в чилийской пустыне отличается от климатических условий наших обсерваторий, расположенных высоко в горах.

«В определенных аспектах опыт нашей работы по Ассы и Чили различен. В нашем высокогорье никогда не возникал вопрос о глубокой заморозке приемной матрицы. В свою очередь, в Чили для нас это было проблемой, поскольку там теплее. В Ассы средняя ночная температура в самый теплый летний период составляет около 10-15 градусов и может опускаться до +5. При этом в Чили эти показатели выше. Как следствие, чтобы нормально работать, в Эль-Саус пришлось ставить дополнительный холодильник для охлаждения матрицы. 
Это очень хороший приобретенный опыт, который наверняка нам понадобится и на Канарах, и в Австралии, где мы планируем установить свои телескопы. Повторюсь: сегмент высокотехнологичных роботелескопов сейчас развивается, и перед нами сейчас стоят две задачи. Первая заключается в том, чтобы привлечь международные команды к себе на Астрохаб в Ассы. Вторая – установить свою сеть телескопов по миру, чтобы была возможность независимо от партнеров какие-то объекты вести месяцами, передавая от одной обсерватории к другой», — поясняет Кругов.

Чилийский телескоп — это первая ласточка, и впереди еще большая работа.  Сейчас ведутся переговоры, и в обозримом будущем планируется поставить телескоп на Канарских островах. Также ведется работа над другим проектом по запуску телескопа в Узбекистане. В общей сложности у Казахстана должно быть около шести телескопов по миру, которые будут представлять единую сеть.

Новое поколение

После того как у наших ученых появилась возможность получать данные с объектов южного неба, принципиальной задачей стало взращивание в стране нового поколения специалистов. Те студенты, которые уже сейчас работают по Чилийскому проекту, а также в рамках Астрохаба Ассы-Тургень, уже вовлечены в работу крупных астрофизических компаний. Дальше АФИФ планирует выстроить работу так, чтобы эти студенты могли работать с большими телескопами.

«Многие слышали о проекте в Паранальской обсерватории (Европейская южная), где строится крупнейший в мире телескоп (39 метров в диаметре). И, конечно, было бы интересно, чтобы наши студенты имели доступ к этим инструментам. Ведь это возможность изучать экзопланеты и какие-то другие, более тонкие вещи, которые мы не можем изучать за счет диаметра своих телескопов», — рассказывает Кругов.

Здесь нужно понимать, что большие телескопы от шести метров в диаметре и больше делаются коллаборациями разных стран. А для того, чтобы в этих коллаборациях участвовать, нужно крепко стоять на ногах. Поэтому потребность в молодежи постоянно растет. Молодых специалистов не только астрофизического направления, но и инженерного толка, программистов и т.д.

Приятно отметить, что сейчас наблюдаются положительные тенденции по снижению среднего возраста в числе работников научной среды. Как отметила Надежда Вайдман, младший научный сотрудник АФИФ и эксперт, студенты КазНУ с большим интересом погружаются в профессию, когда у них открывается возможность быть частью процесса.

Мы находимся на очень большом расстоянии от объектов, которые, понятно, не можем потрогать руками. И получается, что единственный способ наблюдения – спектральный анализ, фотометрический, астрометрия и т.д. А имея спектры, появляется возможность анализировать. Как раз здесь и нужна студенческая помощь, поскольку у ребят появляется возможность работать с данными, пробовать себя в их обработке и анализе.

«В последнее время мы все чаще подпускаем студентов к телескопам, они оттачивают свои навыки. Сама концепция того, что студент, обучаясь на уровне бакалавриата, может сам взаимодействовать с телескопом и данными, дает очень хорошие результаты. Приведу пример. Относительно недавно произошло важное событие в астрофизике — вспышка сверхновой. Она произошла в Южном полушарии. Если бы у нас не было чилийского телескопа, Казахстан остался бы в стороне от этих событий. Сейчас же нашим ученым удалось зафиксировать вспышку, снять спектры», — подчеркнула Вайдман.

Она добавила, что благодаря точке в Эль-Саус наряду с мировыми учеными, которые занимаются данным направлением, можно отслеживать и уже работать с таким разделом, как звездная эволюция. Имея на руках собственную наблюдательную базу, активно участвовать и в публикациях, и в выдвижении каких-то предположений.

«Сейчас студенты получают большой опыт. Ведь одно дело — прочитать чью-то статью и, опираясь на нее, делать какие-то выводы и совершенно другое – быть участником написания статьи. С учетом того что вспышки происходят раз в 5-10 лет, непосредственное участие в описании события является уникальным опытом», — говорит Вайдман.

Эксперт пояснила, что по всему миру у разных стран развернута большая сеть телескопов, однако доступ к ним весьма ограничен, а запрошенную информацию можно ждать несколько месяцев.

«В тех же спектрах есть свои параметры, которые нас интересуют. Если страна не имеет своей точки наблюдения, то ее ученые могут подать заявку на тот или иной телескоп. И вот тут-то и начинаются проволочки, поскольку у каждого телескопа есть свои приоритеты. Это в первую очередь интересы той страны, которой он принадлежит. Также факт принятия заявки не говорит о том, что ее одобрят. Либо одобрение может прийти слишком поздно, когда событие уже закончится. Условно говоря, та же вспышка сверхновой через месяц уже не будет интересна, поскольку звезда вернется в свое стабильное состояние», — поясняет младший научный сотрудник.

Сейчас же нашим ученым нет необходимости «стоять в очереди», чтобы получить информацию о событии, произошедшем на южном небе. Это прогресс. Но впереди еще много работы по расширению сети казахстанских телескопов, что обеспечивает перспективность развития отечественной астрофизики, а значит и привлекательность профессии как таковой.

Лучший показатель качества – оценка извне

АФИФ посетил заместитель директора Пулковской обсерватории (г. Санкт-Петербург) Максим Ховричев, который оценил уровень развития казахстанской астрофизики.

«Мне довелось взаимодействовать с разными обсерваториями в мире. Могу сказать, что обсерватория Ассы-Тургень находится на уровне мировых стандартов. Это настоящий хаб, где был выбран правильный вектор развития и в плане организации процесса, и в астрономической части. Текущие условия позволяют как приглашать специалистов с уже готовыми задачами, так и формулировать свои задачи АФИФ, реализуя их в конкретные проекты», — сказал он.

Фото автора и АФИФ