|
В первые годы становления радиоастрономии
был накоплен большой опыт радиоастрономических
исследований, показавших их перспективность как
для астрономии, так и для прикладных работ. Остро
встал вопрос об освоении диапазона миллиметровых
и сантиметровых волн. В 1951 г, по инициативе
ФИАН (С.Э.Хайкин), Академии наук СССР и двум министерствам
было поручено подготовить предложения о создании
в СССР с участием промышленных предприятий больших
радиотелескопов для службы Солнца, наблюдения
за радиоизлучением Солнца и других космических
источников радиоизлучения на сантиметровых и миллиметровых
волнах.
Опыта по конструированию и созданию
таких радиотелескопов не было ни в нашей стране,
ни за рубежом. Ни одна из промышленных организаций
не бралась за создание такого инструмента. В декабре
1952 разработка эскизного проекта радиотелескопа
с параболическим рефлектором диаметром 16 м была
возложена на ФИАН. Научным руководителем работ
назначен А.Е.Саломонович, главным конструктором
- П.Д.Калачев.
По результатам эскизного проектирования
было решено увеличить диаметр зеркала радиотелескопа
до 22 м и создать радиотелескоп, известный теперь
как РТ-22 ФИАН.
В научно-техническом плане было необходимо
решить очень сложную, не имеющую прецедентов,
задачу создания зеркала антенны диаметром 22 метра,
работающую на миллиметровых волнах, т.е. с точностью
поверхности в доли миллиметра. В мире в это время
существовал только один радиотелескоп, работающий
на миллиметровых волнах, но его диаметр составлял
всего 4 метра. Предстояло создать радиотелескоп
в 5 раз большего размера, обеспечив столь же высокую
точность поверхности.
П.Д.Калачев предложил принципиально
новое оригинальное конструкторское решение - разделение
функций обеспечения жесткости и точности рефлектора.
Жесткость обеспечивалась несущим силовым каркасом
сравнительно малой точности. Точность отражающей
поверхности радиотелескопа достигалась креплением
рефлектора на каркасе на регулируемых по высоте
установочных опорах (шпильках) (32 000 шпилек),
выставляемых по шаблону с требуемой точностью
отражающей поверхности.
Кроме того, при наклонах рефлектора
его деформации также не должны были превышать
доли миллиметра. Для решения этой задачи П.Д.Калачеым
был предложен новый принцип конструирования силового
каркаса, названный впоследствии методом гомологических
деформаций. Его конструктивная схема строится
таким образом, чтобы при изменении гравитационных
нагрузок при наклонах рефлектора обеспечить его
минимальное отклонение от параболической формы.
Такие методы стали впоследствии классическими
при конструировании и создании крупных зеркальных
антенн для радиоастрономии, космических исследований
и радиолокации. За участие в создании одной из
таких антенн центра дальней космической связи
в 1982 г. П.Д.Калачев был удостоен Государственной
премии СССР.
С февраля 1954 г. ФИАНом, совместно
с рядом организаций и предприятий министерств,
выполнялось техническое и рабочее проектирование
радиотелескопа. Создавалась кооперация ряда промышленных
предприятий: Ленинградский Металлический завод,
ЦНИИАГ, НИИ-17. Когда чертежи на опорно-поворотное
устройство поступили в конструкторский отдел Ленинградского
Металлического завода, местные конструкторы обратили
внимание на большое сходство этой системы с конструкцией
поворотных устройств изготовленных ранее и неиспользованных
орудийных башен главного калибра линкора и предложили
использовать готовую конструкцию, что экономило
время и средства.
В 1954 г встал вопрос о выборе места
установки создаваемого радиотелескопа с комплексом
научно-технических и жилых зданий и сооружений,
обеспечивающих его эксплуатацию. Вначале предполагалось
сделать это на небольшой площадке на территории
Института земного магнетизма и распространения
радиоволн (ИЗМИРАН). Однако, в 1955 г. В.В.Виткевич
и Б.М.Чихачев предложили создать еще один крупный
крестообразный радиотелескоп размером 1 1 км2
для метрового диапазона радиоволн (см. статью
"Уникальные радиотелескопы диапазона метровых
волн" в настоящем сборнике). Для установки
двух радиотелескопов требовалась гораздо большая
площадь. Поэтому, в ФИАНе было принято решение
о строительстве радиоастрономической станции в
южной части Московской области. Был обследован
ряд мест и выбрано место на высоком берегу Оки,
где в будущем предполагалось разместить Научный
центр биологических исследований АН СССР (ныне
город Пущино).
11 апреля 1956 ,было подписано Распоряжение
Совета Министров СССР №2006-р, которым "разрешалось
Академии наук СССР построить в Серпуховском районе
Московской области здание радиоастрономической
станции Физического института им.П.Н. Лебедева
и установить на этой станции радиотелескоп".
Эту дату принято считать днем рождения Пущинской
радиоастрономической обсерватории (ПРАО ФИАН).
Четвертого мая Распоряжением Президента АН СССР
А.Н.Несмеянова в месячный срок был оформлен отвод
земель.
Строительство самого города задерживалось
в связи с созданием академгородка в Новосибирске.
Таким образом Пущинская радиоастрономическая обсерватория
ФИАН стала первым научным учреждением города Пущино.
Для начала работ был организован
Серпуховский экспедиционный отряд, возглавляемый
Д.В.Ковалевским. Общее руководство работ осуществлялось
В.В.Виткевичем.
Под руководством А.Е.Саломоновича
и П.Д.Калачева началось строительство радиотелескопа
РТ-22. Осенью 1956 г был заложен фундамент РТ-22.
Непростой задачей оказалась доставка узлов радиотелескопа
с заводов- изготовителей. Общий вес конструкции
- 465 тонн. Но даже в разобранном для перевозки
по железной дороге виде его узлы весили около
40 тонн. А как провезти их по проселочным дорогам
от ж.д. станции Тарусская до Пущино? Для решения
этой задачи Чеховским заводом металлоконструкций
были изготовлены специальные сани грузоподъемностью
45 тонн, на которых зимой 1956-57 г блоки поворотного
устройства были перетащены тракторами по снегу
к месту строительства радиотелескопа. Начался
монтаж радиотелескопа.
 |
Рис.1.1. Транспортировка санным
поездом детали поворотного устройства РТ-22 |
Наибольшие трудности представляло
изготовление и доводка рабочей поверхности рефлектора.
Предстояло выполнить ювелирную работу создания
зеркала площадью 380 квадратных метров с точностью
десятых долей миллиметра. Контроль сборки и доводка
рефлектора производились с помощью специально
изготовленного ножевого шаблона.
 |
Рис.1.2. Сборка и доводка
рефлектора РТ-22. |
На первом этапе с помощью
шаблона производилась прецизионная (с точностью
0.1 мм) установка на каркасе рефлектора 32 000
регулируемых стоек. После выставки всех стоек,
на них были закреплены предварительно отштампованные,
с приданием требуемой формы, листы обшивки. Заключительная
проверка отражающей поверхности была выполнена
с помощью шаблона, а окончательная доводка зеркала
- путем повторной регулировкой высоты стоек и
выборочной шабровкой поверхности. Характерной
особенностью работ, подчеркивающих их прецизионность,
являлся ежедневный контроль и учет влияния изменения
окружающей температуры. В результате была достигнута
точность создания поверхности 0.4 мм. 18 ноября
1958 г рефлектор с помощью козлового крана был
установлен на опорно-поворотном устройстве.
 |
Рис.1.3. Подъем
рефлектора для установки на опорно-поворотное
устройство. |
Система наведение и
сопровождения, разработанная и созданная НИИ автоматики
и гидравлики (ЦНИИАГ), была основана на сельсинных
схемах измерения азимута и угла места радиотелескопа
и аналогового преобразователя координат на основе
синус- косинусных вращающихся трансформаторов.
Такая система обеспечила точность наведения и
сопровождения в 2-3 угловые минуты, достаточную
для наблюдений на сантиметровых волнах. Для более
точного наведения и сопровождения наблюдаемых
объектов на радиотелескопе был установлен оптический
гидирующий телескоп, соосный с электрической осью
антенны, оснащенный ручным пультом наведения на
наблюдаемый объект.
Таким образом, к концу 1958 г монтажные
работы были завершены. Была создана и установлена
наиболее совершенная на уровне радиотехники того
времени радиоприемная аппаратура, включавшая модуляционные
радиометры на волны 8 мм, 1.6, 3.2 и 9.6 см на
основе супергетеродинных приемников с кристаллическими
смесителями на входе. Для достижения наилучшей
чувствительности аппаратуры на Томилинском радиоламповом
заводе производился специальный отбор лучших малошумящих
радиоламп.
Для запуска созданной системы как научного инструмента
необходимо было решить еще одну принципиальную,
непреодолимую известными ранее методами проблему,
а именно обеспечить юстировку радиотелескопа,
имеющего рекордно большое отношение диаметра рефлектора
антенны к длине рабочей волны D/l
3000.
Исследуемыми параметрами астрономических
наблюдений небесных объектов являются координаты,
интенсивность излучения, угловые размеры. Для
измерения этих параметров необходима юстировка
радиотелескопа, включающая привязку электрической
оси, измерение диаграммы направленности и калибровку
принимаемого потока излучения. Общепринятым методом
измерения и настройки этих параметров является
использование стандартного источника радиоизлучения
с точно известными мощностью, местоположением
и находящегося в дальней зоне антенны, т.е. на
расстоянии R
2D2/l
. При диаметре радиотелескопа D=22 м на волне
l=8 мм дальняя
зона начинается лишь с расстояния 120 км. При
этом, для прямой видимости этого источника его
необходимо было поднять на километровую высоту,
т.е. вдвое выше еще не существовавшей в то время
Останкинской телевизионной башни.
Таким образом, классический метод
антенных измерений был неприменим. А.Д. Кузьмин
предложил использовать примененный им в работах
по координатному обеспечению первых космических
полетов на Луну (см. статью "Прикладные исследования"
в этом сборнике) радиоастрономический метод измерения
параметров антенн. Солнце, Луна, планеты, туманности
и галактики, наряду с видимым светом, являются
также источниками излучения на радиоволнах. Расстояния
до них заведомо больше 2D2/l,
координаты точно известны и, более того, их движение
также может быть вычислено с большой точностью.
Знание координат местоположения и траекторий их
движения на небесной сфере позволяет решить также
задачу определение ориентации электрической оси
антенны.
В миллиметровом диапазоне радиоволн
юстировка радиотелескопа проводилась по планетам
Венера и Юпитер, являющими компактными и наиболее
яркими источниками радиоизлучения в этом диапазоне.
Хорошая оптическая видимость этих планет позволила
также произвести привязку оптического гида к электрической
оси радиотелескопа.
В результате проведенных работ был
создан самый большой в мире радиотелескоп миллиметрового
диапазона волн - РТ-22.
 |
Рис.1.4. Радиотелескоп
РТ-22 |
Основные характеристики радиотелескопа
указаны в таблице:
| l
см |
угл.мин. |
 |
G,
dB |
| 9.6 |
19 |
190 |
54 |
| 3.2 |
6.4 |
185 |
64 |
| 0.8 |
2
x 2 |
110 |
73 |
Здесь: l
- длина волны принимаемого радиоизлучения, 
- ширина диаграммы направленности, 
и G - эффективная площадь и коэффициент усиления
антенны.
Создание этого уникального радиотелескопа обеспечила
дружная инициативная работа коллектива ученых,
инженеров и техников: А.Е.Саломонович, П.Д.Калачев,
А.Д.Кузьмин, М.М.Тяптин, Г.Г.Басистов, Н.Ф.Ильин,
М.Т. и Л.А. Левченко, С.К.Паламарчук, В.И.Пушкарев.
Создание радиотелескопа РТ 22 было отмечено Президиумом
АН СССР присуждением А.Е.Саломоновичу и П.Д.Калачеву
премии имени А.С.Попова за выдающиеся достижения
в области создания и исследования радиотелескопов
миллиметровых волн.
Первые Наблюдения
Первые наблюдения на
РТ-22 начались в мае 1959 г., т.е. спустя всего
2.5 года после закладки фундамента радиотелескопа.
На первом этапе круг решаемых задач включал исследования
Солнца, Луны, планет и дискретных источников радиоизлучения.
Так, с использованием высокого углового разрешения
инструмента были получены первые карты распределение
радиояркости по диску Солнца (1). Одна из таких
карт, полученная по измерениям, проведена на Рис.
5.
 |
| Рис.5. Карта
распределения радиояркости по диску Солнца
на волне 8 мм 14 июня 1959 г., совмещенная
с гелиограммами на этот же день. |
Радиоизофоты построены
в относительных единицах, причем за единицу принят
уровень спокойного Солнца. Области повышенной
радиояркости расположены над крупными группами
пятен. Яркостная температура значительно превышает
уровень спокойного Солнца.
Впервые был исследован фазовый ход
изменения распределения радиояркости по диску
Луны. Обнаружено различие химического и минералогического
состава лунных "морей" и "материков"
(2). Был проведен широкий круг исследований планет
Меркурия, Венеры (см. раздел "Венера - горячая
планета"), Марса, Юпитера, Сатурна и спутника
Юпитера Каллисто. Некоторые из этих работ были
проведены в сотрудничестве с НИРФИ (г. Горький)
и ИРЭ АН СССР. Наконец, были измерены плотности
потоков в сантиметровом диапазоне и определены
спектры радиоизлучения большой группы дискретных
источников (3,4) Впервые была получена оценка
возраста радиогалактики Лебедь-А (см. статью "
В глубины Вселенной").
Спустя некоторое время после ввода
радиотелескопа РТ-22 в эксплуатацию был выполнен
ряд работ по повышению его эффективности на основе
новых разработок в радиоприемной технике.
Так, в первых наблюдениях на РТ-22
использовались простые смесительные приемники.
Их шумовая температура составляла несколько тысяч
градусов. В 1961 г. радиотелескоп был оснащен
более чувствительными радиометрами на волны 3.3
и 1.6 см с параметрическими усилителями на входе
(В.П. Бибинова, А.Д. Кузьмин, М.Т. Левченко, В.И.
Пушкарев, А.Е. Саломонович, И.В. Шавловский) (6).
Их шумовая температура составляла 425 К и 850
К соответственно, что повысило чувствительность
радиометров в несколько раз и существенно расширило
возможности радиоастрономических наблюдений. Используя
эти возможности, в 1963 г. В.А.Удальцовым были
проведены измерения обнаруженной ранее (7) поляризации
радиоизлучения Крабовидной туманности, одного
из наиболее интересных источников космического
радиоизлучения, остатка вспышки сверхновой звезды
(8). Впервые была определена мера вращения в межзвездной
среде в направлении на туманность.
Одним из основных преимуществ зеркальных
радиотелескопов является их широкодиапазонность.
Вместе с тем, переход от одного диапазона длин
волн к другому требовал смены облучателя, установленного
в фокусе зеркала антенны. Однако, многие задачи
радиоастрономии требуют одновременных наблюдений
на нескольких волнах. На основе предложенного
А.Д.Кузьминым (9) принципа попарного расщепления
облучателей каждого диапазона на пару симметрично
смещенных из фокуса с сохранением их общего фазового
центра в фокусе зеркала антенны, в 1962, совместно
с сотрудниками НИИ-17, был разработан, создан
и установлен на радиотелескопе РТ-22 совмещенный
облучатель для одновременных наблюдений на волнах
20, 10, 3 см и 8 мм (10). С его использованием
был проведен цикл одновременных наблюдений радиоизлучения
планеты Венера и измерен спектр радиоизлучения
для исследования механизма ее радиоизлучения (см.
статью "Венера - горячая планета").
В 1963 г. на радиотелескопе, по инициативе
заведующего лабораторией колебаний ФИАН А.М.Прохорова,
в качестве входного усилителя на волну 21 см был
применен мазер (квантовый парамагнитный усилитель),
разработанный аспирантом Р.М.Мартиросяном. Это
был первый в СССР мазер, созданный для радиоастрономии.
Шумовая температура системы РТ-22 при использовании
радиометра с мазером составила 180 К (11). С его
помощью 16 апреля 1964г. в Пущино наблюдалось
очень редкое астрономическое явление - затмение
Луной упомянутой выше Крабовидной туманности,
Наблюдения проводились одновременно на трех волнах
3, 10 и 21 см. Были получены первые данные о распределения
радиояркости Крабовидной туманности (12).
В 1964 г Р.Л.Сороченко и Э.В. Бородзич
начали работы по программе спектральных исследований.
На основе радиометра с параметрическим усилителем
был создан радиоспектрометр, предназначенный для
поиска радиолиний. В том же году в диапазоне 3
см в туманности Омега была обнаружена спектральная
линия, излучаемая атомами высоковозбужденного
водорода, что было зарегистрировано в качестве
открытия. Обнаруженное явление свидетельствовало
о существовании в спектре космического излучения
атомарных линий во всем радиодиапазоне (см. статью
"Гигантские атомы в космосе" в настоящем
сборнике). С этого времени одним из основных направлений
исследований на радиотелескопе РТ-22 стала спектральная
радиоастрономия.
Весьма актуальными стали в это время
также исследования молекулярных линий. Частоты
этих линий приходились в основном на диапазон
миллиметровых и коротких сантиметровых волн, где
параметры РТ-22 были одними из лучших а мире.
На РТ-22 спектроскопические исследования стали
проводиться в основном в диапазонах 8 мм и 1,3
см.
Развитие
антенно-аппаратурного комплекса
Успешное применение
мазера на волну 21 см в комплексе радиотелескопа
оказало далеко-идущее воздействие на развитие
аппаратурной базы РТ-22. Трудности эксплуатации
мазера, требующего жидкого гелия, окупались резким
повышением чувствительности. При этом открывались
принципиально новые возможности для радиоастрономических
исследований. Было решено оснастить радиотелескоп
мазерами на несколько диапазонов длин волн. Причем
для обеспечения работы в режиме длительных и систематических
наблюдений выбор был сделан в пользу мазеров промышленных
образцов. Разработкой таких мазеров занималась
группа В.Б. Штейншлейгера из МНИИП, работавшая
в тесном контакте с А.М. Прохоровым и его сотрудниками.
При разработке проекта по применению
мазера на волну 8 мм стала очевидной необходимость
перевода радиотелескопа на работу во вторичном
фокусе в вершине главного зеркала.. В первичном
фокусе эксплуатировать мазер было невозможным,
а потери в волноводном тракте от первичного фокуса
до кабины телескопа (как это сделали вначале для
мазеров на волны 2.1 и 5.2 см) на волне 8 мм были
бы чрезмерны.
Разработка и создание двухзеркальной
системы облучения, обеспечивающей перенос фокуса
антенны к вершине главного зеркала и уменьшение
шумовой температуры и повышение эффективной площади
антенны, проводилась совместно с группой Л.Д.Бахраха
из МНИИП.
Была создана двухзеркальная кассегреновская
система облучения с гиперболическим вторичным
зеркалом. Для обеспечения одновременной работы
в двух диапазонах волн была создана совмещенная
облучательная система на волны 8 мм и 3.2 см,
позволившая уменьшить шумовую температуру антенны
до 10-15 К в сочетании с высокой ее эффективностью
(13).
Гиперболическое зеркало было сравнительно
легким. Оно было отлито из алюминия и имело диаметр
1 метр. Это оказалось весьма полезным позднее
в связи с подключением РТ-22 к сети РСДБ на волне
18 см.(14). На этой волне можно было работать
только из первичного фокуса. Но благодаря легкости
зеркала, П.Д.Калачев и его сотрудники, переработав
конструкцию крепления, обеспечили возможность
вручную снимать это зеркало, открывая первичный
фокус, а по завершении работ ставить его на место.
При этом переюстировки не требовалось. Допуская
работу как из вторичного, так и из первичного
фокуса, РТ-22 стал еще более универсальным инструментом.
Созданные группой В.Б.Штейншлейгера
мазеры на волны 8 мм, 1.35 и 5.2 см были установлены
на РТ-22. Наиболее удачным и эффективным было
применение мазера в диапазоне 8 мм - наиболее
короткой рабочей волне радиотелескопа. Выигрыш
по чувствительности по сравнению с аппаратурой
со смесителем на входе, использовавшейся до мазера,
составлял десятки раз. Это позволило в 1968 г.,
впервые в мире, принять спектральные линии космического
радиоизлучения в миллиметровом диапазоне (15).
Впоследствии миллиметровый диапазон стал основным
в космической радиоспектроскопии.
Очень успешным было также применение мазера на
волну 1.35 см, на которой происходит излучение
космического мазера в линии водяного пара. Мазер
наземный помогал исследовать мазер космический,
что было интересно для физики и давало ценную
информацию для астрономии.
Мазеры на волны 8 мм и 1.35 см (16)
составили основу входных устройств радиометрической
аппаратуры РТ-22 (17) и проработали более 20 лет.
Оба радиометра работали по принципу диаграммной
модуляции с переключением входа приемника (мазера)
между двумя одинаковыми рупорными облучателями,
симметрично вынесенными из фокуса. Шумовая температура
системы в ясную погоду при направлении телескопа
в зенит на обеих волнах составляла 200-240 К.
В конце 80-х годов до диапазона ~1
см продвинулись разработки малошумящих усилителей
(МШУ) на полевых транзисторах. Стало возможным
создание на их основе радиометрической аппаратуры,
которая по своим шумовым параметрам оказалась
сравнима, а эксплоатационно проще, чем радиометры
с мазерами. Установленные на РТ-22 мазеры на волны
8 мм и 1.35 см были заменены такими усилителями.
МШУ а также ферритовые переключатели диаграммной
модуляции размещались в криоблоках соответствующего
диапазона, которые охлаждались до водородного
уровня (20 К) с помощью микрокриогенных систем
замкнутого цикла.
Радиометры с охлаждаемыми МШУ были
введены в эксплуатацию на РТ-22 в 1992-93 гг.
Шумовая температура системы на обеих волнах (ясная
погода, зенит) составляла 200-220 К, т.е. была
такой же, что и в радиометрах с мазерами. Помимо
более простой эксплуатации, важным преимуществом
МШУ была их широкополосность. Полоса приема на
волне 8 мм составляла 4 ГГц (34 -38 ГГц), а на
волне 1.35 см - 3 ГГц (22-25 ГГц) (18).
В 2001 г. в радиометре 1.35 см был
применен более совершенный МШУ.В нем вместо полевых
транзисторов были применены транзисторы на быстрых
электронах, так называемые ХЕМТы. Шумовая температура
системы РТ-22 на волне 1.35 см с новым МШУ составила
120 К, т.е. почти в два раза меньше, чем на МШУ
первого поколения (19).
Аппаратура для спектральных
исследований.
Начиная с середины 60-х
годов, одним из основных направлений исследований
на РТ-22 стала спектральная радиоастрономия. Для
обеспечения наблюдений спектральных линий аппаратурный
комплекс РТ-22 был укомплектован системой стабильных
частот (ССЧ) и анализаторами спектра. ССЧ обеспечивала
высокостабильные и, в тоже время, перестраиваемые
частоты первых гетеродинов радиометров на волны
8 мм и 1,3 см. Это позволяло настроить каждый
из приемников на прием выбранной спектральной
линии. При этом обеспечивалась необходимая точность
настройки до восьмого знака частоты (20).
Спектральный анализ вначале осуществлялся
32- канальным фильтровым анализатором спектра
с разрешением 500 и 115 кГц. Широкополосные фильтры,
настроенные с разносом 550 кГц обеспечивали анализ
в полосе 17 МГц. Узкополосные фильтры были разнесены
на 230 кГц и анализировали полосу 7,2 МГц в 64
точках за два внутренних цикла. После ввода в
действие второй гребенки из 32 фильтров полоса
анализа при широкополосных фильтрах расширилась
до 32 МГц. При узкополосных фильтрах полоса анализа
сохранилась, но спектрограммы стали получаться
вдвое быстрее. В дальнейшем число каналов было
увеличено еще в 2 раза до 128.
Для наблюдений узких молекулярных
линий, в том числе элементов тонкой структуры
был создан 96 -канальный анализатор фильтрового
типа с разрешением 7,5 кГц и общей полосой анализа
712 кГц.
В 2003 г. на РТ-22 был введен в действие весьма
совершенный цифровой анализатор спектра, разработанный
С.В.Логвиненко. Он обеспечивает спектральный анализ
по 2048 точкам при ширине полосы анализа 50, 12.5,
6.25 и 3.125 МГц, задаваемой программно (21).
Модернизация системы
наведения и автоматизации радиоастрономических
исследований
Первая система наведения
и сопровождения радиотелескопа, разработанная
и созданная НИИ автоматики и гидравлики (ЦНИИАГ),
в 1955-57 г.г. на основе лучших технических решений
того времени, и установленная на радиотелескопе
в 1959 г., была построена на аналоговых элементах
и обеспечивала точность, достаточную лишь для
наблюдений на сантиметровых волнах. Наблюдения
на миллиметровых волнах проводились в режиме визуального
гидирования наблюдаемого объекта с помощью оптического
телескопа. Оптическое гидирование по звездам,
обеспечивающее необходимую точность (не хуже 6-10
угл. секунд),могло осуществляться только ясными
ночами. По многолетним метеоданным в Серпуховском
районе число ясных ночей в Пущино составляет около
20%. Поэтому время использования этого уникального
инструмента в режиме визуального наблюдения составляло
лишь около 10%.
Большие трудности возникли также с
обработкой информации, особенно при спектральных
исследованиях с помощью многоканальных анализаторов.
По указанным причинам в начале 70-х
годов совместными усилиями лаборатории радиоастрономии
и отдела счетно-решающих устройств ФИАН был разработан
проект автоматизации исследований на РТ-22 с помощью
ЭВМ. Проект был основан на применении появившихся
в то время первых отечественных ЭВМ III поколения
М-6000. Принципиальным моментом была комплексность
автоматизации. На ЭВМ возлагалось ведение всего
радиоастрономического эксперимента: наведение
радиотелескопа, управление приемной аппаратурой,
сбор и обработка информации, выдача ее в удобном
виде. ЦНИИАГ осуществил модернизацию следящего
привода на основе цифровых элементов, обеспечивающих
точность, достаточную для наблюдений на миллиметровых
волнах и подключение его к новой системе автоматизации
(22).
Реализация проекта потребовала многолетних усилий
всех упомянутых выше коллективов и была завершена
в 1978 г (23). Это была первая в СССР комплексная
автоматизация радиоастрономических исследований
на радиотелескопе. Были решены все поставленные
задачи. Заботы по наблюдениям приняла на себя
ЭВМ, увеличив время использования этого уникального
инструмента до 10 раз. Операторы телескопа, освобожденные
от утомительного оптического гидирования в кабине
гида, заняли свое место за пультом управления
в аппаратном зале.
Быстрое развитие электронно-вычислительной
техники потребовало систематического обновления
системы автоматизации РТ-22, что последовательно
осуществлял С.В.Логвиненко. В 1987 г. вместо первой
ЭВМ М-6000 была применена ЭВМ СМ-2М, работающая
совместно с двумя микро-ЭВМ СМ1634. Этот комплекс
ЭВМ был более быстродействующим, имел больший
объем оперативной памяти и более современные средства
ввода и вывода информации. Он проработал 8 лет.
Очередная модернизация была проведена
в 1996 г. Система автоматизации была переведена
на ЭВМ IBM PC. Структура, в которую вошли три
PC, была построена по правилам распределенных
вычислительных систем. Это сделало возможным отображать
на экране дисплея траекторию движения телескопа,
реальные и расчетные координаты, стадии процесса
накопления данных наблюдений, текущие и усредненные
спектрограммы, другую полезную информацию (24).
В результате последней модернизации,
проведенной в 2002 г., комплекс автоматизации
стал работать на основе сетевой операционной системы
Linux. Это позволило интегрировать систему автоматизации
РТ-22 в локальную сеть обсерватории и в глобальную
сеть Интернет. Стал возможным удаленный режим
наблюдений, при котором наблюдателю нет необходимости
быть на телескопе. Он может осуществлять процесс
наблюдений, находясь на своем рабочем месте, имеющим
выход в Интернет. Все перечисленные этапы модернизации
системы автоматизации РТ-22 последовательно осуществлялись
по инициативе и под непосредственным руководством
заведующего лабораторией автоматизации научных
исследований С.В. Логвиненко.
Радиотелескоп РТ-22
сегодня
Несмотря на свой почти
50-летний возраст, радиотелескоп РТ-22, благодаря
систематической модернизации его антенно-аппаратурного
комплекса, продолжает оставаться в строю в качестве
действующей уникальной научной установки.
Телескоп допускает работу как из первичного,
так и из вторичного фокусов. Во вторичном фокусе
работают современные высокочувствительные приемники
на волны 8 мм и 1.35 см с малошумящими усилителями,
охлаждаемыми в системах замкнутого цикла до 20
К. Для проведения спектроскопических исследований
телескоп оснащен 2048-канальным цифровым анализатором
спектра с шириной полосы анализа от 3,125 до 50
МГц. Спектральный анализ может проводиться в диапазоне
частот 34-38 ГГц и 22-25 ГГц.
Из первичного фокуса телескоп работает на более
длинных волнах, в основном, в сети радиоинтерферометрии
со сверхдлинной базой (РСДБ).
Система автоматизации РТ-22, имеющая
в своем составе три ЭВМ IBM PC, осуществляет управлением
всем процессом наблюдений с выдачей необходимой
информации на экран монитора. Проведение наблюдений
возможно как непосредственно на радиотелескопе,
так и дистанционно через сеть Интернет.
В настоящее время радиотелескоп РТ-22 позволяет
проводить широкий круг радиоастрономических наблюдений.
На нем проводятся наблюдения рекомбинационных
радиолиний водорода, гелия и углерода, развивающих
сделанное ранее открытие этих линий. Осуществляются
систематические наблюдения линии водяного пара
на волне 1.35 см. а также наблюдения линий некоторых
других молекул. В этих наблюдениях помимо сотрудников
ПРАО участвуют также астрономы ГАИШ, ИЗМИРАН и
других организаций.
Радиотелескоп регулярно работает совместно
с рядом зарубежных радиотелескопов в международной
системе радиоинтерферометров со сверхдлинными
базами (вплоть до размеров земного шара). Это
позволяет получать радиоизображения квазаров с
рекордным угловым разрешением до десятитысячных
долей секунды.
В настоящее время РТ-22 дополнительно
оснащается оборудованием, позволяющем использовать
эту антенну как наземную станцию для приема научной
информации с космического радиотелескопа "РадиоАстрон".
Международный проект "РадиоАстрон"
предусматривает запуск космического 10-метрового
радиотелескопа на высоко-апогейную орбиту спутника
Земли с периодом обращения вокруг Земли в 9.5
дней. Апогей орбиты достигнет 390 тысяч километров,
т.е. будет практически равен расстоянию до Луны!.
Целью проекта является создание совместно
с глобальной наземной сетью радиотелескопов единой
системы наземно-космического интерферометра для
исследования объектов
Вселенной с исключительно высоким
разрешением. Такой наземно-космический инструмент
обеспечит информацию о морфологических характеристиках
и координатах галактических и внегалактических
радиоисточников с угловым разрешением до 8 микросекунд
дуги. Программа "РадиоАстрон" ведется
Астрокосмическим центром (АКЦ) Физического Института
совместно с другими институтами РАН и организациями
РОСАВИАКОСМОСА в широком международном сотрудничестве
с участием крупнейших наземных радиотелескопов.
Участие радиотелескопа РТ-22 в проекте
"РадиоАстрон" в качестве наземной станции
слежения не закрывает возможностей использования
этого телескопа по основным, традиционным для
этого инструмента направлениям. А учитывая большие
потенциальные возможности, заложенные создателями
РТ-22 П.Д. Калачевым и А.Е. Соломоновичем, можно
рассчитывать на новые выдающиеся научные результаты,
которые еще будут получены на этом радиотелескопе.
Литература
1. А.Е.Саломонович, 1962, Труды ФИАН, т.17, с.42
2. А.Е.Саломонович, Б.Я.Лосовский, 1965, Астрон.ж.,
т.42, с.390
3. А.Д.Кузьмин, 1962. Труды ФИАН, т.17, с.84
4. Ю.Н.Ветухновская, А.Д.Кузьмин, 1965, Труды
ФИАН, т.28, с.155
5. Н.С.Кардашев, А.Д.Кузьмин, С.И.Сыроватский,
1962, АЖ, т.39, с.216
6. В.П.Бибинова, А.Д.Кузьмин, М.Т.Левченко, В.И.Пушкарев,
А.Е.Саломонович, И.В.Шавловский, 1969, Труды ФИАН,
т.47, с.149
7. А.Д.Кузьмин, В.А.Удальцов, 1958, АЖ, т.36,
с.33
8. В.А.Удальцов, 1967, Труды ФИАН, т.38, с.103
9. А.Д.Кузьмин, 1958, Радиотехника и электроника,
№5, с.722
10. И.В.Вавилова, Г.К.Галимов, П.Д. Калачев, А.М.Карачун,
А.Д.Кузьмин, Б.Я.Лосовский, А.Е.Саломонович, 1964,
Вопросы радиоэлектроники, Серия общетехническая,
№1, с.13.
11. Мартиросян Р.М., Прохоров А.М., Сороченко
Р.Л., 1965, Радиофизика. Изв. ВУЗов, т.8, с.699
12.Матвеенко Л.И., Мартиросян Р.М., Сороченко
Р.Л., 1965, Астрон. ж., т.42, с.316
13. Л.Д.Бахрах, М.И.Григорьева, А.Д.Кузьмин, Л.И.Матвеенко,
1969, Известия ВУЗов, Радиофизика, Т.12, с.1109
14. Матвеенко Л.И., Сагдеев Р.З., Балабанов В.М.,
Шевченко В.И., Костенко В.И., Гришмановский В.А.,
Велихов В.Е., Игнатов С.П., Каневский Б.З., Коган
Л.Р., 1986, Письма в АЖ, т.12, с.59
15. Sorochenko R.L., Puzanov V.A., Salomonovich
A.E., Steinschleiger V.B., 1969, Astrophys.Lett.,
v.3, p.7
16. Загатин В.А., Мисежников Г.С., Штейшлейгер
В.Б., 1973, Изв. ВУЗов. Радиофизика, т.10, 685
17. Сороченко Р.Л., Берулис И.И., Гусев В.А.,
Лехт Е.Е., Нагорных, Л.М., Смирнов Г.Т., 1985,
Труды ФИАН, т.159, с.50
18. Р.Л.Сороченко Р.Л., Гусев В.А., Краснов В.В.,
Нагорных Л.М., Пхидо М.М. 1993, XXY Радиоастрономическая
конф. Тезисы докл.,с.180
19. Краснов В.В., Миннибаев В.М., 2002, Радиотехника
и электроника, т.47, с.120
20. Р.Л.Сороченко, И.И.Берулис, В.А.Гусев, Е.Е.Лехт,
Л.М.Нагорных, Г.Т.Смирнов, 1985, Труды ФИАН, т.147,
с.50
21. Логвиненко С.В., 2003, Конференция. Памяти
А.А.Пистолькорса, Тезисы докладов.
22. В.А.Введенский, П.Д.Калачев, А.Д.Кузьмин,
Ю.Н.Семенов, Р.Л.Сороченко, 1977, Труды ФИАН,
т.93, с.45
23. Берулис И.И., Гусев В.А., Куценко А.В., Смирнов
Г.Т., Сороченко Р.Л., Толмачев А.М., Широченков
В.А., 1983, Труды ФИАН, т.135, с.35
24. С.В.Логвиненко, 1997, Препринт ФИАН №23
|
