Чем уникальна обсерватория
Институт прикладной астрономии РАН — одна из крупнейших в мире научных организаций, которая ведет исследования в области астрометрии и геодинамики. Он был создан в 1987 году для обеспечения страны точными координатами. Сегодня ИПА РАН участвует во многих российских и международных исследовательских проектах. В течение более чем 30 лет своего существования главной целью Института было создание инфраструктуры радиоастрономических исследований в России.
В начале 21 века под руководством ИПА РАН был построен комплекс «Квазар-КВО», в который входит три обсерватории: радиоастрономическая обсерватория «Светлое» в Ленобласти, а также обсерватории в урочище Бадары (Бурятия) и в станице Зеленчукская (Карачаево-Черкесия). Созданные в ИПА РАН телескопы работают в составе глобальной радиоинтерферометрической сети. Однако наблюдения в обсерватории могут проводиться как в радиоинтерферометрическом режиме, когда несколько телескопов работают синхронно в сети, так и в радиометрическом режиме, когда работает один телескоп.
Зачем необходима система именно из трех радиотелескопов? Гигантский треугольник из трех телескопов замкнут в единую наблюдательную сеть спутниковыми каналами связи. Таким образом, сеть «Квазар» образует глобальный радиотелескоп. Уникальность комплекса в том, что данные, которые ученые получают с его помощью, эквивалентны по пространственно-временному разрешению радиотелескопу с диаметром зеркала около пяти тысяч километров.
Какие исследования проводятся
Комплекс «Квазар-КВО» — это базовая система фундаментального координатно-временного обеспечения России. Одна из фундаментальных задач, которая решается комплексом — высокоточный мониторинг неравномерности вращения Земли. Кроме того, «Квазар» решает широкий круг прикладных задач. Например, полученные с помощью комплекса данные используются для реализации ряда космических проектов, в том числе для поддержки функционирования глобальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.
По словам главного инженера обсерватории Александра Исаенко, специалисты лаборатории работают над построением сверхчеткой координатной сетки — как земной, так и небесной. Сначала строится небесная координатная сетка, после чего она накладывается на Землю, и таким образом специалисты могут получить точные координаты. Еще одна задача, над которой работают в обсерватории — сверхточное определение мирового времени.
Кроме того, здесь также занимаются астрофизическими исследованиями, в том числе наблюдением внегалактических радиоисточников (квазаров). Например, несколько раз в год радиотелескоп задействован в сессиях EVN. EVN (European VLBI Network, EVN) — это европейская РСДБ-сеть (РСДБ — радиометрия со сверхдлинными базами), которая представляет собой интерферометрический массив радиотелескопов, рассредоточенных по территории Европы. С ее помощью проводятся уникальные, с высоким угловым разрешением, радиоастрономические наблюдения космических радиоисточников. Такие сессии длятся две недели, все это время телескоп и специалисты работают без перерыва.
«Главный плюс радиоастрономии — это угловое разрешение. Ни один оптический объект не даст вам такой результат. Пространственное разрешение определяет, насколько маленькие и далекие точки вы можете видеть в космосе — оптическим телескопом так далеко, как видит система радиотелескопов, вы не увидите», — объяснил эксперт.
Как все работает
Три постоянно действующих телескопа системы «Квазар-КВО» имеют диаметр зеркал 32 метра. Инструмент оснащен комплексом высокочувствительных приемников сантиметрового и дециметрового диапазона длин волн, охлаждаемых до сверхнизких температур парами гелия и позволяющих принимать излучение от естественных радиоисточников и космических аппаратов. Управление работой комплекса приемных устройств и контроль его параметров ведется дистанционно — от центрального компьютера радиотелескопа. Обработка и анализ сигналов проводится с учетом метеоданных.
Наиболее сложными для радиотелескопа являются наблюдения в режиме радиоинтерферометрических сетей, которые длятся сутками и состоят из непрерывных повторяющихся циклов. Такой режим наблюдения и регистрация сигналов реализован в полностью автоматическом режиме. Трехэлементная сеть обсерваторий объединена с Центром корреляционной обработки, который находится в Петербурге в Институте прикладной астрономии РАН. Здесь ведется первичная обработка и анализ данных.
Стоит также отметить, что созданный в ИПА РАН комплекс «Квазар» включает в себя не только радиотелескопы, но и другие инструменты: спутниковые лазерные дальномеры, геодезические приемники сигналов GPS, ГЛОНАСС, высокоскоростные волоконно-оптические линии передачи данных и другое.
Перспективы
В 2018 году в радиоастрономической обсерватории «Светлое» в Ленинградской области запустили в тестовую эксплуатацию новый радиотелескоп — это РСДБ-радиотелескоп нового поколения РТ-13. Он также работает в связке с двумя аналогичными приборами — в обсерваториях «Зеленчукская» и «Бадары», принятыми в эксплуатацию двумя годами ранее.
Все три радиотелескопа принадлежат Институту прикладной астрономии, у них одинаковая конструкция, диаметр зеркала — 13 метров. Три радиотелескопа, расположенные на большом расстоянии друг от друга, одновременно наводятся на максимально удаленные от Земли квазары, а специальная программа делает необходимые расчеты, используемые в глобальной навигации.
После синхронизации телескопов поступающие от них данные будут обрабатываться в Петербурге при помощи одного из самых мощных компьютеров в России. По словам специалистов обсерватории, третий 13-метровый телескоп в обсерватории «Светлое» значительно расширит возможности независимой отечественной службы высокоточного и оперативного обеспечения системы ГЛОНАСС данными о всемирном времени.
«Точность определения Всемирного времени составляет 30 мкс, что почти в два раза превышает аналогичные результаты зарубежных радиоинтерферометров с эквивалентной длиной базовой линии. Создание третьего радиотелескопа в обсерватории “Светлое” позволяет значительно повысить точность определения параметров вращения Земли, а также обеспечить надежность и стабильность этих характеристик», — уточняют в ИПА РАН.
