Феномен зіркового масштабу
Мрія радіоастрономів усієї планети ще з радянських часів — найбільший у світі радіотелескоп знаходиться в Україні.
УТР-2 (український Т-подібний радіотелескоп) ніколи не працював на «оборонку» й не виконував завдань, пов’язаних із військовими дослідженнями. Він від самого початку був цілком мирним проектом, що для Союзу — просто феноменальна рідкість.
Один із найпотужніших у світі інструментів дослідження Всесвіту розташований неподалік від села Гракового, що в Чугуївському районі Харківської області. Радіотелескоп можна побачити вже на під’їзді, але з дороги всю конструкцію оцінити не вдасться. Просто декілька незрозумілих металевих штукенцій — не більше. Щоб відкрився весь масштаб телескопа, треба піднятися на п’ять-десять метрів над землею. Отоді можна побачити три гігантських крила, поставлених буквою «Т». Вони створюють загальну площу антени в 150 тис. кв. м. На перетині «крил» — звичайний двоповерховий будиночок із червоної цегли. Фахівці живуть тут часом по декілька тижнів, тому на першому поверсі — обладнання, яке обробляє сигнал і керує телескопом, на другому — житлові кімнати для персоналу, кухня, їдальня. Є актовий зал для приймання делегацій. Коли делегацій нема, стільці прибирають і посередині залу ставлять тенісний стіл…
Наш провідник обсерваторією та співрозмовник — заступник директора Радіоастрономічного інституту Національної Академії наук України академік НАНУ Олександр Коноваленко.
Геніальне передбачення Брауде
— Наш телескоп унікальний. По-перше, це найбільший декаметровий радіотелескоп у світі. За площею антени він більше, ніж усі такі об’єкти планети разом, — говорить Олександр Олександрович. — До того ж він був кращим у своєму класі з моменту створення в сімдесяті й залишається таким дотепер. УТР-2 удостоївся Держпремії СРСР двічі. Крім того, він може досліджувати космос на частоті до десяти мегагерців. Це найбільш низькочастотний радіотелескоп у світі.
— Олександре Олександровичу, на фундаментальні астрономічні дослідження в таких країнах, як Франція, Америка, Голландія, Австралія, витрачається значно більше коштів. Я розумію — сорок років тому, але як зараз ми можемо конкурувати в цій галузі?
— Уся річ у принципі роботи нашого телескопа. Радіоастрономія — дуже юна наука, їй немає ще й ста років. А її бурхливий розвиток припав на 50 — 60-ті роки. Тоді астрономи мали багато проблем під час дослідження космосу в діапазоні довгих хвиль. Надто важко було пробитися через перешкоди радіостанцій і грозових розрядів, надто складно виокремити сигнал.
У світі пішли іншим шляхом — почали досліджувати космос на більш високих частотах, тобто використовувати коротші, ніж на нашому телескопі, хвилі. Отоді Семен Якович Брауде, «батько» УТР-2, і ухвалив доленосне рішення — будувати нестандартний радіотелескоп. І навмисно обрав украй складний діапазон хвиль, що більше ніде не використовувався. Це був величезний ризик, адже з цієї спроби могло нічого не вийти.
І ще один нюанс: такі довгі хвилі фактично не використовуються для оборонних потреб. Тож про «спонсорство» з боку військових можна було забути. Але все вдалося. І історія вже неодноразово довела, що ідея Семена Яковича була провидінням.
— Тобто унікальність харківського радіотелескопа — у розмірах і діапазоні хвиль. І яку практичну перевагу це дає українським ученим?
— Спочатку усвідомимо, чому для радіоастрономів така важлива довжина хвилі. Видиме світло — це теж електромагнітне випромінювання, тільки з довжиною хвилі від чотирьохсот до семисот нанометрів. Якщо ми подивимося на людину в цьому діапазоні, то побачимо, власне, звичну нам картину. Якщо ж укоротимо довжину хвилі до одного нанометра — людина стане прозорою. Це рентгенівський діапазон хвиль. А якщо, навпаки, збільшимо в межах одного міліметра — одного сантиметра, то побачимо людину навіть у цілковитій темряві. Це інфрачервоний діапазон. Таким чином, той самий об’єкт у різних діапазонах хвиль виглядатиме по-різному, а то й узагалі стане невидимим.
Отак і ми досліджуємо космос у тих довжинах хвиль, які недоступні іншим радіотелескопам, і бачимо те, що на інших не можна побачити в принципі. Звичайно, ми не побачимо деякі об’єкти, видимі в інших телескопах. Наприклад, Місяць, як не дивно. УТР-2 зміг його спостерігати, тільки коли його «підсвітили» потужним радіовипромінюванням російські колеги. І тоді відбитий від Місяця радіосигнал змогла зареєструвати наша антена. Вийшов такий собі космічний «ліхтарик».
«Почути» зірки
Відомості, отримані на УТР-2, феноменальні. Немає такого класу небесних тіл, де б українські вчені не відкрили щось нове. Від зірок і пульсарів до міжзоряного газу. Саме харківський телескоп уперше у світі зафіксував блискавки на Сатурні. На УТР-2 також уперше вдалося здійснити метод спектрального аналізу в декаметровому діапазоні хвиль. Можна вивчати корону Сонця, яка створює електромагнітну «погоду» на Землі. Якоюсь мірою — навіть прогнозувати магнітні бурі, хоча харків’яни цим не займаються.
— І наскільки чутливий ваш телескоп?
—УТР-2 може фіксувати деякі специфічні атоми міжзоряного газу, тобто майже цілковитого вакууму, в іншому кінці Чумацького Шляху і охоплює фактично весь теоретично доступний для огляду Всесвіт — трильйони світлових років. Це означає, що ми заглядаємо в дуже давню давнину, близьку до початку Всесвіту. Найвіддаленіші зірки, які ми бачимо, давно перетворилися на наднові, а з їхньої речовини вже встигли утворитися інші зірки, які, можливо, теж уже вибухнули або давно згасли.
— У рамках яких програм працює УТР-2 зараз?
— Ми працюємо відразу в декількох програмах — як НАН України, так і міжнародних. У листопаді минулого року, до речі, проводився своєрідний рекордний експеримент. УТР-2 і французький телескоп NDA одночасно спостерігали Юпітер. Величезна відстань між телескопами у дві з половиною тисячі кілометрів допомогла більш точно визначити розміри джерела радіовипромінювання на Юпітері. Сьогодні ми тісно співробітничаємо із Францією. Шукаємо певний клас екзопланет (тобто таких, що перебувають за межами Сонячної системи), а саме «гарячі юпітери». Астрономи їх так називають, бо ці масивні газові гіганти найбільш схожі на Юпітер. Розташовані вони дуже близько до своєї зірки, на відстані близько 0,005 астрономічних одиниць. Це в десять разів ближче, ніж від Меркурія до Сонця. Крім усього іншого, ці небесні тіла можна «почути» в декаметровому діапазоні довжин хвиль. Власне, «гарячі юпітери» знаходили неодноразово й до нас, але ніхто й ніколи не шукав їх методами, які застосували ми. Якщо нам удасться знайти хоча б одну екзопланету, це буде великим відкриттям. Збір інформації проходив на УТР-2, а її обробку здійснюватимуть незалежно в Україні та Франції. Так робиться для виключення помилок у інтерпретації отриманих даних, яких, до речі, дуже багато.
Також недавно завершилося цікаве спостереження за грозами на Сатурні. Такі дослідження проводилися й раніше, але цього разу ми вели спостереження разом із космічним апаратом «Кассіні», розташованим на орбіті Сатурна.
До нас часто приїжджають учені з усього світу, наших фахівців запрошують за кордон. Але якщо раніше ми могли їздити на світові конференції тільки коли витрати брала на себе приймаюча сторона, то зараз відправляємо вчених і власним коштом. Національна Академія наук, уважаючи присутність наших дослідників на міжнародних конференціях дуже важливою, намагається спонсирувати поїздки.
Майбутнє — за ГУРТом
Харківський телескоп працює також у системі УРАН — об’єднанні п’яти радіотелескопів України: УТР-2, УРАН-1 у Змієві, УРАН-2 у Полтаві, УРАН-3 у Волинській області та УРАН-4 під Одесою. Така система дозволяє рознести елементи однієї гігантської антени на відстань у тисячу кілометрів і істотно поліпшити кутове розрізнення. Ще УТР-2 іноді працює в парі з найпотужнішим радіотелескопом РТ-70 під Євпаторією, який функціонує на значно вищих частотах. Завдяки цьому можна спостерігати той самий об’єкт у двох різних діапазонах.
— Чи планується модернізація УТР-2?
— Так, зараз на ньому встановлена нова приймальна апаратура, досить потужні комп’ютери. Більш того, нашу приймальну техніку хочуть купувати за кордоном. Виявилося, що вона краще від закордонних аналогів. США й Голландія звернули увагу на цей діапазон хвиль і реалізують ідеї
створення радіотелескопів, здатних конкурувати з нашим. А ми не хочемо втрачати пальму першості. Тому на території комплексу ведеться будівництво нового гігантського телескопа ГУРТ, який за багатьма параметрами краще, ніж УТР-2. Добре, що НАН України й особисто Борис Євгенович Патон підтримують наші проекти, у тому числі й матеріально. Новий телескоп почне працювати в набагато ширшому діапазоні — від десяти до вісімдесяти мегагерців. Можливостей із відсікання шуму від сигналу на ньому теж буде більше.
Зараз закінчуються теоретичні роботи й тестування дослідних решіток телескопа. Далі плануємо подальше будівництво елементів антени. На відміну від УТР-2, ГУРТ не має чіткої геометричної форми. Він складатиметься з розкиданих по території обсерваторії ділянок квадратної форми, кожна з яких у свою чергу складається з двадцяти п’яти диполів. Це і є решітки телескопа. Зараз їх вісім. Ми одержали фінансування на цей рік і побудуємо ще дві, а також установимо обладнання для позиціонування антен. Під кінець року буде двісті п’ятдесят елементів у десяти решітках. А щоб телескоп працював більш-менш ефективно, треба ще стільки ж. Що робитимемо далі — подивимося. Архітектура телескопа така, що кількість решіток антени можна нарощувати нескінченно. До того ж частотні характеристики ГУРТу дозволяють йому працювати в парі з УТР-2.
До речі
Радіотелескопи будують подалі від населених пунктів, щоб зменшити перешкоди. УТР-2 — не виняток. Але трапляється, що телескоп реєструє ту саму перешкоду по декілька разів на день. Харківські вчені припускають, що це може бути автомобіль жителя найближчого села зі специфічним запалюванням. Якщо це так, то це найвідоміше авто в радіоастрономії.
Крім наземної є й підземна частина об’єкта — до будинку за кабельними колекторами сходяться проводи від усіх елементів антени. Там можна побачити товсті високовольтні проводи, деякі з них армовані металевим кожухом. Насправді там немає напруги. Товщина кабелю служить для зменшення втрат сигналу, а армування — це захист найцінніших кабелів від мишей.
