Феномен звездного масштаба
Мечта радиоастрономов всей планеты еще с советских времен — крупнейший в мире радиотелескоп находится в Украине.
УТР-2 (украинский Т-образный радиотелескоп) никогда не работал на «оборонку» и не выполнял заданий, связанных с военными исследованиями. Он изначально был совершенно мирным проектом, что для Союза — просто феноменальная редкость.
Один из самых мощных в мире инструментов исследования Вселенной расположен неподалеку от села Граково, что в Чугуевском районе Харьковской области. Радиотелескоп можно увидеть уже на подъезде, но с дороги всю конструкцию оценить не удастся. Просто ряд непонятных металлических штуковин — не более того. Чтобы открылся весь масштаб телескопа, нужно подняться на пять-десять метров над землей. Вот тогда взору предстанут три гигантских крыла, поставленных буквой «Т». Они создают общую площадь антенны в 150 тыс. кв. м. На пересечении крыльев — обычный двухэтажный домик из красного кирпича. Специалисты живут здесь порой по нескольку недель, поэтому на первом этаже — оборудование, обрабатывающее сигнал и управляющее телескопом, на втором — жилые комнаты для персонала, кухня, столовая. Есть актовый зал для приема делегаций. Когда их нет, стулья сдвигают и посреди зала ставят теннисный стол…
Наш проводник по обсерватории и собеседник — заместитель директора Радиоастрономического института Национальной Академии наук Украины академик НАНУ Александр Коноваленко.
Гениальное провидение Брауде
— Наш телескоп уникален. Во-первых, это самый большой декаметровый радиотелескоп в мире. По площади антенны он больше, чем все подобные объекты планеты вместе взятые, — говорит Александр Александрович. — К тому же он был лучшим в своем классе с момента создания в семидесятых и остается таким до сих пор. УТР-2 удостоился Госпремии СССР дважды. Кроме того, он может исследовать космос на частоте до десяти мегагерц. Это самый низкочастотный радиотелескоп в мире.
— Александр Александрович, на фундаментальные астрономические исследования в таких странах, как Франция, Америка, Голландия, Австралия, тратится на порядок больше средств. Я понимаю — сорок лет назад, но как сейчас мы можем конкурировать в этой области?
— Все дело в принципе работы нашего телескопа. Радиоастрономия — очень юная наука, ей нет еще и ста лет. А ее бурное развитие припало на 50—60-е годы. Тогда астрономы столкнулись с рядом трудностей при исследовании космоса в диапазоне длинных волн. Слишком уж тяжело было пробиться через помехи радиостанций и грозовых разрядов, слишком сложно вычленить сигнал.
В мире пошли по иному пути — стали исследовать космос на более высоких частотах, то есть использовать более короткие, чем на нашем телескопе, волны. Тогда-то Семен Яковлевич Брауде, «отец» УТР-2, и принял судьбоносное решение — строить нестандартный радиотелескоп. И намеренно выбрал крайне сложный диапазон волн, который больше нигде не использовался. Это был огромный риск, ведь из затеи могло ничего не получиться.
И еще один щекотливый нюанс: столь длинные волны практически не используются в оборонных целях. Так что о «спонсорстве» со стороны военных можно было забыть. Но все удалось. И история не раз уже доказала, что идея Семена Яковлевича оказалась провидением.
— То есть уникальность харьковского радиотелескопа — в размерах и диапазоне волн. И какое практическое преимущество это дает украинским ученым?
— Сначала уясним, почему для радиоастрономов так важна длина волны. Видимый свет — это тоже электромагнитное излучение, только с длиной волны от четырехсот до семисот нанометров. Если мы посмотрим на человека в этом диапазоне, то увидим, собственно, привычную нам картину. Если же укоротим длину волны до одного нанометра — человек станет прозрачным. Это рентгеновский диапазон волн. А если наоборот, увеличим в пределах одного миллиметра — одного сантиметра, то увидим человека даже в полной темноте. Это инфракрасный диапазон. Таким образом, один и тот же объект в разных диапазонах волн будет выглядеть по-разному, а то и вообще станет невидимым.
Вот так и мы исследуем космос в тех длинах волн, которые недоступны другим радиотелескопам, и видим то, что на других нельзя увидеть в принципе. Естественно, мы не обнаружим некоторые объекты, видимые в других телескопах. Например, Луну, как ни странно. УТР-2 смог ее наблюдать, только когда ее «подсветили» мощным радиоизлучением российские коллеги. И тогда отраженный от Луны радиосигнал смогла зарегистрировать наша антенна. Получился такой космический «фонарик».
«Услышать» звезды
Сведения, полученные на УТР-2, феноменальны. Нет такого класса небесных тел, где бы украинские ученые не открыли что-то новое. От звезд и пульсаров до межзвездного газа. Именно харьковский телескоп впервые в мире зафиксировал молнии на Сатурне. На УТР-2 также впервые удалось осуществить метод спектрального анализа в декаметровом диапазоне волн. Можно изучать корону Солнца, которая создает электромагнитную «погоду» на Земле. В какой-то мере — даже предсказывать магнитные бури, хотя харьковчане этим не занимаются.
— И насколько чувствителен ваш телескоп?
—УТР-2 может фиксировать некоторые специфические атомы межзвездного газа, то есть почти полного вакуума, в другом конце Млечного Пути, и охватывает практически всю теоретически обозримую Вселенную — триллионы световых лет. Это значит, что мы заглядываем в очень далекое прошлое, близкое к началу Вселенной. Самые далекие звезды, которые мы видим, давным-давно превратились в сверхновые, а из их вещества уже успели образоваться другие звезды, которые, возможно, тоже уже взорвались или давно погасли.
— В рамках каких программ работает УТР-2 сейчас?
— Мы заняты сразу в нескольких программах — как НАН Украины, так и международных. В ноябре прошлого года, кстати, проходил в своем роде рекордный эксперимент. УТР-2 и французский телескоп NDA одновременно наблюдали Юпитер. Огромное расстояние между телескопами в две с половиной тысячи километров помогло более точно определить размеры источника радиоизлучения на Юпитере. Сегодня мы продолжаем тесно сотрудничать с Францией. Ищем определенный класс экзопланет (то есть находящихся за пределами Солнечной системы), а именно «горячие юпитеры». Астрономы их так называют, потому что эти массивные газовые гиганты больше всего похожи на Юпитер. Расположены они очень близко к своей звезде, на расстоянии порядка 0,005 астрономических единиц. Это в десять раз ближе, чем от Меркурия до Солнца. Кроме всего прочего, эти небесные тела могут быть «услышаны» в декаметровом диапазоне длин волн. Собственно, «горячие юпитеры» находили неоднократно и до нас, но никто и никогда не искал их методами, которые применили мы. Если нам удастся найти хотя бы одну экзопланету, это станет большим открытием. Сбор информации проходил на УТР-2, а ее обработку будут осуществлять независимо и в Украине, и во Франции. Так делается для исключения ошибок в интерпретации полученных данных, которых, кстати, очень много.
Также недавно завершилось интересное наблюдение за грозами на Сатурне. Подобные исследования проводились и раньше, но в этот раз мы вели наблюдение совместно с космическим аппаратом «Кассини», находящимся на орбите Сатурна.
К нам часто приезжают ученые со всего мира, наших специалистов приглашают за границу. Но если раньше мы могли ездить на мировые конференции только когда расходы брала на себя принимающая сторона, то сейчас отправляем ученых и за свой счет. Национальная Академия наук, посчитав присутствие наших исследователей на международных конференциях очень важным, старается финансировать поездки.
Будущее — за ГУРТом
Харьковский телескоп работает также в системе УРАН — объединении пяти радиотелескопов Украины: УТР-2, УРАН-1 в Змиеве, УРАН-2 в Полтаве, УРАН-3 в Волынской области и УРАН-4 под Одессой. Такая система позволяет разнести элементы одной гигантской антенны на расстояние в тысячу километров и существенно улучшить угловое разрешение. Еще УТР-2 иногда работает в паре с мощнейшим радиотелескопом РТ-70, что под Евпаторией, функционирующим на существенно более высоких частотах. Благодаря этому можно наблюдать один и тот же объект в двух разных диапазонах.
— Планируется ли модернизация УТР-2?
— Да, сейчас на нем установлена новая принимающая аппаратура, достаточно мощные компьютеры. Более того, нашу приемную технику желают покупать за границей. Оказалось, что она лучше зарубежных аналогов. США и Голландия обратили внимание на этот диапазон волн и реализуют идеи создания радиотелескопов, способных составить конкуренцию нашему. А мы не хотим терять пальму первенства. Поэтому на территории комплекса ведется строительство нового гигантского телескопа ГУРТ, по многим параметрам лучшего, чем УТР-2. Благо, НАН Украины и лично Борис Евгеньевич Патон поддерживают наши начинания, в том числе и материально. Новый телескоп будет работать в существенно более широком диапазоне — от десяти до восьмидесяти мегагерц. Возможностей по отсечению шума от сигнала на нем тоже будет больше.
Сейчас заканчиваются теоретические работы и тестирование опытных решеток телескопа. Далее планируем дальнейшее строительство элементов антенны. В отличие от УТР-2, ГУРТ не имеет четкой геометрической формы. Он будет состоять из разбросанных по территории обсерватории участков квадратной формы, в свою очередь состоящих каждый из двадцати пяти диполей. Это и есть решетки телескопа. Сейчас их восемь. Мы получили финансирование на этот год и построим еще две, а также установим оборудование для позиционирования антенн. К концу года будет двести пятьдесят элементов в десяти решетках. А чтобы телескоп работал более или менее эффективно, нужно еще столько же. Что будет дальше — посмотрим. Архитектура телескопа такова, что количество решеток антенны можно наращивать до бесконечности. К тому же частотные характеристики ГУРТа позволяют ему работать в паре с УТР-2.
Кстати
Радиотелескопы строят подальше от населенных пунктов, чтобы уменьшить помехи. УТР-2 — не исключение. Но случается, что телескоп регистрирует одну и ту же помеху по нескольку раз в день. Харьковские ученые предполагают, что это может быть автомобиль жителя ближайшего села со специфическим зажиганием. Если это так, то это самое известное авто в радиоастрономии.
Кроме наземной есть и подземная часть объекта — к зданию по кабельным коллекторам сходятся провода от всех элементов антенны. Там можно увидеть толстые высоковольтные провода, некоторые из них армированы металлическим кожухом. На самом деле там нет напряжения. Толщина кабеля служит для уменьшения потерь сигнала, а армирование — это защита самых ценных кабелей от мышей.
