Jak zajrzeć w głąb kosmosu
Pierścień w górach
Leży w ostrogi Wielkiego Kaukazu, w dwóch rzekach Wielkiego Zelenczuka i Khusa. Ogromny, biały. Z lotu ptaka wygląda jak fragment tajemniczych „rysunków Nasca” na wybrzeżu Peru. I podobnie jak te rysunki pozostawione przez starożytną cywilizację, wydaje się, że ten pierścień jest znakiem dla kosmitów. Identyczne linie proste odbiegają promieniście od środka pierścienia. Na nich od czasu do czasu poruszają się „statki” z metalowymi kwadratowymi żaglami. W dolinie panuje zupełny spokój, ale żagle są pochylone, promień słońca bije w nich, jakby nie z ziemi, ale kosmiczny wiatr je wypełnia.
A tutaj stoję na środku ringu i widzę go od środka. Wokół - ściana z prawie ciasno przyciśniętej do siebie metalowej platyny, wysokość dwupiętrowego domu. Niektóre z nich skierowane są ku niebu. Nagle gdzieś w górze, jakby z nieba, słychać głos wzmocniony wielokrotnie przez głośnik: „Uwaga! Na płaskim możesz opracować następujący program. Mija minuta, następna... W dźwięcznej ciszy odwrócony do góry brzeg metalowego pierścienia powoli niweluje i jednocześnie jego drugi brzeg odchyla się w górę, ku niebu.
Ledwo zauważalny ruch ogromnych samolotów sprawia wrażenie, że to wszystko dzieje się nie w rzeczywistości, ale w fantastycznym śnie. Tutaj jeden ze „statków” zakołysał się i dopłynął do środka pierścienia ... ślizga się po szynach - to bardzo promieniste proste linie emanujące ze środka pierścienia. A „żagiel słoneczny” to ta sama metalowa płyta, co te, z których składa się pierścień.
To wszystko RATAN-600 - największy na świecie radioteleskop pierścieniowy z anteną o zmiennym profilu, oddany do użytku w 1974 roku. RATAN to skrót od słów Radio Teleskop Akademii Nauk, liczba 600 to średnica jego pierścieniowego lustra w metrach. Niezwykłe urządzenie wielkości trybuny stadionu znajduje się w wysokogórskiej dolinie, na wysokości prawie kilometra nad poziomem morza. Góry otaczające dolinę niezawodnie chronią RATAN przed zewnętrznymi zakłóceniami i niestabilnością atmosferyczną.
Drugie okno
Dokładnie 80 lat temu, w 1932 roku, inżynier radiowy Karl Jansky, badając źródło zakłóceń radiowych, odkrył nieznany szum. W swoich publikacjach zauważył, że „...kierunek nadejścia zakłóceń syczących zmienia się stopniowo w ciągu dnia, dokonując pełnej rewolucji w ciągu 24 godzin”. W toku dalszych eksperymentów Karl Jansky stopniowo doszedł do wniosku, że źródłem nieznanych zakłóceń jest szum nieba - emisja radiowa naszej Galaktyki. Tak więc w trakcie walki z zakłóceniami radiowymi narodziła się nowa nauka radioastronomii.
Pierwszy schemat gwiaździstego nieba według radioteleskopu
Radioteleskop stał się dla człowieka „drugim oknem” na niebo, pozwalającym zobaczyć wiele zjawisk i obiektów, które wcześniej były niedostępne dla obserwacji za pomocą instrumentów optycznych. Z jego pomocą udało się „zbadać” naszą Galaktykę i ustalić jej spiralny kształt. Nieoczekiwanie odkryto kwazary (quasi-gwiazdowe źródła radiowe) i pulsary. Radioastronomowie wykryli „promieniowanie CMB” – kosmiczną mikrofalową emisję radiową z „nikąd” do „nikąd”; według współczesnych teorii kosmologicznych słyszymy echo Wielkiego Wybuchu w momencie narodzin wszechświata.
Dla radioastronomii nie ma barier w postaci chmur czy jasnego światła dziennego - wiązki radiowe umożliwiają obserwację "nieuchwytnego" Merkurego, który ze względu na bliskość Słońca jest trudny do zaobserwowania zwykłymi teleskopami - planetą wznosi się nad horyzont dopiero o świcie i znika z nieba zaraz po zachodzie słońca. Czułość radioteleskopów oszałamia wyobraźnię – energia, którą wszystkie radioteleskopy na świecie otrzymały przez 80 lat istnienia radioastronomii, nie wystarczy, by ogrzać kroplę wody o jedną setną stopnia.
Królestwo Krzywych Luster
Aby zobaczyć pierścień w szczegółach, trzeba przejść ponad sto metrów po skoszonej trawie obok śmierdzących stogów siana. Ogólnie rzecz biorąc, RATAN to naprawdę niesamowity obiekt: przecinają się tu znajomy ziemski świat i wiadomości z odległych głębin kosmosu. I podczas gdy naukowcy są zajęci swoimi sprawami kosmicznymi, wśród gigantycznych detali swojego instrumentu, dolina nadal żyje swoim normalnym życiem.
Odbiornik-promiennik
Zbliżamy się do płyt, które tworzą pierścień. Jest ich w sumie 895, a każdy ma wymiary 11,4 x 2 metry. Między płytami są szerokie szczeliny, które same w sobie nie są solidne, ale składają się z mniejszych płyt. Przepraszam - zachichota czytelnik - w jaki sposób ta niedbale zmontowana konstrukcja jest w stanie odbierać sygnały kosmiczne? Spójrz na radioteleskop Obserwatorium Arecibo (USA, 1963) - to prawdziwa antena!
305 metrowa antena obserwatorium Arecibo, ok. Portoryko. Nieruchoma antena radioteleskopu jest zbudowana w miejscu naturalnego zagłębienia, jedynie zasilanie jest zawieszone na kablach. Jedynym minusem jest ograniczone pole widzenia. Arecibo nie może obserwować obiektów poniżej 20 stopni nad horyzontem
W rzeczywistości "zakrzywiona" antena RATAN ma godną pozazdroszczenia dokładność i jest w stanie przenieść współrzędne obiektów niebieskich z dokładnością do jednej sekundy kątowej. W trakcie tworzenia dużych radioteleskopów okazało się, że nie da się w nieskończoność zwiększać wielkości luster - dokładność ich rzeczywistej powierzchni stopniowo maleje. Naukowcy i inżynierowie napotkali niemożliwy do pokonania problem technologiczny, dopóki nie pojawiła się propozycja podzielenia zwierciadła odbijającego na oddzielne elementy i wykonania z nich za pomocą metod geodezyjnych i radiowych idealnie gładkich powierzchni o dowolnej wielkości.
RATAN-600 powstał na bazie N.L. Kajdanowski. Radziecki astronom zaproponował oryginalny projekt, w którym zamiast budowy solidnej okrągłej anteny zastosowano pierścień reflektorów. Sam pierścień jest głównym reflektorem, jako pierwszy zbiera energię kosmicznych sygnałów radiowych. Biorąc dany fragment nieba w „wzrok”, elementy odbijające każdego sektora są ustawione wzdłuż paraboli, tworząc pasmo odbijająco-ogniskujące anteny, nie naruszając przy tym idealnej gładkości pierścieniowego reflektora. W centrum takiego paska znajdują się promienniki, które zbierają i rejestrują fale radiowe zbierane przez gigantyczną antenę. Pierścieniowy kształt anteny zapewnia przegląd całej widocznej części nieba, a obecność kilku kanałów pozwala jednocześnie obserwować kilka obiektów kosmicznych.
Mam nadzieję, że ten schemat pozwoli czytelnikom zrozumieć genialną, a jednocześnie tak prostą zasadę działania RATAN-600
Być może nie będziemy zanudzać czytelnika listą skąpych cech naukowych, takich jak „granica temperatury jasności” czy „granica gęstości strumienia”. Zauważamy tylko, że rzeczywista średnica „pierścienia” to 576 metrów, a efektywna powierzchnia anteny to 3500 metrów kwadratowych. metrów. Radioteleskop jest w stanie odbierać natychmiastowe widma ciał niebieskich w zakresie (0.6÷30 GHz). Inne informacje o RATAN można łatwo znaleźć na oficjalnej stronie Rosyjskiego Obserwatorium Astrofizycznego http://w0.sao.ru/ratan/
Operacja Zimno lub na skraju wszechświata
W RATAN po raz pierwszy odebrano emisje radiowe z dużych satelitów Jowisza - Io i Europy, które są tysiące razy słabsze niż promieniowanie gigantycznej planety. Odróżnienie ich to jak usłyszenie oddechu kierowcy KAMAZA poprzez ryk silnika na drugim końcu ulicy.
Od prawie 40 lat radioteleskop nieprzerwanie obserwuje Słońce, bada stan naszej gwiazdy, określa charakter jej wzbudzeń, a nawet uczy się diagnozować „zaburzenia słoneczne”. Prowadzone są systematyczne badania Drogi Mlecznej i obiektów pozagalaktycznych kosmosu.
17 marca 1980 r. zespół naukowy RATAN rozpoczął eksperyment o kryptonimie „Zimno” w celu spojrzenia jak najgłębiej we Wszechświat. Sprzęt został dostrojony do odbierania wyjątkowo słabych sygnałów, czułość radioteleskopu zapewniały ultraniskie temperatury - odbiorniki chłodzono wrzącą parą helu o temperaturze minus 260°C.
Przez 100 dni RATAN nieprzerwanie patrzył w jeden punkt na niebie, w wyniku czego, z powodu obrotu Ziemi, w jego polu widzenia nie pojawił się punkt, ale wąski pasek. Zarejestrowano tysiące nowych obiektów, miliardy lat świetlnych od nas, w tym chwilowe widmo kwazara OQ172, najdalszego obiektu we Wszechświecie w tym czasie. Gęstość odległych obiektów w kosmosie była niejednolita - im dalej RATAN spojrzał, tym coraz bardziej zmniejszała się liczba źródeł radiowych. Można założyć, że gdzieś w ogóle ich nie ma - musi istnieć nieprzejrzysta, nieprzenikalna ściana - „krawędź” Wszechświata. A kto wie, czy fizycy żartują, kiedy rysują płot graniczny w pobliżu kwazara OQ-172?
Unikalny instrument astronomiczny RATAN-600, „wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa”, znajduje się obecnie w dziale Rosyjskiego Obserwatorium Astrofizycznego i kontynuuje badanie Wszechświata. 20% czasu pracy RATANu przeznacza się dla badaczy międzynarodowych, przez resztę czasu radioteleskop pracuje na zlecenie rosyjskich astronomów. Zgłoszeń jest bardzo dużo - średnia konkurencja to 1:3. Wspaniały sowiecki projekt został doceniony przez naukowców z całego świata.
informacja