Проведение наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне спектра астрономы НИИ «КрАО» успешно осуществляют более 50 лет. За этот период ученые подтвердили высокую значимость исследований в

Проведение наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне спектра астрономы НИИ «КрАО» успешно осуществляют более 50 лет. За этот период ученые подтвердили высокую значимость исследований в ультрафиолетовом диапазоне, предоставляющих уникальные возможности для изучения межгалактической среды, для развития современной астрофизики. Опираясь на репрезентативные источники, можем утверждать, что науковцы НИИ «КрАО» доказали необходимость диагностирования наблюдаемого вещества во Вселенной методами ультрафиолетовой спектроскопии.

В конце XX ст. возникла потребность в создании космической обсерватории, позволяющей проводить научно-исследовательскую работу в недоступном для наблюдений с земной поверхности ультрафиолетовом участке спектра. Данный вопрос требовал решения, поскольку программа научных наблюдений космического телескопа им. Хаббла (HST) была чрезвычайно перегружена заявками астрономов Соединенных Штатов Америки, а для представителей других стран выход на телескоп в значительной мере затруднен. К тому же срок активного существования HST на орбите определен до 2015–2017 гг. [2, с. 65]. Астрономы столкнулись с проблемой доступа к ультрафиолетовому диапазону, так как крупнейшие космические агентства не предполагали проведение исследований в данном участке спектра после завершения работы на орбите HST. Именно по вышеперечисленным причинам проект «Спектр–УФ» (международное название «Всемирная космическая обсерватория – Ультрафиолет») получил поддержку со стороны международного сообщества и послужил основой для развития международной кооперации.

Проект «Спектр–УФ», который стартовал в 1988 г., направлен на создание универсальной долговременной орбитальной астрофизической обсерватории на базе космического аппарата-модуля «Спектр», разработанного в научно-производственном объединении им. С.А. Лавочкина, для работы в недоступном для наблюдений с земной поверхности ультрафиолетовом участке спектра. Космический модуль «Спектр» позволил с помощью ракеты-носителя вывести на орбиту до 300 тыс. км телескоп диаметром 1.7 метра с общим весом научного оборудования до 2, 5 тонн [4, с. 103]. Данный проект универсален и в высокотехнологичный XXI в. аппарат предполагали максимально точно ориентировать и стабилизировать, что играло значительную роль в проведении астрофизических исследований. Выведение телескопа на высокоапогейную орбиту с периодом в 7 суток исключило вредное влияние радиационных поясов Земли на работу электронных систем и обеспечит длительный срок проведения эксперимента. Осуществление эксперимента на значительном удалении от Земли даст возможность проводить наблюдения с многочасовыми экспозициями, недоступными для крупнейшего космического телескопа HST. Среди разрабатываемых мировыми учеными на ближайшие десять лет космических приборов для ультрафиолетовой области длин волн «Спектр-УФ» стоит вне конкуренции как по количеству собираемого излучения телескопом, так и по широте задач, которые будут доступны для решения с помощью этой обсерватории.

Науковцами НИИ «КрАО» в отделах физики Солнца, физики звезд и галактик выдвигались и обосновывались научные задачи, в отделе экспериментальной астрофизики проектировались приборы, а непосредственно в оптической и механической мастерских создавалась уникальная космическая аппаратура. В рамках международного проекта научно-исследовательское учреждение решало следующие задачи:

– расчет, участие в изготовлении, аттестации и сборке оптики телескопа Т–170М;

– разработка камеры поля, научное и технологическое обоснование эксперимента;

– экспертная оценка независимых предложений по этим вопросам других участников эксперимента;

– участие в сборке и испытаниях научного оборудования, наземных испытаниях всего комплекса;

– участие в составлении и проведении технологических испытаний аппарата на орбите и в составлении научной программы эксперимента [4, с. 103].

Основной прибор – телескоп Т–170М диаметром 1,7 м – предназначается для исследования астрономических объектов в ультрафиолетовом диапазоне спектра с длиной волны 912–3500 Å с борта космического аппарата «Спектр-УФ». К оптической технике прилагается сопутствующий комплекс научной аппаратуры, включающий спектрограф высокого, среднего и низкого разрешения, спектрограф с высокой щелью, спектрополяриметр и камеру поля. Изначально планировалось создание и использование телескопа Т–170. Однако после исключения из предварительной версии проекта «Спектр-УФ» Лаймановских спектрометров и их замены на Роуландовские спектрографы, включающие два дополнительные канала с повышенным спектральным разрешением, схема телескопа Т–170 была пересмотрена и заменена схемой прибора Т–170М.

Телескоп Т–170М создается как универсальный прибор для регистрации ультрафиолетового излучения различных небесных тел. В основу его механической конструкции заложены технические решения, апробированные в эксперименте «Астрон». В качестве оптической схемы Т–170М ученые НИИ «КрАО» выбрали классическую двухзеркальную схему Ричи–Кретьена с диаметром главного зеркала 1, 7 м и расстоянием между вершинами главного и вторичного зеркал 3, 5 м [5, с. 51]. При фокусном расстоянии оптической системы 17 м масштаб изображения в его фокальной плоскости составляет 82 угловых секунды на 1 миллиметр [6, с. 19]. При изготовлении зеркал доводка оптических поверхностей проводилась реализованным в НИИ «КрАО» методом ионной обработки в вакууме. Применение такой технологии позволило получить высокую точность формы оптической поверхности со средним квадратическим отклонением от расчетной поверхности не более 100 А, что на порядок меньше самой короткой рабочей длины волны в эксперименте. Главное вогнутое гиперболическое зеркало имеет толщину 10 см и форму равнотолщинного мениска. Такие характеристики позволяют осуществлять коррекцию формы зеркала на орбите, для чего в НИИ «КрАО» проводилась разработка специального технологического оснащения телескопа и математического обеспечения этого процесса. Центральная часть зеркала имеет отверстие около 660 мм. Оптическая система была тщательно продумана учеными НИИ «КрАО». Оба зеркала Т–170М снабжены блендами, которые вместе со специальной кососрезанной блендой, устанавливаемой в рабочем положении перед тубусом после выведения аппарата на орбиту, значительно ослабляют рассеянный солнечный, лунный и земной свет. Рабочие поверхности оптики телескопа покрыты алюминием и фтористым магнием, что обеспечивает эффективную работу оптической схемы вплоть до 900 А.

Для корректной работы всей системы аппаратуры используется система наведения и стабилизации. Стабилизация всего космического аппарата осуществляется с точностью до 2 минут. В рамках эксперимента «Спектр-УФ» применена на практике автономная система гидирования. При уходе изображения исследуемого объекта с входной диафрагмы регистрирующей аппаратуры в небольших пределах – до 20 угловых секунд – эта система удерживает его в заданном месте фокальной плоскости с точностью 0.2 угловых секунды с помощью соответствующего поворота вторичного зеркала по двум осям вокруг так называемой нейтральной точки [5, с. 51]. Такая система тонкого гидирования впервые в космическом эксперименте была реализована в эксперименте «Астрон». Согласно репрезентативным данным при работе автономной системы гидирования в указанном диапазоне качество изображения практически не ухудшалось.

Поскольку телескоп Т-170М предназначается для проведения орбитальных наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне спектра 912–3500 Å, то при его выводе на орбиту и при последующей его работе неизбежны изменения окружающих условий, а именно величины ускорения и температуры. Эти корреляции существенным образом воздействуют и на оптическую систему телескопа, вызывая деформацию главного зеркала. По этой причине Р.Е. Гершбергом, А.М. Зверевой, П.П. Петровым, В.И. Проник и Н.В. Стешенко был разработан блок контроля оптики и с его помощью периодически проводились соответствующие измерения для устранения возможных нарушений. Устройство должно отвечать требованиям компактности и надежности. Таковым удовлетворял блок контроля оптики в виде небольшой маски с отверстиями – диафрагмы Гартмана, помещенной в сходящемся пучке света вблизи фокуса телескопа. Детектор света, расположенный по другую сторону от фокуса, регистрирует систему пятен, по которой и восстанавливается информация об искажениях волнового фронта [1, с. 237]. Важное достоинство такого технического решения состоит в отсутствии дополнительной оптики. Научными сотрудниками НИИ «КрАО» выполнены необходимые аналитические расчеты, выяснены характерные параметры блока контроля оптики и допуски, проведено компьютерное моделирование системы, разработано программное обеспечение для быстрого анализа данных. Использование блока контроля оптики позволит измерить остаточные аберрации, связанные с неполной юстировкой телескопа, и оценить все аберрации.

За несколько последних десятилетий отечественными учеными доказана универсальность проектируемого ультрафиолетового телескопа Т–170М. Она заключается в решении с помощью разработанной оптической системы разнообразных астрофизических задач: изучения точечных и протяженных объектов, получения прямых изображений таких объектов и их спектров. Зафиксированные детальные спектры ярких объектов дадут возможность исследовать химический состав и структуру звездных атмосфер, тогда как спектры с низким разрешением позволят оценить физические условия и характер движения в атмосферах более слабых звезд и в далеких звездных системах.

Для решения достаточно широкого круга задач используется целый комплекс аппаратуры, которая анализирует и регистрирует излучение, собранное оптической системой Т–170М. Такая аппаратура состоит из камеры поля для получения прямых изображений и двух комплексов спектральных приборов и расположена в инструментальном отсеке космического аппарата. Камера поля установлена на оси телескопа наземного комплекса эксперимента «Спектр-УФ», где извлекается наилучшее изображение. В схеме, разрабатываемой в НИИ «КрАО» и Институте астрономии РАН, предусматривается два режима: в одном строится прямое изображение области неба диаметром около 4 минут, даваемое телескопом Т–170М с указанным выше масштабом, во втором – с 10-кратным увеличением строится изображение отдельных, наиболее интересных объектов [5, с. 53]. Камера поля снабжена набором светофильтров для регистрации изображений в избранных спектральных полосах. Получая прямые снимки на камере поля, исследователи получат возможности изучения космических объектов с непревзойденным угловым разрешением [6, с. 19].

В фокальной плоскости телескопа по обе стороны от его оси на расстояниях 5 см расположены входные щели спектральных приборов. Ультрафиолетовый спектр ярких объектов можно регистрировать в одном из двух спектрографов высокого разрешения: один из них работает в диапазоне длин волн от 1150 до 1800 А, другой – от 1800 до 3500 А [5, с. 53]. Разработка и расчеты для спектрографов умеренного и низкого разрешения для ультрафиолетового диапазона в рамках проекта «Спектр-УФ» проводились в разные годы рядом ученых НИИ «КрАО»: В.Ю. Теребиж в 1992 г., Р.Е. Гершбергом, Д.Н. Рачковским, А.В. Теребиж в 1996 г. [8, с. 130]. Также работа по этому вопросу велась в Институте оптики и спектроскопии в Берлине. После критического рассмотрения предложенных схем была выбрана немецкая модель, в которой были учтены и предложения крымских разработчиков. Технические и математические исчисления сотрудников обсерватории носили разведочный характер. Данные репрезентативных источников позволяют утверждать, что исследователи доказали неприемлемость схемы Джонсона–Онака и перспективность использования дифракционных решеток с тороидальным профилем поверхности в схемах Пашена– Рунге и Роуланда. Научно-исследовательская работа на спектрографе высокого разрешения даст возможность получать сведения об ультрафиолетовых спектрах ярких звезд, в которых содержатся основные спектральные линии тяжелых элементов. Вышеуказанные наблюдения важны для изучения особенностей строения, химического состава и эволюции звездного веще­ства во Вселенной. Группы астрофизиков, осуществляющие деятельность на территории Крымского полуострова, а также в Киеве, получат первоклассные данные для изучения химического состава звезд разных возрастов, масс и светимости. В результате работы на спектрографе низкого разрешения астрономы НИИ «КрАО» получат современные данные о многих типах нестационарных звезд, их физике и эволюции, о свойствах вещества в ядрах ак­тивных галактик, где действуют малоизученные процессы мощного энерговыделения.

В комплексе аппаратуры для проведения исследований в ультрафиолетовой области спектра используется ультрафиолетовый спектрополяриметр низкого разрешения. Данный прибор предназначен для установки в фокальной плоскости космического телескопа Т–170М. Он позволяет измерять линейную и круговую поляризацию излучения космических источников с экстремальными физическими условиями в диапазоне длин волн от 115 до 365 нм [7, с. 35]. Механизмы излучения, характерные для этого диапазона, изучаются только с помощью внеатмосферных приборов. Программа поляриметрических наблюдений с космического аппарата включает исследования таких объектов: галактики с активными ядрами, источники гамма- и рентгеновского излучения, новые и сверхновые звезды, магнитные белые карлики, взаимодействующие двойные системы с сильными магнитными полями, звезды с околозвездными пылевыми оболочками. Спектрополяриметрические наблюдения дадут ученым НИИ «КрАО» сведения о нетепловых процессах в активных галакти­ках, в различного рода плазменных космических телах и об отражающих свойствах тел Солнечной системы: планет, астероидов, комет. Проведение такого рода исследовательской работы даст возможность изучить пространственную структуру ультрафиолетовых источников, физические процессы в звездных атмосферах и межзвездной среде галактик, оценить напряженность и топологию магнитных полей, определить геометрические и физические параметры пылевых частиц в околозвездных оболочках и межзвездной среде. Использование рассчитанного спектрополяриметра для 1,7-метрового телескопа в эксперименте «Спектр-УФ» позволит проводить мониторинг исследуемых объектов с длительностью, на один-полтора порядка величины большей, чем на телескопе HST, что обеспечит значительный прогресс в изучении космических тел.

Астрофизическая обсерватория «Спектр-УФ» предполагает работу с круглосуточным графиком как в режиме непосредственной связи с Землей, так и в автономном режиме. В НИИ «КрАО» создается специализированный центр для получения и обработки научной информации. Для оперативной передачи данных из Центра дальней космической связи (г. Евпатория) в обсерваторию создается специальная радиорелейная линия. Обеспечивать связь между всеми научными приборами и служебными системами на борту космического аппарата, осуществлять предварительную обработку информации, записывать данные в память для их временного хранения и последующей передачи на Землю будет блок управления научных данных. По состоянию на первое десятилетие XXI ст. сотрудниками НИИ «КрАО» составлена научная программа исследований с помощью Т–170М: отобран ряд проблем физики звездных систем, межзвездной среды и тел Солнечной системы, а в ряде случаев – конкретные объекты наблюдения, которые следует провести в первую очередь. Также изготовлен первый экземпляр 1, 7 м ситаллового зеркала, которое отправлено в Москву для проведения виброиспытаний зеркала в оправе. Помимо вышеперечисленного проведены все необходимые расчеты, связанные с изготовлением оптики Т–170М: расчеты оптики самого телескопа и всех дополнительных оптических систем для технологического и аттестационного контроля; разработана методика обработки оптических поверхностей ионными пучками и начато создание специальной вакуумной установки для выполнения такой обработки оптики Т–170М.

В рамках подготовки международного эксперимента «Всемирная космическая обсерватория – Ультрафиолет» А.Е. Вольвачем проводится работа по составлению каталога звезд средних и малых масс с различными проявлениями активности солнечного типа. Это один из типов космических объектов, которые предполагают изучить астрономы НИИ «КрАО». Р.Е. Гершбергом, М.М. Кацовой, М.Н. Ловкой, А.В. Теребиж и Н.И. Шаховской в 1999 г. был составлен каталог таких звезд в виде электронного приложения к журнальной публикации, содержащий сведения о 462 объектах. В поисковой системе SIMBAD этот каталог получил обозначение GKL99 [3, с. 61]. По состоянию на 2013 г. сведения о звёздах с активностью солнечного типа существенно возросли. Поэтому возникла необходимость в создании обновленного источника астрономических данных. Составленный в результате анализа многочисленных оригинальных и обзорных публикаций каталог звёзд с проявлениями активности солнечного типа GTSh10 насчитывает 5535 объекта. Это число в 12 раз превосходит число объектов в GKL99.

Многочисленные запланированные НИИ «КрАО» исследования в ультрафиолетовой области спектра позволят дополнить сведения об астрономических объектах, уточнить из физические и химические характеристики. За период многолетней работы научно-исследовательского учреждения в области космических исследований, а именно в проекте «Спектр-УФ», сформирован высококвалифицированный научно-технический коллектив и организована техническая база для проведения дальнейших работ в этом направлении. Именно теоретические сведения и практические навыки, накопленные при разработке, изготовлении и эксплуатации станции «Астрон», позволили приступить ученым НИИ «КрАО» к более крупному эксперименту – созданию астрофизической станции «Спектр-УФ» с орбитальным космическим телескопом Т–170М.

1.Боярчук А. А. Оптическая система космического телескопа Т–170М / А.А. Боярчук, Н. В. Стешенко, В. Ю. Теребиж // Известия Крымской астрофизической обсерватории. – Научный, 2008. – Т. 104. – № 1. – С. 229–239.

2..Боярчук А. А. Проект «Спектр-УФ» / А.А. Боярчук, Б. М. Шустов, А. А. Моишеев, М. Е. Сачков // Вестник «НПО им. С. А. Лавочкина». – Химки: ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина, 2012. – № 4. – С. 64–73.

3. Вольвач А. Е. Участие НИИ «КрАО» в международных космических экспериментах «Спектр». Служба Солнца «KRIM» как сегмент всемирной наземно-космической сети мониторинга солнечной активности / А. Е. Вольвач, Р. Е. Гершберг, Н. Н. Степанян, А. В. Теребиж, А. А. Шляпников, Ю. Ф. Юровский // Космічні дослідження в Україні 2010–2012. – К., 2012. – С. 61–68.

4. Гершберг Р. Е. Космические исследования НИИ «КрАО» / Р. Е. Гершберг, Н. Н. Степанян, Н. В. Стешенко // Известия Крымской астрофизической обсерватории. – Научный, 2008. – Т. 104. – № 5. – С. 100–103.

5. Гершберг Р. Е. Проект космического эксперимента «Спектр-УФ» / Р. Е. Гершберг, А. М. Зверева, П. П. Петров, В. И. Проник, Н. В. Стешенко // Космічна наука і технологія. – К., 1995. – Т. 1. – № 1. – С. 47–55.

6. Гершберг Р. Е. 1, 7-метровый космический телескоп для изучения ультрафиолетового излучения небесных тел – проект «Спектр-УФ» / Р. Е. Гершберг, Л. В. Дидковский, А. М. Зверева, Н. В. Стешенко // Актуальные вопросы развития инновационной деятельности в государствах с переходной экономикой. – Симферополь, 2001. – С. 18–21.

7. Гершберг Р. Е. Астрофизические эксперименты / Р. Е. Гершберг, Н. Н. Степанян, Н. В. Стешенко // Космічні дослідження в Україні 2002–2004. – К., 2004. – С. 34–39.

8. Теребиж В. Ю. Роуландовский спектрограф в проекте космического телескопа «Спектр-УФ» / В. Ю. Теребиж // Известия Крымской астрофизической обсерватории. – Научный, 2006. – Т. 102. – С. 129–146.

Проведення спостережень в ультрафіолетовому діапазоні спектра астрономи НДІ «КрАО» успішно здійснюють більше 50 років. За цей період вчені підтвердили високу значимість досліджень в ультрафіолетовому діапазоні, що надають унікальні можливості для вивчення міжгалактичного середовища, для розвитку сучасної астрофізики. Спираючись на репрезентативні джерела, можемо стверджувати, що науковці НДІ «КрАО» довели необхідність діагностування спостережуваної речовини у Всесвіті методами ультрафіолетової спектроскопії.

Наприкінці ХХ ст. виникла потреба у створенні космічної обсерваторії, яка дозволяла проводити науково-дослідну роботу в недоступній для спостережень із земної поверхні ультрафіолетовій ділянці спектра. Дане питання вимагало рішення, оскільки програма наукових спостережень космічного телескопа ім. Хаббла (HST) була надзвичайно перевантажена заявками астрономів США, а для представників інших країн вихід на телескоп значною мірою утруднений. До того ж термін активного існування HST на орбіті визначений до 2015–2017 рр. [ 2, с. 65 ]. Астрономи зіткнулися з проблемою доступу до ультрафіолетового діапазону, так як найбільші космічні агентства не припускали проведення досліджень в даній ділянці спектра після завершення роботи на орбіті HST. Саме з перерахованих вище причин проект «Спектр-УФ» (міжнародна назва «Всесвітня космічна обсерваторія – Ультрафіолет») отримав підтримку з боку міжнародного співтовариства і послужив основою для розвитку міжнародної кооперації.

Проект «Спектр-УФ», який стартував у 1988 р, спрямований на створення універсальної довгострокової орбітальної астрофізичної обсерваторії на базі космічного апарата-модуля «Спектр», розробленого в науково-виробничому об'єднанні ім. С.А. Лавочкіна (НВО ім. С.А. Лавочкіна), для роботи в недоступній для спостережень із земної поверхні ультрафіолетовій ділянці спектра. Космічний модуль «Спектр» дозволив за допомогою ракети-носія вивести на орбіту до 300 тис. км телескоп діаметром 1,7 м із загальною вагою наукового обладнання до 2, 5 тонн [ 4, с. 103 ]. Даний проект універсальний і в високотехнологічне XXI ст. Апарат припускали максимально точно орієнтувати і стабілізувати, що відігравало значну роль у проведенні астрофізичних досліджень. Виведення телескопа на високоапогейну орбіту з періодом в 7 діб виключило шкідливий вплив радіаційних поясів Землі на роботу електронних систем і забезпечить тривалий термін проведення експерименту. Здійснення експерименту на значній відстані від Землі дасть можливість проводити спостереження з багатогодинними експозиціями, недоступними для найбільшого космічного телескопа HST. Серед розроблюваних світовими вченими на найближчі десять років космічних приладів для ультрафіолетової області довжин хвиль «Спектр-УФ» стоїть поза конкуренцією як за кількістю зібраного випромінювання телескопом, так і за широтою завдань, які будуть доступні для вирішення за допомогою цієї обсерваторії.

Науковцями НДІ «КрАО» у відділах фізики Сонця, фізики зірок і галактик висувалися і обґрунтовувалися наукові завдання, у відділі експериментальної астрофізики проектувалися прилади, а безпосередньо в оптичній і механічній майстернях створювалася унікальна космічна апаратура. В рамках міжнародного проекту науково-дослідна установа вирішує наступні завдання:

– розрахунок, участь у виготовленні, атестації і збірці оптики телескопа Т-170м;

– розробка камери поля, наукове та технологічне обґрунтування експерименту;

– експертна оцінка незалежних пропозицій з цих питань інших учасників експерименту;

– участь у збірці і випробуваннях наукового обладнання, наземних випробуваннях всього комплексу;

– участь у складанні і проведенні технологічних випробувань апарата на орбіті і в складанні наукової програми експерименту [ 4, с. 103 ].

Основний прилад – телескоп Т-170м діаметром 1,7 м – призначається для дослідження астрономічних об'єктів в ультрафіолетовому діапазоні спектра з довжиною хвилі 912–3500 Å з борту космічного апарату «Спектр-УФ». До оптичної техніки додається супутній комплекс наукової апаратури, що включає спектрограф високого, середнього та низького розділення, спектрограф з високою щілиною, спектрополяриметр і камеру поля. Спочатку планувалося створення і використання телескопа Т-170. Однак після виключення з попередньої версії проекту «Спектр-УФ» лаймановських спектрометрів і їх заміни на роуландовські спектрографи, що включають два додаткові канали з підвищеним спектральним розділенням, схема телескопа Т-170 була переглянута і замінена схемою приладу Т-170м.

Телескоп Т-170м створюється як універсальний прилад для реєстрації ультрафіолетового випромінювання різних небесних тіл. В основу його механічної конструкції закладені технічні рішення, апробовані в експерименті «Астрон». Як оптичну схему Т-170м вчені НДІ «КрАО» вибрали класичну дводзеркальну схему Річі-Кретьєна з діаметром головного дзеркала 1, 7 м і відстанню між вершинами головного і вторинного дзеркал 3, 5 м [ 5, с. 51 ]. При фокусній відстані оптичної системи 17 м масштаб зображення в його фокальній площині становить 82 кутових секунди на 1 міліметр [ 6, с. 19 ]. При виготовленні дзеркал доведення оптичних поверхонь проводилося реалізованим в НДІ «КрАО» методом іонної обробки у вакуумі. Застосування такої технології дозволило отримати високу точність форми оптичної поверхні із середнім квадратичним відхиленням від розрахункової поверхні не більше 100 А, що на порядок менше найкоротшої робочої довжини хвилі в експерименті. Головне увігнуте гіперболічне дзеркало має товщину 10 см і форму рівнотовшинного меніска. Такі характеристики дозволяють здійснювати корекцію форми дзеркала на орбіті, для чого в НДІ «КрАО» проводилася розробка спеціального технологічного оснащення телескопа і математичного забезпечення цього процесу. Центральна частина дзеркала має отвір близько 660 мм. Оптична система ретельно продумана вченими НДІ «КрАО». Обидва дзеркала Т-170м забезпечені блендами, які разом зі спеціальною косозрізаною блендою, яка встановлювалась в робочому положенні перед тубусом після виведення апарата на орбіту, значно послаблюють розсіяне сонячне, місячне і земне світло. Робочі поверхні оптики телескопа покриті алюмінієм і фтористим магнієм, що забезпечує ефективну роботу оптичної схеми аж до 900 Å.

Для коректної роботи всієї системи апаратури використовується система наведення і стабілізації. Стабілізація всього космічного апарату здійснюється з точністю до 2 хв. В рамках експерименту «Спектр-УФ» застосована на практиці автономна система гідірування, тобто точного позиціонування телескопу за опорними зірками. При зникненні зображення досліджуваного об'єкта з вхідної діафрагми реєструючої апаратури в невеликих межах – до 20 кутових секунд – ця система утримує його в заданому місці фокальної площини з точністю 0,2 кутових секунди за допомогою відповідного повороту вторинного дзеркала по двох осях навколо так званої нейтральної точки [5, с. 51]. Така система тонкого гідірування вперше в космічному експерименті була реалізована в експерименті «Астрон». Згідно з репрезентативними даними при роботі автономної системи гідірування в зазначеному діапазоні якість зображення практично не погіршується.

Оскільки телескоп Т-170м призначається для проведення орбітальних спостережень в ультрафіолетовому діапазоні спектра 912–3500 Å, то при його виведенні на орбіту і при подальшій його роботі зміни навколишніх умов неминучі, а саме величини прискорення і температури. Ці кореляції істотно впливають і на оптичну систему телескопа, викликаючи деформацію головного дзеркала. З цієї причини Р.Е. Гершберг, А.М. Звєрєвою, П.П. Петровим, В.І. Проник і Н.В. Стешенко розроблений блок контролю оптики і з його допомогою періодично проводилися відповідні вимірювання для усунення можливих порушень. Пристрій повинен відповідати вимогам компактності і надійності. Таким задовольняв блок контролю оптики у вигляді невеликої маски з отворами – діафрагми Гартмана, вміщеній у збіжному пучку світла поблизу фокусу телескопа. Детектор світла, розташований по іншу сторону від фокусу, реєстрував систему плям, по якій і відновлювалась інформація про викривлення хвильового фронту [ 1, с. 237 ]. Важливе достоїнство такого технічного рішення полягає у відсутності додаткової оптики. Науковими співробітниками НДІ «КрАО» виконані необхідні аналітичні розрахунки, з'ясовані характерні параметри блоку контролю оптики, проведено комп'ютерне моделювання системи, розроблено програмне забезпечення для швидкого аналізу даних. Використання блоку контролю оптики дозволить виміряти залишкові аберації, пов'язані з неповною юстировкою телескопа, і оцінити всі відхилення від норми.

За декілька останніх десятиліть вітчизняними вченими доведена універсальність проектованого ультрафіолетового телескопа Т-170м. Вона полягає у вирішенні за допомогою розробленої оптичної системи різноманітних астрофізичних завдань: вивчення точкових і протяжних об'єктів, отримання прямих зображень таких об'єктів та їх спектрів. Зафіксовані детальні спектри яскравих об'єктів дадуть можливість досліджувати хімічний склад і структуру зоряних атмосфер, тоді як спектри з низьким розділенням дозволять оцінити фізичні умови і характер руху в атмосферах більш слабких зірок і в далеких зоряних системах.

Для вирішення досить широкого кола завдань використовується цілий комплекс апаратури, яка аналізує і реєструє випромінювання, зібране оптичною системою Т-170м. Така апаратура складається з камери поля для отримання прямих зображень і двох комплексів спектральних приладів і розташована в інструментальному відсіку космічного апарату. Камера поля встановлена ​​на осі телескопа наземного комплексу експерименту «Спектр-УФ», де витягується найкраще зображення. У схемі, що розробляється в НДІ «КрАО» та Інституті астрономії РАН, передбачається два режими: в одному будується пряме зображення області неба діаметром близько 4 хв, що дається телескопом Т-170м з зазначеним вище масштабом, у другому – з 10-кратним збільшенням будується зображення окремих, найбільш цікавих об'єктів [ 5, с. 53 ]. Камера поля забезпечена набором світлофільтрів для реєстрації зображень в обраних спектральних смугах. Отримуючи прямі знімки на камері поля, дослідники отримають можливості вивчення космічних об'єктів з неперевершеним кутовим розділенням [ 6, с. 19 ].

У фокальній площині телескопа по обидві сторони від його осі на відстанях 5 см розташовані вхідні щілини спектральних приладів. Ультрафіолетовий спектр яскравих об'єктів можна реєструвати в одному з двох спектрографів високого розділення: один з них працює в діапазоні довжин хвиль від 1150 до 1800 Å, інший – від 1800 до 3500 Å [ 5, с. 53 ]. Розробка і розрахунки для спектрографів помірного та низького розділення для ультрафіолетового діапазону в рамках проекту «Спектр-УФ» проводилися в різні роки рядом вчених НДІ «КрАО»: В.Ю. Теребіж у 1992 р, Р.Е. Гершберг, Д.Н. Рачковський, А.В. Теребіж у 1996 р. [8, с. 130 ]. Також робота з цього питання велася в Інституті оптики і спектроскопії в м. Берлін. Після критичного розгляду запропонованих схем була обрана німецька модель, в якій враховано і пропозиції кримських розробників. Технічні та математичні обчислення співробітників обсерваторії носили розвідувальний характер. Дані репрезентативних джерел дозволяють стверджувати, що дослідники довели неприйнятність схеми Джонсона-Онако і перспективність використання дифракційних решіток з тороїдальним профілем поверхні в схемах Пашена-Рунге і Роуланда. Науково-дослідна робота на спектрографі високого розділення дасть можливість отримувати відомості про ультрафіолетові спектри яскравих зірок, в яких розташовуються основні спектральні лінії важких елементів. Вищевказані спостереження важливі для вивчення особливостей будови, хімічного складу і еволюції зоряної речовини у Всесвіті. Групи астрофізиків, які здійснюють діяльність на території Кримського півострова, а також у Києві, отримають першокласні дані для вивчення хімічного складу зірок різного віку, мас і світності. В результаті роботи на спектрографі низького розділення астрономи НДІ «КрАО» отримають сучасні дані про різні типи нестаціонарних зірок, їх фізику та еволюцію, про властивості речовини в активних ядрах галактик, де протікають маловивчені процеси потужного енерговиділення.

У комплексі апаратури для проведення досліджень в ультрафіолетовій області спектра використовується ультрафіолетовий спектрополяриметр низького розділення. Цей прилад призначений для установки в фокальній площині космічного телескопа Т-170м. Він дозволяє вимірювати лінійну і кругову поляризацію випромінювання космічних джерел з екстремальними фізичними умовами в діапазоні довжин хвиль від 115 до 365 нм [ 7, с. 35 ]. Механізми випромінювання, характерні для цього діапазону, вивчаються тільки за допомогою позаатмосферних приладів. Програма поляриметричних спостережень з космічного апарату включає дослідження таких об'єктів: галактики з активними ядрами, джерела гамма- та рентгенівського випромінювання, нові і найновіші зірки, магнітні білі карлики, взаємодіючі подвійні системи з сильними магнітними полями, зірки з навколозоряними пиловими оболонками. Спектрополяриметричні спостереження дадуть вченим НДІ «КрАО» відомості про нетеплові процеси в активних галактиках, в різного роду плазмових космічних тілах і про відбиваючі властивості тіл Сонячної системи: планет, астероїдів, комет. Проведення такого роду дослідної роботи дасть можливість вивчити просторову структуру ультрафіолетових джерел, фізичні процеси в зоряних атмосферах і міжзоряному середовищі галактик, оцінити напруженість і топологію магнітних полів, визначити геометричні та фізичні параметри пилових частинок у навколозоряних оболонках і міжзоряному середовищі. Використання розрахованого спектрополяриметра для 1,7-метрового телескопа в експерименті «Спектр-УФ» дозволить проводити моніторинг досліджуваних об'єктів з тривалістю на один-півтора порядки величини більшою, ніж на телескопі HST, що забезпечить значний прогрес у вивченні космічних тіл.

Астрофізична обсерваторія «Спектр-УФ» передбачає роботу з цілодобовим графіком як в режимі безпосереднього зв'язку з Землею, так і в автономному режимі. У НДІ «КрАО» створюється спеціалізований центр для отримання та обробки наукової інформації. Для оперативної передачі даних з Центру далекого космічного зв'язку (м. Євпаторія) в обсерваторію створюється спеціальна радіорелейна лінія. Забезпечувати зв'язок між всіма науковими приладами і службовими системами на борту космічного апарату, здійснювати попередню обробку інформації, записувати дані в пам'ять для їх тимчасового зберігання і подальшої передачі на Землю буде блок управління наукових даних. Станом на перше десятиліття XXI ст. співробітниками НДІ «КрАО» складена наукова програма досліджень за допомогою Т-170м: відібрано низку проблем фізики зоряних систем, міжзоряного середовища і тіл Сонячної системи, а в окремих випадках – конкретні об'єкти спостереження, які слід вивчити в першу чергу. Також виготовлений перший примірник 1,7 м ситалового дзеркала, яке відправлено до Москви для проведення вібровипробування дзеркала в оправі. Крім перерахованого вище проведені всі необхідні розрахунки, пов'язані з виготовленням оптики Т-170м: розрахунки оптики самого телескопа і всіх додаткових оптичних систем для технологічного та атестаційного контролю; розроблена методика обробки оптичних поверхонь іонними пучками і розпочато створення спеціальної вакуумної установки для виконання такої обробки оптики Т-170м.

В рамках підготовки міжнародного експерименту «Всесвітня космічна обсерваторія – Ультрафіолет» А.Є. Вольвачем проводиться робота по складанню каталогу зірок середніх і малих мас з різними проявами активності сонячного типу. Це один з типів космічних об'єктів, які планують вивчити астрономи НДІ «КрАО». Р.Є. Гершберг, М.М. Кацовою, М.Н. Ловкою, А.В. Теребіж і Н.І. Шаховською в 1999 р. складено каталог таких зірок у вигляді електронного додатка до журнальної публікації, що містила відомості про 462 об'єкта. У пошуковій системі SIMBAD цей каталог отримав позначення GKL99 [ 3, с. 61 ]. Станом на 2013 р. відомості про зірки з активністю сонячного типу істотно зросли. Тому виникла необхідність у створенні оновленого джерела астрономічних даних. Складений в результаті аналізу численних оригінальних і оглядових публікацій каталог зірок з проявами активності сонячного типу GTSh10 налічує 5535 об'єкта. Це число в 12 разів перевершує число об'єктів в GKL99.

Численні заплановані НДІ «КрАО» дослідження в ультрафіолетовій області спектра дозволять доповнити відомості про астрономічні об'єкти, уточнити їх фізичні та хімічні характеристики. За період багаторічної роботи науково-дослідної установи у галузі космічних досліджень, а саме в проекті «Спектр-УФ», сформований висококваліфікований науково-технічний колектив і організована технічна база для проведення подальших робіт у цьому напрямі. Саме теоретичні відомості та практичні навички, накопичені при розробці, виготовленні та експлуатації станції «Астрон», дозволили приступити вченим НДІ «КрАО» до більш великого експерименту – створення астрофізичної станції «Спектр-УФ» з орбітальним космічним телескопом Т-170м.

Дата добавления: 2015-10-21