Новости

19.03.2011 00:00

Небесный "МАСТЕР"

Современные телескопы смогут заглянуть в историю Вселенной. О российских достижениях в космической оптике рассказал "Голосу России" профессор МГУ Владимир Липунов.

Гость программы "Космическая среда" - Владимир Михайлович Липунов, профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии МГУ имени Ломоносова.


Оптика на страже неба

 

Астрономия XXI века – не только фундаментальная наука, но и наука по применению самых передовых технологий в области наблюдений. Телескопы давно перестали быть только оптическими инструментами, теперь человеку доступен полный спектр космических излучений. В современном телескопе, махине весом с паровоз, которая движется точнее секундной стрелки часов, соединили высокоточную оптику и механику, самые чувствительные приемники и мощнейшие средства обработки информации.

Говорит Анатолий Засов, профессор МГУ: "Двадцатый век очень сильно изменил астрономию. Пришла современная техника. Может быть, для многих это будет откровением, но те телескопы, которые делают для профессиональной астрономической работы, не предназначены для того, чтобы в них смотрели. Большую часть космических объектов, которые изучают в телескопы, в эти же самые телескопы увидеть невозможно".

Продолжает Валерий Власюк, заместитель директора астрофизической обсерватории РАН: "Той экзотики, которая была раньше, ночных наблюдений у окуляра уже давно нет. Все полностью отдано на откуп электронике и компьютерам".

Сегодня уже никого не удивишь телескопом-роботом, способным не только самостоятельно вести наблюдения за небесными телами, но и фиксировать результаты. Своя сеть автоматизированных телескопов существует и в России. Мобильная астрономическая система телескопов-роботов (сокращенно "МАСТЕР") создана при участии астрофизиков Государственного астрономического института имени Штернберга. Система работает практически на всей территории нашей страны - от Кисловодска на Кавказе до Благовещенска на Дальнем Востоке.

Рассказывает Евгений Горбовский, один из создателей системы "МАСТЕР", аспирант МГУ: "Нашему телескопу не нужен наблюдатель, однако кто-то из сотрудников каждую ночь дежурит на случай нештатной ситуации. Сейчас все делается автоматически - начиная с открывания крыши, выведения телескопа, съемки, обработки кадров... Также он сам планирует программу наблюдения, то, что он будет снимать. Раньше многое из этого приходилось делать вручную".

Эта система позволила ученым почти круглосуточно наблюдать в небе над Россией объекты самой разной природы, объединенных своей быстрой переменностью - от искусственных спутников до гамма-всплесков. Последние интересны не только своей быстротечностью, хотя их жизнь длится всего несколько секунд. Изучение гамма-всплесков и сверхновых звезд, как надеются астрофизики, позволит ответить на фундаментальные вопрос о происхождении Вселенной.

Говорит Сергей Попов, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга: "Когда появилась Вселенная, в ней успел образоваться только водород и гелий. Все остальные элементы образовались позже в звездах. Это означает, что каждый атом когда-то побывал внутри какой-то звезды, причем большая часть из них побывала внутри сверхновых. Поэтому очень хочется понять, откуда это все появилось".

В планах у создателей российской системы телескопов-роботов - сделать ее по-настоящему глобальной. Ведутся переговоры об открытии станций сети "МАСТЕР" на одном из испанских Канарских островов и в Антарктиде.

 

Интервью

 

Кулаковская: Здравствуйте! В этот раз мы поговорим о наблюдении за небом над Россией. Этой зимой в Благовещенске установили последние из пяти автоматических телескопов сети "МАСТЕР". Это мобильная астрономическая система телескопов-роботов, которую создали астрофизики Государственного астрономического института имени Штернберга при участии ряда других организаций. Теперь от подмосковной деревни Востряково до Амурской области астрономы могут спать совершенно спокойно – за звездами ночь напролет следят телескопы-роботы.

О том, каким тернистым был путь в русское небо, как в непростых девяностых на коленях собирали первый телескоп, нам нас скажет профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии МГУ Владимир Липунов. Кстати, ученые не намерены останавливаться на достигнутом, в их планах установка следующего телескопа в Антарктиде, а дальше – на Канарских островах.

Владимир Михайлович, понятно, что строительство, установка и обслуживание телескопов – мероприятия довольно затратные. Каково положение с финансированием фундаментальной науки в России всем известно. Я знаю, что на первом этапе все делалось на частные пожертвования, и только недавно система получила государственную поддержку. Расскажите, пожалуйста, кто принимал участие в создании этой системы?

Липунов: Если взять первый этап, то это были сотрудники, студенты Астрономического института имени Штернберга. Нам помогал спонсор, даже лучше сказать, меценат. Мы делали первый телескоп на подмосковном участке одного из наших сотрудников.

Кулаковская: Прямо на даче?

Липунов: Часть наших сотрудников живет под Москвой. Это был его собственный дом. Александр Крылов в Домодедовском районе соорудил такое место, куда можно было поставить наш телескоп. Мы сделали это еще в 2002 году и шесть лет варились внутри себя.

Конечно, мы были не первыми, потому что мир, особенно развитые страны (в первую очередь США), стал строить такие телескопы в конце ХХ века. Конец девяностых годов - это начало в мировом развитии. Прошло буквально два-три года, и мы тоже приступили к этим вещам. Главная проблема - это наша бедность в то время. Надо сказать, что матрица, которая там применяется... ПЗС-матрица – это некое устройство. Сейчас у каждого есть "мыльница" - электронный фотоаппарат, а это профессиональный фотоаппарат. Тогда он стоил около 50 тысяч долларов.

В нашем институте была очень маленькая матрица, а нам нужна была самая большая. Нам ее подарили, а все остальное было делом ума. Робот-телескоп – это только часть оборудования. Нужен телескоп с большим полем зрения, потому что все это – поисковые телескопы. Самое главное – это математический софт, который создается аспирантами, студентами. Такая ситуация продолжалась до 2008 года, но наконец мы пробили эту стену. Государство, в первую очередь Московский и Уральский университеты, выделило деньги на строительство таких роботов. А математическое обеспечение, в сущности, было уже готово.

Кулаковская: Что изучает система "МАСТЕР"? Какие результаты уже получены?

Липунов: Вообще, роботы произвели настоящую революцию в астрономии. Робот не просто снимает изображение, он его еще и обрабатывает. Эта задача была невыполнима в прошлом веке. Тогда было много телескопов очень широкого поля, которые могли снимать небо. Снимали, как правило, на фотопластинки. Но эти фотопластинки складывались в так называемой стеклянной библиотеке.

Революция по трем пунктам - Интернет, компьютеры и быстрые ПЗС-матрицы – привела к тому, что сейчас мы за несколько дней можем делать то, на что в прошлом веке тратилось несколько десятилетий. Скорость получения данных тоже возросла примерно в 20 раз. Электронно-цифровые ПЗС-матрицы, или, как их называют, профессиональные фотоаппараты, гораздо более чувствительны, чем пленки или фотопластинки. К тому же, они быстрее работают и сразу дают изображение в "цифре". Вы можете накопить кучу изображений, но они так и будут лежать.

Как только заработали эти роботы, выяснилось, что наша Вселенная живет. Живет в масштабах времени – каждую долю секунды, каждый час и минуту на небе появляется что-то новое, или что-то исчезает. Раньше это совершено выпадало из поля зрения астрономов. Я помню свое детство, когда я был любителем астрономии. Тогда люди долго изучали, может ли, например, какая-нибудь галактика изменить свой блеск за 10 лет. А сейчас мы знаем, что в центрах галактик есть взрывы, которые за недели, за дни… Более того, есть взрывы, длящиеся несколько секунд.

Кулаковская: Для чего в практическом приложении нужны исследования объектов, например, гамма-всплесков самых мощных взрывов во Вселенной, существование которых длится несколько секунд?

Липунов: Именно с введением роботов удалось понять, что гамма-всплески сопровождаются мощным оптическим излучением. То есть, это излучение настолько мощное, что для регистрации такого взрыва, произошедшего на другом конце Вселенной (на расстоянии более 120 миллиардов световых лет) нужен всего лишь небольшой телескоп, диаметром несколько десятков сантиметров.

Лет 20 назад вы могли бы спросить у любого астронома, что нужно для исследования таких далеких глубин космоса, края Вселенной. Был нужен огромный телескоп диаметром 10-20 метров. Сейчас американцы и европейцы строят телескопы по 30 метров. Благодаря тому, что есть очень мощные явления, достаточно небольшого телескопа, но он должен быть "умным". Он должен успеть навестись на заранее неизвестное место в неизвестном направлении. При этом, время тоже совершенно неизвестно.

Это мобильные телескопы. Идет роботизация, и человек уходит от телескопа. Я в шутку называют телескопы прошлого "биороботами", потому что около телескопа все время был человек, даже около автоматизированных. Автоматизированные телескопы появились еще в 1960-1970 годы, но они всегда требовали человека, который бы сидел рядом с ними, набивал координаты, следил за переводом. Тем более что изображения никогда не обрабатывались в реальном времени. В тех телескопах была биологическая часть – астроном.

Сейчас человек может не подходить к телескопу в течение нескольких ночей – инструмент все будет делать сам. Это инновационная научно-техническая задача, которая была признана и в нашем университете. Весь наш огромный проект перспективных научных разработок и научного развития МГУ одобрен на правительственном уровне. Развитие глобальной сети роботов-телескопов находится там отдельным пунктом.

Кулаковская: Помимо решения фундаментальных проблем, сеть телескопов "МАСТЕР" способна проводить мониторинг ближнего космоса?

Липунов: В принципе, да. Конечно, мы занимаемся фундаментальной наукой. Это гамма-всплески. По-видимому, мы наблюдаем образование черных дыр на другом конце Вселенной. Это такие энергии, которые нельзя получить ни в лаборатории, ни на коллайдере. Это передовой край фундаментальной науки. Там мы ловим сверхновые звезды, открываем их, чтобы открывать темную энергию, и решаем много других проблем.

Насчет прикладных задач. Дело в том, что, когда мы снимаем небо, то туда попадает то, что попадает. Околоземное пространство сейчас заполнено телами искусственного происхождения. Некоторые из них управляются, а некоторые – нет. Мы не занимаемся этим специально, хотя никакого труда перепрограммировать наши телескопы именно на эти объекты не составляет. Более того, в первое время в наших наблюдениях эти объекты нам вообще мешали – их очень много. На орбите их десятки тысяч, и все они – неправильной формы. Они иногда вспыхивают также, как гамма-всплески. Получается, что мы ищем далекий взрыв на другом конце Вселенной, а это оказывается обломком американского разведывательного спутника. Конечно, это сбивает с толку.

Волей-неволей нам пришлось обучать наш компьютер. В этот телескоп загружены все знания о космосе, которыми обладают астрономы. Каждый объект – звезда, галактика, астероид, комета - находится в памяти этого компьютера, и он сам обновляет информацию из Интернета, сам ходит по Сети и ищет данные, как поисковик. Появился новый астероид – он загружает его в свою память. Когда он сравнивает свое внутреннее представление о Вселенной с тем, что он получил, он ищет "две разницы". Как только он видит объект, которого нет в каталоге, он сообщает нам об этом, дает сигнал – мол, братцы-астрономы, я что-то нашел, гляньте, может, это сверхновая.

У нас есть градация вещей. Пока что окончательный вывод о том, что открыл телескоп, делает все-таки человек. Прибор предлагает человеку сведения, и я сам и наши студенты и аспиранты в Москве можем спокойно анализировать данные, полученные в Благовещенске. Наша самая дальняя восточная точка находится на Байкале, на Урале.

Кулаковская: Сколько телескопов в системе?

Липунов: Возьмем отдельно наш старенький подмосковный телескоп, который был собран на коленях. Сейчас есть уже заводской, выпускаемый отечественным предприятием, но в нем есть и какие-то зарубежные запчасти. В Кисловодске, на Урале, на Байкале и в Благовещенске есть четыре системы, на каждом висят по две трубы. Телескоп с виду выглядит очень интересно.

Кулаковская: Расскажите подробнее.

Липунов: Все астрономические цифровые фотоаппараты черно-белые. Чтобы получить цветной снимок, нужно поставить перед этим фотоаппаратом фильтр – синий, красный, зеленый или желтый. Потом надо сложить эти снимки и посмотреть цветной снимок. Это очень важно, потому что это так называемая информация о спектре объекта. Так вот, если явление длится несколько десятков секунд, то у вас нет времени перебрасывать эти фильтры. Поэтому мы повесили две трубы и снимаем сразу в двух фильтрах.

Наш телескоп имеет одну особенность: если ему надо навестись на короткий объект, он сводит трубы параллельно, но ставит разные фильтры. Это как телевизоры раньше: сначала они были черно-белыми, потом стали цветными. Наш телескоп – единственный в своем классе в мире. Американцы стали строить телескоп чуть раньше, но черно-белый. Второй телескоп в ту конструкцию некуда втиснуть. А наш телескоп сразу цветной.

В сентябре прошлого года мы поймали гамма-всплеск, правда, не в цвете, а в поляризации. Например, для тех, кто любит 3D игрушки... Игрушки – это одно, а 3D-телевидение – другое. Объемное телевидение иногда делается за счет поляризации. Любой свет может быть поляризован, и свет этого гамма-всплеска – тоже. Нам удалось впервые в мире наблюдать в поляризованном свете такой гамма-всплеск в сентябре прошлого года.

Кулаковская: Владимир Михайлович, а правда, что сотрудники, которые находятся, например, в Иркутске могут по предварительной договоренности управлять телескопами, расположенными на Урале?

Липунов: Конечно, и это большой плюс. Астроном прошлого века был человеком неприятным для семьи. Ночью он не спал, и его никогда не было дома, потому что он сидел на телескопе. Наконец-то это прошло. Когда мы стали наблюдать несколько лет назад, то если у нас день, а телескоп словил гамма-всплеск, то мы все обрабатываем. Потом у нас ночь, и мы спим. Но зато проснулись люди в Благовещенске или Иркутске. Интернет позволяет получить информацию из любой точки.

Раз вы подключили свой инструмент к Интернету, то любой человек на земном шаре может получить информацию, если он не спит. Когда у нас ночь, могут не спать в Благовещенске. Они анализируют информацию и, более того, могут принимать решения. Мы смотрим все с утра и читаем научные телеграммы.

Кулаковская: Владимир Михайлович, я знаю, что вы принимали участие в переговорах о возможности установки телескопа сети "МАСТЕР-2" на одном из Канарских островов в Испании. Также существуют планы по установке телескопа в Антарктиде. Как скоро первая российская система может стать глобальной?

Липунов: Как раз сейчас я занимаюсь этим вопросом. Россия – огромная страна, в ней 9 часовых поясов. Уже зимой мы практически непрерывно смотрим на небо. Но как только наступает весна, которую все ждут и радуются ей, у нас портится настроение, потому что у нас начинаются разрывы. В Благовещенске солнце не заходит, и получается, что и у на, и у них светло.

Если вы хотите мониторить небо постоянно, то вы должны поставить телескопы как можно дальше и с запада, и с востока. Наша сеть должна стать глобальной. Сейчас мы подписываем договор с Канарским астрофизическим институтом об установке нашего телескопа на острове Тенерифе. Там есть международная обсерватория, много европейских, американских, канадских телескопов. Русского телескопа пока не было. По-видимому, мы будем первыми, надеюсь, что в течение этого года. Когда я говорю, что мы ставим на Канарах, все говорят, мол, мы тоже хотим помогать вам. Я говорю: "Где же вы были, когда мы в "минус" 20 крутили гайки в Тункинской долине в Бурятии?".

Кулаковская: Установка оборудования дорогостоящая?

Липунов: Нет. Стоимость нашего телескопа составляет примерно полмиллиона долларов. Это небольшая часть. Испанцы готовы сотрудничать с нами. Это земля – мы ее не арендуем. Естественно, мы платим за Интернет, за 220 вольт. Там должен быть инженер. Робот роботом, но к нему надо иногда подходить, потому что периодически компьютер "падает", надо подкрутить какие-то гайки, что-то протереть. Иногда из Африки приносит песочек, когда на Канары дует ветер из Сахары.

Будет какое-то обслуживание, но это небольшие деньги – порядка 9 тысяч евро в год. Результаты, которые мы получаем и возможности, благодаря тому, что софт у нас практически бесплатный… Его шесть лет писали наши ребята в подмосковной обсерватории. Вообще, во всем этом проекте, пожалуй, самое важное – это софт.

Кулаковская: И все это бескорыстно?

Липунов: Это была научная работа. Трудно было удержать ребят – это программисты высокого уровня. Их можно было заманить только какой-нибудь интересной задачей. Например, гамма-всплески – это одна из самых фундаментальных проблем, которой сейчас занимаются. Передовые страны тратят около миллиарда долларов в год на их исследование.

Надо сказать, что гамма-всплески хотя и были открыты американцами, но фактически советские ученые в Институте космических исследований в начале 1970 годов тоже видели эти гамма-всплески. Советский Союз в 1970-1980 годы был лидером в изучении гамма-всплесков, но на уровне того времени. Мы летали к Венере, и там стояли гамма-детекторы. Мы ловили гамма-всплески лучше, чем все просвещенное человечество.

Кулаковская: Сейчас нам удастся восстановить свои позиции?

Липунов: В прошлом году в декабре в Благовещенске заработала последняя станция нашей сети, и сейчас мы захватили лидирующие позиции. Самое трудное заключается в следующем. Чем раньше вы навелись, тем более ценную информацию получили. Так вот, сейчас примерно 70 процентов гамма-всплесков - российские. Но это было зимой, когда у нас долгая ночь. К лету мы немножко потеряем эти позиции, но все равно будет примерно 20-30 процентов. Это огромный вклад довольно дешевого проекта в мировое исследование.

Кулаковская: Владимир Михайлович, а работы по установке вашего телескопа в Антарктиде?

Липунов: Мы рассматриваем этот вопрос. Это место хорошо тем, что вы можете спокойно поставить там свой телескоп на полгода, и не будет ни восходов, ни заходов – южная полярная ночь. Важно то, что мы не видим южное небо. Мы только слышали о созвездии Южного Креста… Или, например, как красивы Магеллановы облака! Но они внегалактические – это спутники нашей галактики, и все они видны на южном небе. Почему мы должны терять наблюдение за ними, тем более с нашим передовым оборудованием?

Есть наша станция "Мир", туда раз в год в ноябре отправляется теплоход. Нас уже приглашали туда. В минувшем ноябре мы не успели этого сделать потому, что заканчивали свои станции в Благовещенске. Единственное, что пугает, так это "минус" 60-80 градусов. Но у нас есть опыт наблюдений в Прибайкалье.

Прошлой зимой в течение двух месяцев было "минус" 40, но нам удалось придумать ухищрения, чтобы все работало. Это не так просто. Например, телескоп автоматически открывает крышу. Солнце заходит, робот думает, что делать. Он смотрит на небо, у него есть "глаз". Облаков нет, небо ясное, надо открываться – он дает команду (мы шутим: мол, солнце зашло – крыша поехала). Открывается купол (у нас была разработана специальная сибирская крыша), а он не едет, потому что все червячные передачи не идут.

Мы придумали, что делать. Есть такие тепловые провода, которые греют. Их обматывали, подключали, и шел небольшой обогрев на 10-15 градусов. Все заработало прекрасно, и так мы пережили зиму. Правда, и наши, и иркутские студенты провели в таких суровых условиях три ночи. Эта долина находится в замечательном месте – это уже Бурятия, 50 километров южнее Байкала. Я тоже там побывал, и тоже в ноябре при "минус" 20 с ветром. Тогда мы клепали на ветру этот купол.

Это место страшноватое в том смысле, что там никого нет. Есть установка Иркутского ядерного института, так называемая ловля космических лучей (это фотоумножители, разбросанные по долине), коровы и бурятские фермеры. Но когда на небе Луна, там вообще никого нет, только наша одинокая установка. Но место замечательное, мне понравилось.

Кулаковская: Владимир Михайлович, было очень интересно узнать о вашем телескопе. Мы желаем вам успехов.

Липунов: Я надеюсь, что мы скоро порадуем всех новыми открытиями.

Кулаковская: Спасибо. Я напомню, что у нас в студии был профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии МГУ, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Липунов.


http://rus.ruvr.ru/radio_broadcast/6518329/47448166.html