В Карачаево-Черкесии, у станицы Зеленчукская можно проехать мимо длинного забора. Точнее он может показаться таковым, если не присматриваться за деревья. А если присмотреться, то окажется, что рядом уникальный, не имеющий мировых аналогов™ российский астрофизический инструмент: радиотелескоп РАТАН-600.
РАТАН — РАдиоТелескоп Академии Наук — это 588-метровое кольцо из 895 плоских металлических отражателей, высотой 11,4 метра. Он входит в состав Специальной астрофизической обсерватории РАН.
Об этом телескопе я читал еще в советском учебнике астрономии и, с тех пор, практически ничего о нем не слышал. К своему стыду, я был практически уверен, что раз ничего не слышно, значит тут все пришло в запустение и хорошо если вообще работает. На такие мысли наводило нынешнее состояние предка РАТАН-600 пулковского радиотелескопа БПР:
На нем все давно заросло и проржавело, поэтому были опасения и за РАТАН.
К счастью, экскурсия, организованная моими знакомыми из компании Intellect Tour помогли развеять заблуждения и убедить в беспочвенности опасений.
РАТАН-600 сияет, на фоне гор.
И безостановочно работает.
Даже когда не видно никакого движения — движется Земля, и она является той “монтировкой”, которая направляет телескоп.
РАТАН-600, в отличие от более известного Arecibo, не имеет цельной тарелки, и представляет собой антенну переменного профиля. Отклоняемые зеркальные панели-отражатели выступают в роли элемента условного параболоида, которые фокусирует принимаемые сигналы на передвижные отражатели. Радиометры, установленные на отражателях регистрируют сигналы.
Внутри кольца-отражателя по рельсам перемещается семь вторичных зеркал-облучателей: шесть плоских и одно коническое.
Еще есть дополнительный четырехсотметровый плоский отражатель.
Конический облучатель имеет самый инопланетный облик, поэтому его можно часто увидеть на иллюстрациях РАТАНа. В то же время, это самый поздний элемент системы, добавленный через десять лет после открытия радиотелескопа.
Благодаря нескольким облучателям, телескоп может вести наблюдения до семи объектов одновременно, но реально работает меньше. В то же время, работа ведется постоянно и, как пишут, число заявок только растет.
Проводятся на телескоп и экскурсии. Нам представилась возможность даже прокатиться на телескопе, точнее в кабине заркала-облучателя.
Поднявшись на крышу кабины можно лучше рассмотреть зеркало-облучатель.
Здесь же посмотреть на шеренгу радиометров, которые обеспечивают широкую полосу спектра регистрируемого излучения.
Внутри кабины уютно и буднично:
Скромное рабочее место исследователя Вселенной.За стеной — принимающее оборудование.
На стенах — мотивирующие картинки из National Geografic
Сегодня рабочее время распределяется следующим образом: 50% отведено на реализацию научных программ российских радиоастрономов, 30% занято в исследованиях САО РАН, оставшиеся 20% выделяются на иностранные заявки.
Изучает РАТАН практически всё, что только можно излучать в радиодиапазоне. Работает, в том числе, и в рамках проекта “Радиоастрон”.
Во времена своей молодости, и во время лунных затмений, радиотелескоп исследовал поверхность Луны на предмет аномалий. Результатам этой работы на сайте САО выделена одна страница, и самое интересное скрыто за двумя предложениями: Впервые зарегистрировано радиоизлучение на волнах 1.38 см и 2.7 см кратера Коперник на поверхности Луны. Результаты обработки свидетельствуют о росте температуры Луны в этом кратере до 70-100 К на глубине около 5-6 м.
О чем это говорит, к сожалению, не поясняется, поэтому нам остается только гадать, признак ли это недавнего или будущего вулканизма, залежи ильменита или просто инопланетная база спалилась. Кроме этого, я не слышал, чтобы отечественная наука как-то интересовалась кратером Коперник, может и зря, а может мало слышал.
Еще одно направление исследований — атмосферные. Регистрируя сигналы от постоянных космических радиоисточников, можно определять свойства атмосферы.
Солнце тоже — объект для изучения. Например на сайте САО можно найти характерную запись Режим "Зенит" — наблюдения Солнца на облучателе N6 с частью кольца планируются на 1998 год.
Впрочем, главное направление исследований — галактическая и внегалактическая радиоастрономия. Всё, что в космосе звенит, пищит или светится в сантиметровом радиодиапазоне представляет интерес для РАТАНа, впрочем видит он только то, что доступно из северного полушария.
Судя по эмоциональному описанию результатов работы РАТАН, больше всего ученых САО интересуют релятивистские выбросы микроквазаров — двойных систем в нашей Галактике, состоящих из большой звезды и черной дыры. Наблюдения за некоторыми из них ведутся десятилетиями, благодаря чему регистрируются циклические процессы в этих системах.
РАТАН может рассказать свою историю о роли женского труда в науке. Сейчас угол наклона вертикальных отражателей меняется автоматическими лебедками, по команде с центрального пульта. До 90-х же угол наклона 11-метровых панелей менялся вручную, при помощи ручных лебедок, которые поочередно крутила пара десятков сотрудниц САО АН СССР а позже РАН.
Мужчинам же доверяли менее ответственную работу операторов и электриков. Подобная практика позволяла наблюдать радиотелескопом штучные цели в течение суток, переход на автоматику позволил поднять производительность на два порядка.
Кстати, отклоненные на произвольные углы панели отражателя — это не какой-то секретный узкий диапазон, а просто отказавшая автоматика. Все-таки уследить за почти девятью сотнями приводов дело непростое, поэтому часть из них всегда на техобслуживании. Хотя навскидку таких панелей не более 5% поэтому существенных нарушений в работу телескопа вносить они не должны.
Покидал я радиотелескоп в приподнятом настроении, круто же — наука работает, но оставалось расстройство, слишком быстро всё закончилось. Не удалось заглянуть в операторскую. Не получилось пообщаться с учеными, услышать их самые свежие байки “Заглядываю я под эту туманность, а там...”
Надеюсь будет еще повод написать о результатах работы этого радиотелескопа.
Комментарии (59)
densss2
06.04.2016 09:11+8Спасибо, очень интересно!
//Не ожидал увидеть КДЕ4 на компьютере радиоастронома))
SeaJey
06.04.2016 10:24+1Интересно, какой дистрибутив линукса там стоит? И какой профильный софт.
Dair_Targ
06.04.2016 13:48В САО из того что я видел: red hat, scientific linux, gentoo, win7, mac. Debian — не помню, но вполне вероятно.
landy
07.04.2016 01:53+110 лет назад, преимущественно был RedHat когда он еще был бесплатен и т.к. это был один из первых дистрибутивов где появилась русская локализация (условно, танцы с бубном были «те еще»).
Gento — использовались на серверах (аля роутер).
Профильный софт? Ну малоизвестный научный, вроде работы с FITS данными, много чего написано «внутрях».
Не удивлюсь, если где то еще стоят Win95/98 на которых стоит написанная кем то давно программа обработки солнечных наблюдений (и никто не помнит толком как оно написано/работает), но оно ж работает.
motomichael
07.04.2016 18:50Кажется, был какой-то redhat. АСУ управления антенной собственного написания, на С. Софт для анализа данных тоже в основном пишут сами, в частности, на IDL (см. en.wikipedia.org/wiki/IDL_(programming_language). Коммерческие пакеты вроде бы массово не используются. Вот тут spbf.sao.ru/prognoz страница петербургского филиала САО, посвященная наблюдениям Солнца (это одно из основных направлений работы на телескопе), там есть кое-какие технические подробности.
Self_Perfection
06.04.2016 12:36Ничего удивительного. Физики и математики преимущественно на линуксах сидят.
Tarisper
08.04.2016 16:45А ведь действительно KDE, Я и не обратил внимание, пока ваш комментарий прочитал. Интересно, какой софт там запущен в научных целя, это готовое решение или самописное.
PS. Сайтом стоило бы заняться, а то часть ссылок битая (например, www.sao.ru/newsportal и in.sao.ru/misc/NIRo). Да и сам сайт устарел. Хоть я и понимаю, что за всё надо платить (оплата труда это хороший мотиватор), но мне кажется, что найдутся энтузиасты, которые будут готовы бесплатно, ради науки, поработать над сайтом.SeaJey
11.04.2016 14:01Предположу, что судя по generic-иконке в таскбаре и оформлению приложения, что-то самописное на Qt или PyQt.
Vjatcheslav3345
06.04.2016 10:24+2Сейчас модно анализировать всякие данные (часто используется для этого питон), может авторам астрономических статей тоже стоит взять это на вооружение, ведь открытые данные для этого — есть.
Например, для этого телескопа можно было бы не только взять готовую статистику его работоспособности, частоты и длительности наблюдения различных объектов и таким образом показать изменение интерасов радиоастрономии в ближайшие десятилетия, но и вытянуть из этих данных что нибудь ещё… да много что можно придумать.
www.sao.ru/oasis/cgi-bin/fetch?lang=ru
www.elbib.ru/index.phtml?page=elbib/rus/journal/2010/part4/ZVP
www.sao.ru/Doc-k8/Science
www.sao.ru/Doc-k8/Science/SciNewsExt/2014/robtelRumlin
06.04.2016 12:37+1Обычно человек использует тот инструмент, который ему знаком, учитывая возраст научных сотрудников, неудивительно что я повстречал Fortran. Скорее они привлекут аспирантов к работе, чем будут что-то изучать с нуля. У них на самом деле очень мало времени — много работы по подготовке статей, докладов, работе с студентами, поездки на конференции.
А так отслеживаю группу радиоастрономов в Google Groups, где встречаются несколько профессионалов и фрагменты кода на питоне они публиковали.APaMazur
06.04.2016 13:31Тут дело совсем не в возрасте сотрудников, а в возрасте оборудования и ПО
Фортран, насколько мне известно, был довольно популярен выше, в Буково, на РАТАНе я его как раз почти не видел
На самом деле, там народ с готовностью новые технологии изучает, но под оборудование это все подстроить не всегда выходит
impetus
06.04.2016 15:09Интел вот тут же на Хабре в блоге интела есть немножко про фортран, между прочив в составе параллел студио и современные процессоры и этот фортран очень даже дружат — касательно расчётных задач фортаран не является каким-либо ограничением возможностей
APaMazur
06.04.2016 15:26Да нет, речь даже не про ограничение возможностей
Субъективно — на питоне что-то сравнительно сложное просто быстрее написать
У меня там товарищ на оптическом
Помню, он что-то писал на фортране, просто потому, что оборудование поддерживало именно такие инструкции
Вроде, какой-то скрипт для управления заслонкой, но я сейчас уже не помню точно, да и никогда не имел никакого отношения к оптической астрономииimpetus
06.04.2016 15:41+1«Сравнительно сложное» будет легко распаралеливаться на все 8 ядер? А на 64?
(я не холивара ради, я чисто спросить… И — могу показать бумажные черновики к программе — «на эльфийском» — сплошные дифуры в частных производных, язык программирования в этих делах — действительно вещь десятая. Чисто выбрали когда-то стандарт — и все его придерживаются, что совокупно научному сообществу планеты экономит наверное миллионы человеко-лет за счёт всеобщей совместимости.APaMazur
06.04.2016 15:44+1Я же сразу написал «субъективно»
Ну вот лично мне достаточно сложно писать и читать код на фортране
Питон я тоже по ряду причин недолюбливаю, но на нем проще
Так что мы немного о разных вещах сейчас
Vjatcheslav3345
07.04.2016 14:53А Go для параллельных задач в науке не подойдет — он похож на Си, быстр, параллелен?
Vjatcheslav3345
07.04.2016 12:31Проект GLORIA… Я вот подумал, а не улучшит ли астрономические статьи, если их авторы будут не только использовать для иллюстрирования профессиональные снимки, но и сами готовить их или видео с помощью общедоступных телескопов-роботов. Ведь такие снимки производят куда более эмоциональное впечатление чем готовые. Сейчас это экзотика, но ещё «N» лет назад гражданин не мог даже помыслить чтобы увидеть космические снимки даже своей страны, не являясь только профессионалом в этой области — а сейчас это делает любой в спутниковых картах поисковиков, — скоро и такие снимки для телескопов станут обыденностью и сейчас нужно ловить момент, пока они не утратили новизну. Так происходит и с другими способами иллюстраций — например, ранее издательская деятельность, компьютерная графика доступны были профессионалам -сейчас — всем.
https://www.sao.ru/Doc-k8/Science/SciNewsExt/2014/robtel/Vjatcheslav3345
07.04.2016 12:49Со временем эти телескопы-роботы, возможно переплюнут космические карты. Ну, вспомните, чем была география в 70-е гг. 20 в. — наукой, почти закончившей своё развитие — все в ней почти завершилось к 30-м гг. А теперь — изменился взгляд на неё людей и произошел огромный взрыв интереса со стороны людей, — они больше не ищут полюс, но рисуют свои улицы на картах. Так и с этими телескопами, особенно если и в них можно будет делать модели и карты пространства и небесных тел, наполнять их данными, привязывать к статьям в википедии. Их будущее ещё впереди.
Такие же взрывы ждут и другие области науки — геологию, биологию, климатологию, экологию — если они «попадут в струю» и смогут использовать эти две идеи — открытая энциклопедия и открытая модель.
Ну что мешает начать проект по прогнозированию будущего Земли наподобие вот этого — https://www.youtube.com/watch?v=IStPgkJKNjUVjatcheslav3345
08.04.2016 10:02+1Вот полезные инструменты, которые если их использовать, связав с такими телескопами, способны помочь работать с такой информацией как карты поверхности небесных тел и космоса.
http://gnudatalanguage.sourceforge.net/screenshots.php
http://cola.gmu.edu/grads/grads.php
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_geographic_information_systems_software
https://ru.wikipedia.org/wiki/Stellarium
qbertych
06.04.2016 11:56То есть сначала массив отражателей освещает зеркало-облучатель, а оно, в свою очередь, отражает излучение на радиометры?
Кстати, а что с радиометрами? Насколько современны, нет ли рядом цистерны азота для охлаждения? Дублированы ли (или может быть у них несколько массивов приемников)?APaMazur
06.04.2016 13:34Когда я там был в лаборатории радиометрии — было всякое
Многое (по крайней мере, фильтры и прочую обвязку) собирают прямо на месте, оборудование есть, даже станок распаячный стоял (тогда демонстрировался как гордость)
Охлаждать там надо далеко не все, на оборудовании лично я азота тогда не видел
Меня особенно радовали корпуса из фрезерованного алюминия для всей электроники с толщиной стенки в 3-5 миллиметров ) Очень брутально смотрелось
gapel
06.04.2016 14:00Легенда среди радиофизиков России
В 90-е выжил только благодаря иностранным заявкам. И хорошо, что смог выжить.
impetus
06.04.2016 15:11Вы не спросили случайно — в режиме излучателя, в т.ч. радиолокационном он работать умеет?
Rumlin
06.04.2016 15:39+2Это только приемник.
Кстати хорошая схема:
q2dm1
06.04.2016 22:44+1Тут на схеме какая-то странная картинка…
Плоский отражатель используется чтобы «отдавать» поток на южный сектор кругового отражателя (когда источник находится за ним, а противоположный сектор занят на другом объекте наблюдения). А с этого сектора поток фокусируется уже на соответствующем облучателе.qbertych
06.04.2016 23:23+1источник находится за ним, а противоположный сектор занят на другом объекте наблюдения
Скорее не из-за того, что северный сектор занят, а из-за того, что он вогнутый. Сфокусироваться не получится. Поэтому нужно плоское зеркало.q2dm1
07.04.2016 08:39+2Честно говоря — не понял.
Наблюдения на РАТАНе могут идти одновременно за разными источниками — для одного источника используется отдельный сектор. Северный сектор фокусирует поток на свой облучатель. www.sao.ru/hq/sun/rus/gif/fig2-5.gif
Плоский отражатель используется когда южный сектор антенны — в «тени» источника. И используется он по большей части при наблюдении Солнца. www.sao.ru/hq/sun/rus/indexr.html — группа наблюдений Солнца, обратите внимание на режим наблюдений 3.
P.S. Я на РАТАН делал диплом (писал программу для «чистки» данных наблюдений от нескольких типов помех и для детектирования слабых, относительно шума, источников определенного вида...). Давно, правда, это было :(qbertych
07.04.2016 11:21Ого, там все-таки можно одновременно использовать два детектора! Шикарно!
По поводу того, что нужно дополнительное зеркало, если источник на юге, это понятною Но мне казалось, что зеркала основного массива вогнутые. Поэтому каждое из них (вместе с зеркалом-облучателем) фокусируют пучок на детекторы. Если добавить в систему еще одно вогнутое зеркало (северные отражает на южные, южные на облучатель, облучатель на детекторы), то фокусировки на детекторах уже не получится. Это скорее к вам вопрос: зеркала в основном массиве — они все-таки вогнутые или плоские?q2dm1
07.04.2016 18:08+2«Телеграфный» стиль общения вносит неточности и непонимания… :(
Каждый сектор (всего их 4, одновременно могут идти независимые наблюдения на трех) при наблюдениях «светит» только на свой облучатель (на облучателе масса приемников), на другой сектор для переотражения он поток не отдает. Вторичное зеркало — на облучателе.
Полное кольцо используется редко, при этом плоский отражатель по сути кладут на землю, а вся антенна работает на центральный облучатель с коническим зеркалом («НЛО» в центре системы).
Элементы круговой антенны имеют большой радиус кривизны, это «гнутый щит», а не двояковогнутый элемент. Элементы центрального отражателя — прямые, вторичные зеркала на облучателях — элемент параболического цилиндра.
qbertych
07.04.2016 19:52Спасибо, значит я правильно понял =). Предвосхитили вопрос про центральный облучатель — про то, что его складывают, иначе он мешает зеркалам на севере кольца.
elmm
06.04.2016 15:39+2Был несколько раз КЧР, в Архызе. Местные жаловались что вот построили неведомую херню, она всех облучает, и они все раком болеют. А раньше, когда её не было — ни кто не болел. Они жаловались на верха, а их ни кто слушать не хочет.
Что-то говорить, про то, что это радиотелескоп бессмысленно — там порой такая каша в головах встречалась — ети, инопланетяне и т.п.Rumlin
07.04.2016 08:13Аналогичную историю слышал про РТ-70, что жители соседнего села Молочное утверждают, что когда антенна наклонялась в сторону села, у куриц выпадали перья.
motomichael
08.04.2016 01:08Ну, кстати, тот РТ-70 как раз умеет работать на передачу, так что перья — не перья, а в моск проникнуть могли запросто. Смех смехом, но там излучаемая мощность до 200 кВт, если не врет википедь, так что если в какой-нибудь боковой лепесток диаграммы попасть, может мало не показаться.
Rumlin
08.04.2016 08:41Там достаточно далеко. Разве, что положить почти горизонтально и направить на посёлок. Возможно, когда-то возникла необходимость.
Gard
06.04.2016 16:30Проезжал пару раз мимо этого телескопа. Оба раза местные водители говорили, что это станция слежения за солнцем. Ещё рядом на горе есть старый оптический телескоп. Жаль подняться к нему так и не получилось.
stepmex
06.04.2016 22:44Прикольно было бы установить панорамную камеру и сделать кучу снимков панелей в разном положении, а потом склеить всё это в видео…
Autosave
06.04.2016 22:44Как всегда, очень интересная статья!
// Да, я заметил кота в нижнем левом углу :)
Cochrane
06.04.2016 22:44+3Я бы не сказал что все настолько безоблачно. В свое время там работала только часть кольца (не уверен как сейчас), да и кучу головной боли производят помехи от сотовой связи, телевизоров, микроволновок, самолетов,… Поэтому там все куда тяжелее, чем кажется.
motomichael
08.04.2016 00:50+3Вышку GSM воткнули прямо где-то не то в Зеленчукской, не то рядом с ней, был ужас и паника, но поскольку сигнал узкополосный, его научились выкидывать при обработке, оставляя полезную информацию в соседних полосах частот. Вот, например: www.sao.ru/hq/lrk/index.html.ru.
В антенне работают два сектора из четырех — северный и южный. Не все здорово с механикой. Несколько лет назад затевали проект модернизации — думали заменить асинхронные двигатели на серво или шаговые, разобраться с кинематикой и т.п., надеялись, что это дело профинансируют. А теперь государству вообще не до того. Остается надеяться, что не развалится то, что есть. Заново такую хрень не построить в ближайшие лет 50 по крайней мере.Cochrane
08.04.2016 10:07+1Вот как раз вчера общался с несколькими заграничными учеными, которые очень высоко отзывались о самом телескопе. К сожалению, время и люди делают свое дело. На передовом крае науки ему уже не быть.
landy
07.04.2016 01:54-1Где тазик?
BaxTepXuTep
08.04.2016 16:47Без тазика уже «не то»?
landy
11.04.2016 12:09+1Видимо забыл тэг «сарказм».
З.Ы. Проработал 5ть лет на РАТАНе, знаю что тазиков на облучателях там нет ;)
impetus
07.04.2016 11:21Про него в своё время был даже целый какой-то номер детского киножурнала «Хочу всё знать»
motomichael
08.04.2016 00:02+4Чуть-чуть поправлю автора.
На самом деле, на БПР ежедневно наблюдали до прошлого года — Солнце в местный полдень в пассажном режиме, т. е. когда «сканирование» происходит за счет суточного движения Земли. Для этого антенну переставлять не надо, поэтому механика и проржавела до некоторой степени от многолетнего бездействия. Растительность, которая там есть, тоже процессу не мешала — летом в полдень Солнце выше той травы, а зимой травы вообще нет.
У щитов РАТАНа («отражателей» в терминологии автора) меняется не только наклон, они еще могут поворачиваться вокруг вертикальной оси и ездить туда-сюда в радиальном направлении в пределах что-то около полутора метров. Для этих перемещений служат не «лебедки», а ходовые винты с трапецеидальной резьбой и приводом от обычных асинхронных двигателей через понижающие редукторы. Двигатели эти там были с самого начала, так что я бы не сказал, что щиты перемещались уж прямо вот так вручную, другое дело, что каждый щит управлялся со своего собственного пульта, который территориально располагается на галерее с внешней стороны кольца. Вот здесь www.drive2.ru/c/1080846 есть хорошие фото, в т. ч. и этой галереи с пультами. При наблюдениях одновременно используется сотня-полторы-две щитов… Кстати, у БПР при необходимости положение щитов изменяется именно вручную, только там этой необходимости не возникало много лет.
Антенна разделена на четыре сектора, каждый из которых может управляться как единое целое, но сейчас действуют только два — северный и южный. Фотография со стоящими черт знает как щитами относится к нерабочему восточному сектору, так что это результат не отказа автоматики, а вывода из эксплуатации автоматики и механики с последующим кручением щитов с каким-то целями. На рабочих секторах такого нет.
У меня, когда я впервые увидел ВСЕ ЭТО, первый вопрос был — а как его не сдали в цветмет в 90-е? Почему ОНО работает? Одна из причин состоит в том, что в тех краях людям податься было больше некуда. Т.е. вокруг вообще не было никакой работы (там и сейчас-то… даже приема цветного лома не было и нет… к счастью), поэтому ученые не уходили в коммерцию, а продолжали заниматься наукой, а технический персонал был рад тому, что доставалось в качестве зарплаты — копейки вообще-то, даже если сравнивать не со столицами, а с любой среднерусской провинцией.
Вообще же, уважаемый автор, спасибо за статью. Про такие штуки надо знать всем. Наверху, на БТА были? Ждать ли материала?
Igor0261
13.04.2016 22:19+1Я хотел бы обратить внимание читателей на один абзац:
<<
Солнце тоже — объект для изучения. Например на сайте САО можно найти характерную запись Режим «Зенит» — наблюдения Солнца на облучателе N6 с частью кольца планируются на 1998 год.
>>
Еще раз <<планируются на 1998 год.>>
Вывод: это статья написана не позже 1997 года…
Вот такие «новости»…landy
14.04.2016 09:18Вполне вероятно, что некоторые части статьи просто взяты из старых источников, а автор не внимательно посмотрел даты при копировании.
При этом на графиках и снимках отчетливо видны даты 2016 года (2016.01.06).Igor0261
14.04.2016 11:22Да, увидел, на фото экрана компьютера и на графике присутствует упоминание 2016…
А весь остальной текст и фотографии вполне могут быть очень старыми.
Zelenyikot
14.04.2016 11:58+2Всё автор внимательно посмотрел ) Если вы про автора поста. Автор просто хотел акцентировать внимание, что на сайте местами информация не обновлялась с 1997 года )
Rumlin
off Электрокамин — постоянно наблюдаемый предмет на рабочих местах наблюдателей в обсерваториях. ) А ПК очень современный в сравнении с тем что я видел (Win98-WinXP). /off