CC BY
87
Астрономия
Вестник ДВО РАН. 2010. № 6
УДК 520(571.67)
В.В.ЮРКОВ
Астрономические исследования в Благовещенске. Современное состояние и перспективы
Представлены результаты наблюдений естественных и искусственных космических объектов, проведенных на телескопе ORI-22 и роботизированном комплексе МАСТЕР в 2009-2010 гг. Приведены фундаментальные и прикладные астрономические задачи, в решении которых принимает участие Благовещенская обсерватория (широтная станция). Описаны ближайшие перспективы ее развития и планы оснащения современным оборудованием.
Ключевые слова: Благовещенская обсерватория, наземная сеть оптических инструментов, роботизированная сеть МАСТЕР.
Astronomic investigations in Blagoveschensk. The current state and prospects. VV.YURKOV (Institute of geology and nature management, FEB RAS, Blagoveschensk).
Presented the results of observation of natural and man-made space objects carried out in 2009-2010 with the telescope ORI-22 and the robotized complex MASTER. Given the list of fundamental and applied astronomical problems, in solving of which the Blagoveshchensk observatory participates. Described the nearest prospects of the observatory development and plans of fitting it with modern equipment.
Key words: Blagoveshchensk observatory, International scientific optical network, Master Robotic Net.
На протяжении почти 50 лет в Благовещенске проводились регулярные определения широты с целью исследовать движение географических полюсов. Создание широтной станции было предопределено организацией национальной службы широты, полноценность которой в значительной степени зависела от наличия наблюдений в таком огромном регионе, как Дальний Восток [3]. Однако к началу XXI в. наземная оптическая астрометрия стала отходить на второй план в связи с широким использованием астрокос-мических методов определения параметров вращения Земли. Таким образом, на повестку дня встал вопрос о дальнейшем существовании широтной станции и возможных вариантах ее перепрофилирования.
Развитие наблюдательной астрономии в течение последних десяти лет показало актуальность организации сетей наземных оптических обсерваторий, охватывающих все долготы земного шара и способных одновременно решать целый ряд фундаментальных и прикладных задач. В этом отношении России, с ее огромной протяженностью, отводится особая роль в создании сетевых астрономических программ в рамках одного государства. Так, в 2002-2008 гг. в нашей стране возникли и стали успешно функционировать сразу два крупных проекта - это наземная сеть оптических инструментов (НСОИ) [2] и мобильная астрономическая система телескопов-роботов (МАСТЕР) [5]. Их развитие в полной мере коснулось Благовещенской широтной станции как одного из перспективных пунктов для проведения астрономических исследований в Дальневосточном регионе.
Наблюдения объектов ближнего космоса в рамках НСОИ. В настоящее время огромный интерес представляет так называемый космический мусор - ступени ракетоносителей,
ЮРКОВ Владимир Владимирович - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник (Институт геологии и природопользования ДВО РАН, Благовещенск). E-mail: [email protected]
фрагменты и выработавшие энергетический ресурс космические аппараты (КА). Наряду с ними функционируют КА, о существовании которых официально не заявлено, и вся информация об их местоположении и характере движения умалчивается. Данные обстоятельства представляются опасными для других активных КА и в значительной мере осложняют дальнейшее освоение околоземного космического пространства. Исследования в рамках наземной оптической подсистемы на востоке России дают возможность контролировать часть геостационарных орбит, которые недоступны для наблюдений в западных ее регионах в силу долготной разнесенности.
С начала 2009 г. в рамках сетевой программы НСОИ на бывшей Благовещенской широтной станции проводятся регулярные наблюдения геостационарных спутников (ГСС) и космического мусора [4]. Основная цель наблюдений - определение реальной численности объектов на геостационарных и высокоэллиптических орбитах, включающее астрометрические и фотометрические исследования фрагментов техногенного происхождения.
Для наблюдений используется специальный автоматизированный оптический комплекс на основе светосильного зеркально-линзового телескопа системы Гамильтона ORI-22 (диаметр объектива 220 мм, фокусное расстояние 505 мм) и цифровой камеры РгоЬше (FLI, США) в качестве приемника излучения, установленной в «ньютоновском» фокусе главного зеркала [4]. Камера оснащена ПЗС-матрицей IMG-6303E с размером пикселя 9 мкм, обеспечивающей поле зрения 2 х 3°. Телескоп установлен на экваториальной монтировке EQ6Pro, управление которой осуществляется программным модулем CHAOS. Величина проницания при экспозиции 30 с достигает 17-й звездной величины. Временная синхронизация наблюдений осуществляется GPS-приемником на базе модуля Trimble Resolution T. Для высокоточной автоматизированной обработки, а также эфемероидного обеспечения наблюдений используется универсальный программный комплекс Апекс II (разработан в Пулковской обсерватории). На рис. 1 приведено негативное изображение участка неба, полученное на ORI-22 с выключенным часовым ведением телескопа.
В феврале 2010 г. телескоп ORI-22 был модернизирован. Установка новой камеры MicroLine (FLI) позволила расширить поле зрения до 4 х 4° и, соответственно, увеличить скорость считывания кадра, что существенно повысило как количество, так и качество производимых наблюдений.
С этого времени нами осуществлен переход в режим регулярных обзоров геостационарной области в полосе шириной ±20° относительно экватора и долготном интервале
65-195° в.д. Их проведение значительно эффективнее, нежели целевые наблюдения, предполагающие получение измерений по уже известным объектам. Ярким тому примером служит резко возросшая относительная результативность наблюдений, т. е. отношение количества полученных измерений к числу ясных ночей (рис. 2).
Наблюдения по проекту МАСТЕР. МАСТЕР - первая российская роботизированная сеть мониторинга ближнего и дальнего космического пространства, главной целью развертывания которой является изучение собственного (синхронного с гамма-излучением) оптического излучения космических
Рис. 1. Снимок области неба с ГСС. Площадка 4 квадрат- гамма-всплесков [5]. Кроме ЭТ°го, пр°-
ных градуса, экспозиция 10 с ект МАСТЕР решает еще целый ряд
Рис. 2. Относительная результативность наблюдений ГСС и космического мусора с февраля 2009 по апрель 2010 г.
актуальных задач, таких как поиск сверхновых звезд в других галактиках, открытие планет вне Солнечной системы (экзопланет), обнаружение комет и астероидов, сближающихся с Землей, исследование искусственных космических объектов и т.д. Сеть МАСТЕР включает в себя пять обсерваторий от Кисловодска до Благовещенска, причем последняя является на сегодняшний день самой восточной и единственной в Дальневосточном регионе [5].
С 27 октября 2009 г. начаты наблюдения в тестовом режиме на теле-скопе-роботе МАСТЕР - это комплекс на основе зеркально-линзовой системы Райта с апертурой 200 мм и фокусным расстоянием 800 мм (рис. 3).
В качестве приемника излучения используется ПЗС-камера AltaU16M (Apogee, США), обеспечивающая поле зрение 2,5 х 2,5°. Кроме нее параллельно с основным телескопом установлена камера сверхшироко-го поля зрения МАСТЕР VWF (Very Wide Field), одновременно охватывающая поле 1000 квадратных градусов и адаптированная ко всем светосильным объективам Nikor и Nikor-Ziess.
В данном случае используется светосильный объектив с фокусным расстоянием 50 мм. Камера позволяет вести непрерывную съемку неба с минимальной экспозицией 150 мс.
Телескоп и камера VWF приводятся в движение автоматизированной монтировкой немецкого типа WS-240,
обеспечивающей скорость наведения 4 градуса в секунду. Обработка ПЗС-кадров осуществляется программным обеспечением, разработанным в МГУ специально для роботизированной системы МАСТЕР.
Комплекс МАСТЕР поставлен в алертный режим ожидания информации о гамма-всплесках, получаемой с борта космических обсерваторий. Система подключена к международному центру наблюдений Gamma-Center-Network (GCN: http://gcn.gsfc.nasa.gov/). Тестовые наблюдения показали готовность к ведению алертных и обзорных наблюдений. На рис. 4 приведен участок неба, на котором зарегистрированы объекты до 17-й звездной величины.
В течение первых месяцев наблюдений получено сразу несколько важных результатов. Во-первых, в ноябре 2009 г. Благовещенский телескоп МАСТЕР первым в мире навелся по алертам на два гамма-всплеска. Во-вторых, получены важные пределы на оптическое излучение самых мощных взрывов во Вселенной, которыми сопровождается образование
Рис. 3. Тестовый телескоп-робот МАСТЕР
черных дыр. В дальнейшем, уже в 2010 г., благовещенский робот успешно наводился еще по ряду алер-тов, общее число которых за пять месяцев работы достигло семи.
Как известно, изучение природы космических гамма-всплесков - одна из самых сложных и интересных задач современной астрофизики [1]. В настоящее время эти явления наблюдают несколько специализированных орбитальных телескопов: INTEGRAL, SWIFT, ULYSSES и др. Информация о зарегистрированных всплесках со спутников оперативно поступает в сеть Интернет и, соответственно, в наземные обсерватории, участвующие в программе поиска оптического послесвечения гамма-всплесков. Задача обсерваторий - оперативно начать наблюдения с максимальным проницанием, и при этом крайне желательно проводить фотометрические и поляриметрические наблюдения.
Кроме выше перечисленного, 22 декабря 2009 г. в Благовещенске была открыта самая яркая сверхновая звезда в 2009 г., вспыхнувшая в галактике UGC 08255 (рис. 5). Ее блеск составил около 13-й звездной величины. А 6 января 2010 г. результат открытия опубликован в бюллетене Международного астрономического союза, в котором сверхновой было присвоено имя SN 2009nr. В дальнейшем этот объект был классифицирован как сверхновая типа Ia.
Вспышка сверхновой - это достаточно редкое явление. В крупной галактике вроде Млечного Пути или туманности Андромеды сверхновые вспыхивают примерно раз в сотню лет. Таким образом, чтобы обнаружить подобный объект, необходимо систематически
Рис. 4. «Первый свет» тестового телескопа-робота МАСТЕР в Благовещенске. Поле зрения 8 квадратных градусов. Снимок галактик М81 и М82 с экспозицией 60 с сделан 26 октября 2009 г.
Рис. 5. а - сверхновая SN 2009пг в галактике UGC 08255, открытая 22 декабря 2009 г. в Благовещенске, экспозиция 60 с; б - для сравнения эта же область неба вблизи UGC 08255, снимок из Поламарского обзора (США) 2008 г.
наблюдать за тысячами галактик. До недавнего времени открытия сверхновых были побочным результатом других наблюдений, так как очередные снимки галактик зачастую сравнивали с предыдущими и иногда находили сверхновые. Скорость таких открытий составляла всего десяток-другой объектов в год, но уже это позволило заметно уточнить теорию эволюции звезд. В настоящее время поиском сверхновых стали заниматься целенаправленно, потому как небольшие или далекие, и поэтому малозаметные, галактики, которых гораздо больше, чем крупных, зачастую остаются без внимания. Развитие таких исследований началось еще в 1990-х годах в США. Они проходили как обзоры всех известных внегалактических объектов, так как для космологических задач важно, чтобы данные были однородными. В идеале надо обнаруживать все доступные наблюдению вспышки, которых ежегодно происходит до нескольких тысяч.
Перспективы развития астрономических наблюдений. Дальнейшее развитие работ в рамках сетевых исследовательских программ предусматривает оснащение наблюдательной базы современными оптическими телескопами и электронными приборами регистрации излучения. Для расширения тематики, связанной с искусственными космическими объектами и астероидами (программа НСОИ), предполагается в 2011 г. разместить на территории бывшей широтной станции светосильный телескоп (апертура 0,5 м), при помощи которого можно будет проводить астрометрические и фотометрические исследования мелкоразмерных фрагментов космического мусора и потенциально опасных для Земли астероидов. В настоящее время идут работы по запуску в строй еще одного обзорного телескопа системы Гамильтона (ОЫ-25) с апертурой 250 мм, который должен дать первые результаты в декабре 2010 г.
Планируется модернизировать благовещенский робот комплексом МАСТЕР II - системой из двух телескопов Гамильтона (апертура 400 мм, фокусное расстояние 1 м), симметрично располагающихся относительно друг друга на автоматизированной монтировке №ГМ (Германия). Ее дополнительная степень свободы позволяет сводить и разводить трубы, что дает возможность в обзорном режиме получать удвоенное поле зрения, а в случае целеуказания (алертный режим) проводить синхронную фотометрию и поляриметрию в стандартных широкополосных фильтрах и разных поляризациях быстропеременных объектов. Каждый телескоп будет оснащен вышеупомянутыми ПЗС-камерами АНаШбМ, универсальным фотометром с В-, V-, И- 1-фильтрами и поляризаторами. Скорость обзора, которую будет обеспечивать комплекс МАСТЕР II, составит 480 квадратных градусов в час с проницанием до 20-й звездной величины.
Планируемое дальнейшее оснащение новым современным оборудованием существенно расширит спектр решаемых фундаментальных и прикладных задач, а также сделает более эффективными ранее проводимые исследования. Поддержка сетевых программ, осуществляемая в течение последних двух лет, позволит перепрофилировать узкоспециализированную широтную станцию в полноценную астрофизическую обсерваторию, которая займет достойное место среди прочих научно-исследовательских учреждений Дальнего Востока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Корниенко Г.И., Ерофеева А.В. Астрономические исследования объектов ночного неба на Дальнем Востоке России. Состояние и перспективы // Вестн. ДВО РАН. 2007. № 6. С. 42-47.
2. Молотов И.Е., Агапов В.М., Куприянов В.В. и др. Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений // Изв. ГАО РАН. 2009. Вып. 1, № 219. С. 233-248.
3. Юрков В.В. Благовещенской широтной станции - 50 лет // Вестн. ДВО РАН. 2009. № 1. С. 104-109.
4. Юрков В.В. Наблюдения искусственных спутников Земли в Благовещенске // Вестн. ДВО РАН. 2009. № 6. С. 94-97.
5. Lipunov V., Kornilov V., Gorbovskoy E. et al. Master Robotic Net // Advances in Astronomy. Vol. 2010. Article ID 349171. 6 p. 2010. doi: 10.1155/2010/349171.
