АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 87, № 11, с. 1106-1119
УДК 520.16
КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ И АТМОСФЕРНАЯ ЭКСТИНКЦИЯ НА МАЙДАНАКСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ С 1.5-М ТЕЛЕСКОПОМ АЗТ-22
(©2010 г. Б. П. Артамонов1, В. В. Бруевич1, A. С. Гусев1, О. В. Ежкова1, М.А.Ибрагимов2, С.П.Ильясов2, С.А.Потанин1, Ю. А. Тиллаев2, Ш.А. Эгамбердиев2
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Астрономический институт им. Улугбека АН РУз, Ташкент, Узбекистан Поступила в редакцию 11.03.2010 г.; принята в печать 08.06.2010 г.
С использованием данных наблюдений (более 20 000 изображений звезд в полосах UBVRI), полученных с помощью ПЗС-камер на 1.5-м телескопе АЗТ-22 Майданакской обсерватории ИА АН РУз в 1996—2005 гг., определено реальное качество изображения на телескопе (е = 1.065" в полосе V). Величина характерного качества изображения, приведенного к единичной воздушной массе, cled(M(z) = 1) составляет 0.945". Построены цветовые уравнения для используемых на телескопе ПЗС-матриц. Определены коэффициенты атмосферной экстинкции в различных фотометрических полосах. В полосе V средняя величина атмосферной экстинкции составляет 0.20m ± ± 0.04m. Время установления стабильных условий, как в свободной атмосфере, так и в подкупольном пространстве АЗТ-22, составляет 2—2.5 ч с момента окончания астрономических сумерок. Для ночей с е^ы < 0.9" наблюдается постоянная разница между качеством изображения, полученном на АЗТ-22, и качеством изображения, синхронно измеренном с помощью прибора для определения дифференциальных дрожаний звездных изображений DIMM, которая составляет ~0.1m.
1. ВВЕДЕНИЕ
В 60-е гг. астрономическим сообществом в разных странах были организованы поиски перспективных мест на планете для установки телескопов нового поколения диаметром 3—4 м. Были найдены места с большой продолжительностью ясного времени и хорошим качеством изображения на западном высокогорном плато Анд в Чили, на вулканических вершинах Гавайских и Канарских островов. Следуя мировой тенденции, Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (ГАИШ МГУ) в конце 60-х гг. начал проводить первые работы по исследованию астроклимата в наиболее перспективных местах Средней Азии: на горе Санглок (Таджикистан) и на горе Майданак (Узбекистан). История исследования обеих вершин подробно описана Щегловым [1] — он являлся энтузиастом изучения астроклимата и строительства университетской обсерватории в Средней Азии.
Астрономический институт им. Улугбека АН Узбекистана (АИ АН РУз) в те же годы организовал астроклиматические исследования в разных районах Узбекистана и совместно с ГАИШ МГУ провел
наблюдения на горе Майданак, которая расположена в Кашкадарьинской области Узбекистана на отрогах Байсунского хребта на высоте 2600 м. Ближайшие города Китаб и Шахрисабз находятся на расстоянии 70—80 км в северном направлении от горы Майданак и закрыты хребтом Тахта высотой 3000 м. Световая подсветка от этих городов наблюдается на севере на небольшой высоте, в южном и восточном направлениях подсветки нет до линии горизонта, на западе горы постепенно понижаются, и основные поселения находятся в степной части на больших расстояниях от горы Майданак. В качестве одного из основных критериев выбора места для установки телескопа была использована концепция изолированной вершины, которой придерживался Шток [2] для выбора нескольких вершин в Чили для Европейской южной обсерватории (ESO). Изолированная вершина в высотном слое 2000—3000 м должна находится в зоне свободной атмосферы [3]. Почвенный слой в ночное время быстро остывает за счет радиационного инфракрасного излучения и охлаждает тонкий приземный слой воздуха, который стекает вниз по склонам изолированной горы.
В те же годы ГАИШ МГУ обсуждал перспек-
тивы создания университетского универсального телескопа размером около 1.5 м, который был бы способен решать многие наблюдательные задачи от получения широкоугольных снимков до спектроскопических исследований. В конечном итоге было разработано техническое задание совместно с ЛОМО на изготовление 1.5-м телескопа системы Ричи—Кретьена, который получил название АЗТ-22. Одновременно был разработан проект конструкции купола и башни в ЦНИИсталькон-струкций. Телескоп АЗТ-22 был установлен на горе Майданак в конце 80-х гг.; первый свет был получен в 1991 г. Однако телескоп не был сдан ЛОМО в эксплуатацию, так как распад СССР явился причиной остановки пусковых работ. В настоящее время телескоп АЗТ-22 находится в составе Майданакской обсерватории АИ АН РУз. Начиная с 1995 г. на нем проводятся систематические наблюдения — в частности, по совместным программам АИ АН РУз и ГАИШ МГУ.
2. ТЕЛЕСКОП АЗТ-22 2.1. Монтировка телескопа АЗТ-22
Телескоп АЗТ-22 (ЛОМО) представляет собой вариант вилочной экваториальной монтировки, которая имеет небольшие габариты по сравнению с английской и немецкой монтировками. Была выбрана оптическая система Ричи—Кретьена со светосилой 1 : 8, имевшая в то время большую популярность.
Труба телескопа была изготовлена как классическая рама типа Сюррерье. Ведение телескопа по часовой оси осуществляется червячной парой с диаметром шестерни 1.5 метра. Червячная пара несет большие нагрузки, так как выполняет часовое ведение и грубое наведение телескопа. Аналогичная червячная пара была установлена на оси склонения. В течение 20-летней эксплуатации телескопа не было выявлено механических повреждений, что указывает на высокое качество изготовления червячных пар. Наведение телескопа на объект выполняется с помощью аналоговой системы сельсинов. На осях главных червяков установлены два цифровых датчика "угол—код", с помощью которых можно организовать цифровое наведение телескопа по прямому восхождению и склонению.
В 1995 г. в ГАИШ МГУ был разработан и изготовлен контроллер для цифрового наведения телескопа, но его испытания показали, что необходимым условием нормальной работы цифрового наведения должно быть проведение предварительной юстировки всех редукторов для минимизации механических люфтов. Исследования ошибок часового ведения телескопа АЗТ-22 было проведено
одним из авторов [4] в 2005 г. во время тестирования оптического компенсатора наклонов волнового фронта. Периодические ошибки часового ведения возникают при вращении главного червяка и во вторичных редукторах, но в сумме они дают среднюю величину около 0.3". Использование автогида на основе описанного выше прибора, работающего на высоких частотах, может компенсировать указанные малые смещения по часовому углу до величин, находящихся ниже значений оптических аберраций телескопа. Дифференциальные гнутия вилки телескопа приводят к систематическим смещениям изображения в фокальной плоскости, особенно при низких высотах, что ограничивает время экспозиции наблюдаемых объектов до 3—5 мин с ПЗС-камерами. Астрономы из Харьковского национального университета разработали и установили в 2007 г. автоматическую платформу с автогидом, на которую крепится ПЗС-камера, что позволило существенно увеличить время экспозиции.
2.2. Оптические системы АЗТ-22
Расчеты оптических систем телескопа АЗТ-22 приведены в работе оптиков ЛОМО [5] и независимо — в работе [6]. Главной оптической системой телескопа АЗТ-22 была выбрана двухзеркаль-ная квазисистема Ричи—Кретьена со светосилой 1:8 с двухлинзовым кварцевым корректором для реализации 1.5-градусного широкого поля. Был рассчитан и изготовлен пятилинзовый кварцевый редуктор со светосилой 1 : 3 для поля в 1°. Для оптической системы 1 : 17 был рассчитан двухлин-зовый кварцевый корректор с другим вторичным зеркалом для поля размером 100 мм. Была также расчитана система четырехзеркального фокуса Кудэ со своим вторичным зеркалом. Необходимо отметить, что такой набор оптических систем был обусловлен требованием создать универсальный университетский телескоп. В настоящее время в наблюдениях используется система 1 : 8 без корректора и иногда — система 1:17 с корректором. Современные технические параметры ПЗС-камер не дают возможности использовать в системе 1 : 8 корректор широкого поля по причине небольшого расстояния между последней линзой и фокальной плоскостью. Для использования ПЗС-камер с большой матрицей (4 К х 4 К) в системе 1 : 8 необходимо рассчитать и изготовить новый корректор для поля около 20'. С.А. Потанин расчитал двухзеркальный кварцевый корректор для системы 1 : 8 телескопа АЗТ-22 с абберационными ошибками около 0.2'' по всему полю в широком дапазоне длин волн (3500—9500 А) и большим расстоянием между последней линзой корректора и фокальной плоскостью, что позволяет установить устройство с фильтрами и большую ПЗС-камеру.
Р, % 100
80
60
40
20
0
йй
¿ййй йй
ЙЙЙЙЙ й й й й й йй (а)
ломо
0
Р, % 100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 Диаметр кружка
2.0
+
2.5''
(б)
□ □
+□
□
□
Майданак
0.2 0.4 0.6 Диаметр кружка
0.8
1.0
Рис. 1. Концентрация энергии Р в кружке для оптической системы 1 : 8 без корректора телескопа АЗТ-22. Показаны расчетная концентрация энергии (крестики) и концентрация энергии, измеренная во время цеховых испытаний (квадратики) в ЛОМО (а) и в полевых условиях (б).
Контроль изготовленных оптических систем телескопа был проведен в цеховых условиях ЛОМО с использованием неравноплечного интерферометра, где одним плечом является исследуемая оптическая система телескопа АЗТ-22, а другим — опорное сферическое зеркало. Для коррекции разности хода больше длины волны между оптической системой телескопа и контрольной сферой были использованы специально рассчитанные корректоры. Измерения полученных интерферограмм были использованы для получения параметров оптических систем телескопа и сравнения с расчетными. Результаты цеховых испытаний в ЛОМО всех оптических систем телескопа АЗТ-22 приведены в препринте [7], и они показывают высокое качество изготовления оптики в ЛОМО. Для примера на рис. 1а показано распределение энергии в кружке (в сек.дуги) для системы 1 : 8 без корректора. Расчетная концентрация света отличается от цеховых
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.