Хайп

Черные дни и белые ночи Пулковской обсерватории

На южной окраине Санкт-Петербурга, недалеко от аэропорта Пулково, в одноименной местности, прямо на Пулковских высотах, находится Главная астрономическая обсерватория Российской академии наук. Решение о ее основании было принято еще в XIX веке: император Николай I начинание поддержал, и уже в 1839 году она заработала. До Пулковской самой крупной в России в первой четверти XIX столетия оставалась академическая обсерватория в Санкт-Петербурге. Она располагалась на верхних этажах Кунсткамеры. Однако уже в конце XVIII века появилось предложение перенести обсерваторию за границы быстро растущей столицы, в место, более подходящее для точных астрономических наблюдений.

По странному стечению обстоятельств похожая инициатива обсуждается и сейчас — из-за засветки неба от Пулковского шоссе, аэропорта, «Экспофорума». А теперь появилась новая напасть — городская застройка: совсем рядом с обсерваторией возводят жилой квартал «Планетоград», а недавно анонсировали строительство еще одного крупного объекта — города-спутника «Южный» (старт работ намечен на 2018 год). Это масштабный проект, под который отведено 200 га земли вдоль Пулковского шоссе в защитной парковой зоне обсерватории.

Некоторые астрономы, не особо разбирающиеся в высокоточной астрометрии (а именно этим занимается Пулковская), заявляют, что обсерватория утратила звание научного центра из-за активного застраивания территории вокруг ее охранной зоны. А если здесь развернется масштабное строительство, то мы можем навсегда потерять Пулковскую как учреждение науки — останется лишь памятник архитектуры и музей астрономии, которая не смогла выжить в борьбе с местными застройщиками…

Возможно ли перенести целую обсерваторию? А самое главное — куда? И стоит ли так поступать? Попробуем в этом разобраться.

Такой сценарий становится наиболее вероятным как минимум по трем причинам: попытка застройки территории охранной зоны; смена руководства обсерватории; низкий уровень компетенции в высокоточной астрометрии у тех, кто принимает решения по статусу научного центра и одновременно особо ценного объекта культурного наследия народов Российской Федерации, каковым является Пулковская обсерватория.

По словам сотрудников, да и по наблюдениям (пока они ведутся), происходит постепенное ухудшение астроклимата (так называется состояние атмосферы, влияющее на качество астрономической картинки в телескопах). В некоторых направлениях такая работа затруднена, поскольку мешает засветка от расположенных вблизи обсерватории шоссе и другой городской инфраструктуры. «Вести наблюдения на север мы можем, на юг — только выше 40 градусов над горизонтом. Доля последних составляет 90 % от общего числа: когда звезда в меридиане, на нее меньше всего действует рефракция (кроме транзитов астероидов, затмений спутников планет другими спутниками или быстродвижущихся объектов). И вот этот сектор засветит „Планетоград“», — сетует один из наблюдателей.

С каждым годом доступных направлений становится меньше — практически все стороны света уже так или иначе «засвечены»: с севера — город, с востока — шоссе.

С введением в эксплуатацию жилого квартала «Планетоград» (2027 год), по масштабу сравнимого с городом Пушкин Ленинградской области, и юг станет недоступным, а это самое важное направление для наблюдений. В случае реализации грандиозных планов застройки обсерватория «ослепнет» и прекратит свою работу, по крайней мере в привычном качестве.

В основном в Пулковской проводятся астрометрические наблюдения — измерения положения светил, то есть достаточно «разглядеть» звезду в телескоп; туманности и галактики в астрофизических целях не фотографируются. Влияние засветки в этом случае не так велико, но все равно сказывается: в будущем астрономы перестанут видеть тусклые объекты, которые раньше были доступны взору, — прервутся длинные ряды наблюдений, что может снизить общую научную ценность получаемых в Пулково сведений.

Естественно, если будет принято решение о прекращении наблюдений, Пулковская обсерватория не перестанет функционировать.

Планируется (или по крайней мере обсуждается) переезд на Кавказ либо в Чили — места, где астроклимат лучше.

В любом случае такие меры не отменяют необходимости наблюдений в Пулково — в том числе потому, что здесь взорам астрономов доступно северное небесное полушарие, а Чили — это южное небо. По мнению пулковских ученых, открытие второй обсерватории в Южной Америке было бы более логичным решением, чем перенос оборудования из России в другую страну. Кавказ, как они считают, тоже не панацея: на Горной станции нет защитной зоны, так как участок не оформлен в собственность обсерватории и местные жители уже застраивают землю. Состояние инфраструктуры также оставляет желать лучшего.

На данный момент Пулковская — один из главных поставщиков планетных наблюдений. Кроме того, в обсерватории ведется сбор сведений о телах Солнечной системы для уточнения теории их движения, а также двойных звездах с периодом обращения 1000–10 000 лет — в том числе для определения их массы, которая является фундаментальной характеристикой. На основе этих наблюдений построили диаграмму «Цвет — звездная величина» (или «Спектр — светимость»), показывающую одну из важных экспериментальных зависимостей в астрофизике — между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности тела. Периоды обращения широких двойных звезд (пары с большим расстоянием между объектами) могут достигать десятков (а то и сотен) тысяч лет.

Астрономы обнаружили, что широкие пары круто наклонены к плоскости Галактики (кстати, как и наша Солнечная система). Такая же особенность имеется и у планетарных туманностей. И в изучении двойных звезд Пулковская обсерватория занимает одно из ведущих мест в мировой астрономии: здесь проводятся позиционные наблюдения этих небесных объектов. Может пройти много времени, пока появится результат. Если период обращения у звезды составляет 10 000 лет, то ее нужно наблюдать хотя бы в течение века. И еще 30 лет понадобится, чтобы определить ее орбиту.

Астрометрия — совершенно рутинная и обыденная работа, она никогда не закончится. Естественно, в таких условиях перенос оборудования в другое место невозможен: прервутся длинные ряды наблюдений этих объектов. А разобрать телескоп и собрать прибор точно таким же нельзя из-за сложности его механизмов — в результате мы построим совсем другой инструмент, с иными характеристиками, и сведения о том же самом объекте, полученные с его помощью, не удастся сопоставить с прежними.

Данные по планетным наблюдениям используются в планировании дальних космических миссий и для вычисления орбит спутников системы ГЛОНАСС.

В Пулковской работает около ста сотрудников с научными степенями. Это единственная в России астрометрическая обсерватория.

«Результаты высокоточных позиционных наблюдений востребованы другими научными организациями РФ (как минимум Институтом прикладной астрономии (ИПА) РАН и Государственным астрономическим институтом им. П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ), а через них — различными отраслями страны, в том числе: вооруженными силами (резервная относительно ГЛОНАСС, традиционная по звездам система навигации, не зависящая от зарубежного GPS), Роскосмосом (ориентация орбитальных аппаратов, расчеты для запусков аппаратов к дальним планетам)», — рассказывает Елена Попова, сотрудник ГАО РАH, в публикации в ВК о проблеме с Пулковской.

Новая обсерватория обойдется бюджету в 15–25 млрд рублей, потребуется 10 лет строительства и столько же на то, чтобы настроить наблюдения. Итого — 20 лет и 20 млрд. Эти цифры будут неподъемными для бизнеса, который претендует на здешние земли, но и государство вряд ли станет вкладывать десятки миллиардов рублей в строительство новой обсерватории. А если такие средства и будут найдены и выделены, то нынешние пулковские астрономы уже не смогут поработать в ней — будет потеряна целая астрометрическая школа! Это самое страшное в данной ситуации, куда ужаснее потери длинных рядов наблюдений двойных звезд. Представьте себе профессионала без постоянной практики — что с ним будет через 20 лет? А практиковаться негде, ведь другой астрометрической обсерватории в России нет — остается либо ехать на Запад, либо терять квалификацию…

Астрометрия, к сожалению, не та область астрономии, о которой мы слышим на каждом углу.

Новостей о таких наблюдениях почти нет. Хотя, казалось бы, даже космические телескопы отправляют на орбиту — получается, эта область астрономии важна для науки, но ее трудно популяризовать.

В 2013 году европейские ученые запустили в космос астрометрическую обсерваторию Gaia. Важнейшая научная задача этой экспедиции заключается в том, чтобы путем обследования звезд прояснить, как возникла и развивалась наша Галактика. Собранные Gaia данные позволят астрономам лучше понять, как рождаются звезды и каким образом они насыщают материей пространство вокруг себя, когда умирают. Вот вам и астрометрическая романтика!

Телескоп работает в режиме сканирования всего неба, а не избранных объектов, как это делают наземные обсерватории, но последние помогают космическим аппаратам. Например, маленький робот-телескоп быстрого реагирования, находящийся в Пулковской обсерватории, способен получать от Gaia координаты быстродвижущихся тел (в том числе опасных для Земли астероидов!) и отслеживать их для определения орбиты. Естественно, такой прибор может работать не только в Пулково, но и в другом месте, однако наши ученые практически за свой счет создают дополнительные инструменты для наблюдения неба. С помощью этого телескопа было собрано почти 30 % всех сведений об астероиде, который в 2008 году упал в Судане. В других обсерваториях, к примеру, получать необходимые данные не позволяла погода, а Пулковская могла наблюдать.

 

Пулковская обсерватория занимает неплохие позиции в мировом рейтинге подобных астрономических центров, а в наблюдательной кампании PHEMU15 и вовсе стала второй. Источник

Если в моменты затмения получится снять кривые блеска, то можно измерить расстояния между спутниками и определить теорию их движения с высокой точностью, по качеству такие наблюдения сопоставимы с космическими. Пулковская обсерватория всегда дает около 10 % сведений, в кампании 2015 года по этому показателю она стала второй в мире с результатом более 50 наблюдений (а с учетом тех, что были сделаны в Кисловодске, — первой), или 8,5 % от общего числа. Это больше, чем у Австралии (44) и Америки (41). Подобные наблюдения, которые инициирует Бюро долгот, помогут планировать космические миссии к спутникам Юпитера. Всего в этой кампании принимают участие 74 обсерватории, и каждая из них выкладывает полученные ею данные.

Наземные наблюдения необходимы не только для поиска и сопровождения опасных астероидов.

Еще они нужны для проверки работы космических телескопов: для некоторых групп звезд было обнаружено отклонение параллаксов (изменение видимого положения объекта относительно фона в зависимости от положения наблюдателя) у Gaia от величин, полученных Hipparcos (предыдущая астрометрическая миссия). Тогда пришлось обратиться в том числе к ученым из Пулковской обсерватории и воспользоваться их наблюдениями. Раньше, чтобы вычислить параллакс, требовалось 4–5 лет, а теперь, благодаря нашим астрономам, мы можем определять этот показатель за 1,5 года.

Хотя количество звезд, данные по которым сравнивались с результатами телескопа Gaia, было не так велико (всего около ста), эта работа ученых Пулковской обсерватории стала серьезным достижением, отмеченным РАН, а соответствующая публикация вошла в число особо важных в престижном журнале MNRAS.

Недавно вышла статья международной команды астрономов. В ней сравнивают расстояния до звезд, измеренные с Земли с помощью 26-дюймового рефрактора Пулковской обсерватории, с данными лучшего астрометрического космического телескопа Gaia, и оказалось, что эти величины заметно различаются.

О точности наблюдений Пулковской обсерватории лучше всего знают там, где используются эти данные, — например, в ИПА РАН: «Отметим, что средние значения и среднеквадратичные ошибки наблюдений в Пулкове, ставшие доступными недавно, меньше, чем для наблюдений, полученных в обсерватории Flagstaff (США), несмотря на то, что условия наблюдений в последней обсерватории значительно лучше» (Питьева Е.В. (ИПА РАН) Астрометрические наблюдения для построения планетных эфемерид // Труды Всероссийской астрометрической конференции «Пулково — 2015» (Изв. ГАО, № 223), с. 67).

В России нет других обсерваторий, которые могли бы наблюдать северное полушарие неба с помощью длиннофокусных рефракторов с малым полем зрения — телескопов, чаще других используемых в этой области. Также в Пулковской работает 26-дюймовый рефрактор — единственный в России длиннофокусный телескоп, предназначенный для высокоточной астрометрии, и один из двух приборов такого типа во всем мире. Второй находится в США, и там его очень ценят. Все прочие телескопы подобной конструкции остались в старых обсерваториях, окруженных застройкой, и потому использовать их для наблюдений уже нельзя. Характеристики этого рефрактора не меняются за десятки лет, он сможет прослужить науке еще пару веков.

Астрометрический телескоп — как коньяк: чем дольше работает — тем ценнее сведения, полученные с его помощью.

26-дюймовый рефрактор Пулковской обсерватории

В чем же основная проблема с Пулковской обсерваторией? Скорее всего, в недостатке популяризации ее достижений, то есть освещения научной деятельности в СМИ.

В свое время (20 лет назад) работа в этом направлении не была проведена. А теперь мы имеем полное непонимание проблемы со стороны большей части общества. «У любой организации такого уровня есть госплан, спущенный сверху, — госзадание, которое регулярно утверждается, — рассказывает сотрудник обсерватории. — Вопросов пропаганды и популяризации в нем нет вообще, такая строка в бюджете просто отсутствует, в то время как в СССР все это было частью государственной программы наряду с образованием. Да и не все сотрудники могут заниматься „пиаром“, а одиночки все равно не способны решить проблем обсерватории: нужен отдел, штат, специалисты по популяризации. А пока есть лишь попытки — бесплатные и бессистемные. Хороший пример, показывающий, насколько важна и необходима агитация, — перенос „Лахта-центра“ в Санкт-Петербурге после масштабных акций и освещения проблемы в СМИ. Ну а о Пулковской банально никто не знает…»

Сотрудники также видят проблему в нерациональном использовании руководством бюджетных средств и в непродуманной кадровой политике, которая не способствует привлечению в обсерваторию молодых ученых.

С прохладой отнеслось к проблеме и мировое сообщество. Особенно странной выглядела позиция британских астрономов Гринвича — в духе «как все плохо» и «если бы раньше спохватились, то не дали бы и Гринвич застроить»… Следует понимать, что наша наука, кроме нас самих, никому не нужна, а угроза ликвидации Пулковской обсерватории вполне реальна. В России это единственное место, где остались специалисты по высокоточной астрометрии.

Что делать, если закроют обсерваторию? Куда пойдут ее сотрудники? Некоторых астрономов уже увольняют — и молодых, и с заслугами. И конечно же, они сразу уезжают на Запад! Просто потому, что в России больше работать практически негде, да и зарплаты смешные — 10 000 рублей…

В конце XIX — начале XX века осуществлялся проект съемки всего неба с целью создания Carte du ciel (буквально «Карта неба»), или Астрографического каталога, инициированный Французской академией наук. Двадцать обсерваторий со всего мира в рамках огромной программы наблюдений в течение нескольких десятилетий участвовали в экспонировании и измерении более 22 000 стеклянных фотографических пластин.

На протяжении долгого времени научное сообщество по большей части игнорировало Астрографический каталог: при работе с его данными возникали серьезные трудности, поскольку они не были доступны ни в машиночитаемой форме, ни в экваториальных координатах. Современные астрономические методы вытеснили этот проект, несмотря на десятилетия труда (на международном уровне!). Одна из проблем заключалась в том, что работа заняла гораздо больше времени, чем ожидалось (вместо 10–15 лет на составление каталога ушло в два раза больше).

Но существовала и более серьезная причина: хотя многие европейские астрономы были заинтересованы в этом проекте, где требовался постоянный, методичный труд, а не творческий подход, в других частях мира, в частности в Соединенных Штатах, астрофизика становилась гораздо более важной, чем астрометрия. В результате отставание Франции от других стран в астрономической отрасли составило десятки лет.

В 90-х годах XX века на орбиту был выведен астрометрический спутник Hipparcos, позволивший получить высокоточные данные о движении 2,5 млн звезд. К этому времени наконец появился машиночитаемый вариант Carte du ciel, до того существовавший только в форме многолетних печатных каталогов (работа была проведена в ГАИШ под руководством А. Кузьмина в период с 1987 по 1994 год).

Затем данные пересчитали с учетом опорных звезд, измеренных Hipparcos, которые были использованы для создания подробной справочной структуры пластин Астрографического каталога разных эпох. И когда ученые поняли, что вековая разница между положениями тел в Carte du ciel и данными, полученными обсерваторией Hipparcos (через 100 лет после французских наблюдений!), дает прекрасное понимание движений звезд в Галактике (и возможность изучить ее структуру), — это стало взрывом — но тихим, беззвучным и неслышным за пределами астрометрии.

Пример с Астрографическим каталогом Carte du ciel показывает, что даже самые старые, многолетние данные могут в будущем послужить человечеству.

Это и есть фундаментальная наука — то, чем надо заниматься, не спрашивая, какую практическую пользу (выраженную, разумеется, в деньгах) она принесет.

«Будут ли возможны критические наблюдения в обсерватории после закрытия?» — спросили недавно сотрудников обсерватории. Ответ был лаконичен: «Нет».

Источники:

  • Петиция в защиту
  • Группа в ВК «Сохраним Пулковскую обсерваторию» по защите от застройки близлежащей территории. Все сообщения подкрепляются тегом #saveastro
  • PHEMU15