Текущая информация о зеркале БТА

20 декабря 6-м телескоп начал работу с обновленным зеркалом согласно расписанию наблюдений. Ранее работы по замене главного зеркала (ГЗ) были продлены сначала до 15 октября, а затем до фактического завершения работ по алюминированию и измерениям характеристик поверхности ГЗ. Неопределенность сроков была связана с отладкой процесса алюминирования зеркала и общим ухудшением погодных условий в зимний период. Основными этапами работы за истекший период были:

(1) серия из семи тестовых напылений с целью отладки модернизированной системы управления вакуумной установки алюминирования зеркала (ВУАЗ);

(2) алюминирование зеркала;

(3) проведение серии наблюдений для контроля качества поверхности зеркала после нанесения отражающего покрытия;

(4) коррекция разгрузок и заклона зеркала.

Тестовые напыления и алюминирование.

Для нанесения отражающего покрытия на зеркало (алюминирования) используется специальная вакуумная установка алюминирования зеркала (ВУАЗ), находящаяся в одном из помещений подкупольного пространства башни БТА. Коллектив СЭК БТА под руководством Г.В. Якопова уже продолжительное время занимается поэтапной модернизацией установки с целью улучшения качества алюминирования. За несколько лет был выполнен большой объем работ:

• вакуумные насосы заменены на современные безмасляные (исключается присутствие остаточных паров масла в камере);


• система управления заменена на автоматическую, исключающую влияние человеческого фактора при нанесении покрытия;


• изменен тип испарителя - алюминиевая проволока, испаряемая при нанесении покрытия в вакуумной камере, ранее изготавливалась сотрудниками СЭК вручную.

В 2018 году перед коллективом СЭК стояла задача отладки обновленной системы - подбор параметров системы управления для исключения образования капель во время испарения материала. С этой целью было проведено семь тестовых напылений. Каждое напыление включало очистку камеры, установку испарителя, откачку, проведение эксперимента и оценку результатов, продолжительность каждого цикла занимала по времени несколько дней.

Работы по подготовке ВУАЗ к алюминированию в 2018 году были осложнены долгим отсутствием финансирования, в результате чего тестовые работы не удалось начать заранее, в летний период, а также не получилось пригласить специалистов-разработчиков обновленной системы управления ВУАЗ. Тем не менее, коллектив СЭК справился с проведением экспериментов самостоятельно и вполне успешно.

После завершения серии экспериментов зеркало в оправе было демонтировано с трубы телескопа, проведена тщательная очистка его поверхности и собственно нанесение отражающего покрытия, после чего оправа с зеркалом была установлена обратно на телескоп (рис. 1).

Итог многолетней работы - лучшее за всю историю САО РАН отражающее покрытие главного зеркала.

Рис.1. Зеркало после алюминирования.

Образцы-свидетели (тестовые образцы, размещаемые внутри вакуумной камеры вместе с ГЗ во время процесса алюминирования) были исследованы на спектрофотометре Cary 300 в НИИ НПО «ЛУЧ» (г. Подольск Московской обл.) в начале декабря 2018. Результат представлен на рис. 2. Необходимо отметить не только близкий к максимально возможному коэффициент отражения, но и воспроизводимость кривых отражения четырех образцов-свидетелей, симметрично расположенных по внешней образующей зеркала. Такой результат свидетельствует о высокой однородности покрытия по всей площади ГЗ. Результаты также подтверждаются измерениями на рефлектометре CT-7 (САО РАН, Н.В.Борисов) в семи спектральных полосах (рис. 3).

Рис.2. Результаты измерения коэффициента отражения образцов-свидетелей на НПО «Луч».

Рис.3. Результаты измерения коэффициента отражения на рефлектометре CT-7 (САО РАН, Н.В.Борисов). Пунктирная линия – максимальный коэффициент отражения (алюминий), точки – измерения.

Запуск телескопа в эксплуатацию на зимний период

15 ноября была начата серия наблюдений для проверки характеристик поверхности после нанесения отражающего покрытия ГЗ. Улучшения по сравнению с результатами, полученными летом на неалюминированном зеркале, не произошло. В целом, можно выделить три основных проблемы.

Рис.4. Теневой снимок поверхности ГЗ.

• Зональные ошибки: на теневых снимках прослеживается кольцевая текстура поверхности, связанная с работой полировального инструмента, наблюдаемых отклонения по различным оценкам достигают от 0.2 до 0.5 длины волны (100-250 нм) (рис. 4).



• Отклонения формы поверхности от параболоида после установки зеркала в штатную оправу превысили ожидаемые и доходили до нескольких длин волн. Присутствуют крупномасштабные отклонения кольцеобразной формы и остаточные располировки, приводящие к появлению значительного рассеянного света.


• Регулировка торцевых разгрузок с целью коррекции формы поверхности привела к неразгруженности зеркала и зависимости формы поверхности от положения трубы телескопа (зенитного расстояния). Кроме того, регулировка разгрузок не способна в полной мере компенсировать начальное несовершенство поверхности.

Для запуска телескопа в наблюдения после алюминирования в течение ноября-декабря проведены следующие работы.

(1) Диафрагмирован внешний край зеркала, обладающий наиболее значительными деформациями поверхности и вносящий наибольший вклад в рассеянный свет.

(2) Разгрузки зеркала выставлены в положение «после первой итерации» - в этом положении достигается наиболее существенное улучшение формы поверхности при относительно небольшом воздействии на разгрузки (дополнительные усилия до 16 кг), одновременно сводятся до минимума эффекты неразгруженности зеркала (рис.5).

Рис.5. Изменения волнового фронта после первой итерации регулировки разгрузок.

(3) Измерено положение аберрационного центра и проведен заклон ГЗ для совмещения положения аберрационного центра с центром поворотного стола первичного фокуса. Затем проведены контрольные измерения (рис. 6). Такая операция уже проводилась летом на неалюминированном зеркале, однако оказалось, что регулировка разгрузок привела к значительному смещению аберрационного центра.

Рис.6. Положение центра аберраций (направления отмечены стрелками) относительно центра поворотного стола (крестик).

(4) Проведена оценка положения пучка в фокусе Нэсмит-2 (на коллиматоре ОЗСП). Отмечается отклонение пучка от центра коллиматора на величину порядка 1 см, однако точная юстировка оптической схемы Н-2 в настоящий период нецелесообразна.

(5) Проведена серия наблюдений для аттестации поверхности зеркала - теневые снимки, гартманограммы, измерения с датчиком Шака-Гартмана - и настроена система коррекции наведения (СКН) телескопа.

Таким образом, обсерватория к настоящему моменту успешно выполнила все необходимые процедуры по установке обновленного зеркала и измерению характеристик его поверхности. Одновременно приходится констатировать, что качество поверхности неудовлетворительно. Основной причиной этого является значительная неоднородность стекла заготовки, которая привела к появлению неучтенных эффектов при контроле в ленте во время переполировки зеркала, и вследствие этого - к значительным отклонениям поверхности от параболоида после установки в штатную оправу.

В течение зимнего и весеннего периода на телескопе будут проводиться наблюдения согласно расписанию, работа зеркала будет проверена в режиме наблюдений с научным оборудованием. Для составления научно-технического отчета по аттестации ГЗ создана комиссия (Д.О. Кудрявцев - председатель, члены комиссии В.Л. Афанасьев, Н.В. Борисов, Э.В. Емельянов, Ю.М. Маметьев, М.В. Юшкин, Г.В. Якопов), которая должна подготовить необходимые документы к 1 марта 2019 года. Дальнейшая судьба обновленного зеркала в настоящий момент не определена, возможные варианты обсуждаются.

Зам. директора по научной работе Д.О. Кудрявцев по материалам рабочей группы по аттестации ГЗ.