1. Предисловие
Этот текст написан в основном для студентов технических вузов, но возможно он будет интересен также и более старшему поколению.
Николай Полкин, как он пишет, с большим трудом, прочитал мою обзорную повесть о Водородном магнитометре БТА - и это не удивительно. Смотри на сайте proza.ru «Водородный магнитометр БТА». А, вообще-то, это обзорная повесть о «становлении» и работе шестиметрового Большого Телескопа Азимутального (БТА) Академии Наук СССР, о его расцвете «в душной комнате почти без воздуха» и постепенном увядании в этой комнате, - но это образно сказано. Эта повесть написана, как бы «опираясь» на разработку и внедрение Водородного магнитометра на этом телескопе. Кстати, повесть написана «в слишком сжатой форме» - в противном случае она бы превратилась в многотомную рукопись, и её никто бы читать, вообще и частности, не стал. Тем более в наше время когда, в общем-то, не читают, а смотрят в основном видеосъёмки. Таковы интересы основной массы живущих в наше время людей.
Николай Полкин предложил мне написать отдельную повесть о техническом устройстве Водородного магнитометра, в частности, для студентов технических вузов. В этой повести так же будут приведены, некоторые наиболее интересные наблюдения, выполненные на этом магнитометре. Приведён будет так же ряд незаконченных наблюдений довольно интересного объекта, результаты наблюдений которого так и не опубликованы. И вряд ли в ближайшее время кто-то вернётся к наблюдениям этого уникального объекта - сейчас всех больше интересует поиск планет у других звёзд и загадочные ещё малопонятные вспышки каких-то объектов, окружающей нас Вселенной. То, что эти объекты находятся далеко от нашей планеты Земля - это уже установлено, так как наблюдалась одна и та же вспышка в разных странах находящихся достаточно далеко друг от друга.
2. Введение
Специальная Астрофизическая Обсерватория начала строится в конце шестидесятых годов прошлого века, последнего века в этом тысячелетии. А в настоящее время заканчивается 2017 год, то есть начало третьего тысячелетия. В этой обсерватории по первоначальному проекту должно было быть порядка десяти - пятнадцати телескопов разного «калибра», с диаметрами главных вогнутых параболических зеркал от 0.6 метров до 6 метров. Телескоп с главным зеркалом шесть метров, это и есть тот самый БТА - Большой Телескоп Азимутальный. Вот об этом телескопе и его Водородном магнитометре основной рассказ, то есть повесть. Этот телескоп был построен и запущен в эксплуатацию, - но только один из крупных телескопов планирующейся обсерватории. Совместно с этим телескопом работали не более одного, двух телескопов с главными зеркалами меньше метра и только в конце двадцатого века появился телескоп с метровым зеркалом, да и он с трудом «удержался» около шестиметрового гиганта. Необходимо заметить, что примерно в течение двадцати лет в мире не было таких крупных и благоустроенных телескопов. Но об этом смотри обзорную, довольно сложную и потому малопонятную повесть «Водородный магнитометр БТА» выставленную, как уже говорилось в предисловии, на сайте proza.ru. Кстати, об этом же телескопе БТА (Большом Телескопе Азимутальном) написано в ряде произведений так же выставленных на этом же сайте - это: «Портрет злой собаки», «Рационализация дилетантов», «Как с виду сложное становится простым», «О телескопах с зеркалами больше шести метров» и в некоторых других произведениях, но в них о телескопе БТА только упоминается. А уникальность телескопа БТА в том, что на этом телескопе используется одиночное неадаптивное шестиметровое главное зеркало, то есть при диаметре шесть метров толщина его немного более полуметра. Все остальные телескопы в мире, которые больше шести метров (диаметр их главных зеркал) адаптивные, то есть главное зеркало имеет толщину порядка десяти сантиметров и установлено на «разгрузках» управляемых компьютерами. «Разгрузки» это точки, на которые устанавливается зеркало. Эти точки могут слегка перемещаться в вертикальном направлении, меняя тем самым поверхность зеркала, которое гнётся на доли микрометра в зависимости от искажения фронта волны света проходящего через атмосферу нашей планеты Земля. Величина искажений атмосферы фиксируется специальным устройством и по его «командам» компьютеры соответственно управляют «разгрузками», то есть увеличивают или уменьшают давление через «разгрузки» на зеркало, тем самым, меняя его параболическую поверхность, отражающую свет от наблюдаемых небесных объектов. Таким образом, наблюдения объектов как бы выводятся за атмосферу нашей планеты Земля. Это, конечно же, значительное усовершенствование телескопов, но в некоторых редко встречаемых случаях создаёт некоторую неуверенность в результатах наблюдений из-за чрезвычайной технической сложности устройств. При значительных недостатках Большого Телескопа Азимутального (БТА) по сравнению с адаптивными телескопами, он всё-таки достаточно прост и поэтому более надёжен для некоторых уникальных астрофизических задач, - но это уже частные случаи. Кстати, искажения атмосферы нашей Земли можно заметить в жаркий летний день, если посмотреть на предметы за рекой, которые начинают слегка «дрожать», то есть как бы, слегка смещаясь и опять возвращаясь на прежнее место. Если кого-то заинтересует конструкция и работа телескопа БТА, эту информацию можно найти в приведённых выше произведениях или сборниках статей в научном журнале Академии Наук СССР «Астрофизические исследования», Известия Специальной Астрофизической Обсерватории. Особенно много о телескопе БТА (Большом Телескопе Азимутальном) написано в первых номерах этого журнала. Приводится его конструкция и основные технические характеристики.
3. Принцип действия и основные характеристики Водородного магнитометра
Принцип действия Водородного магнитометра - модуляционный, двуканальный, с выводом светового потока с двух каналов на один фотоэлектрический умножитель, работающий в счёте фотонов, которые преобразуются им в поток высокочастотных импульсов и затем регистрируются компьютером, на котором рассчитывается по этим импульсам магнитное поле на наблюдаемой звезде. Если оно присутствует на звезде и величина его достаточна для регистрации Водородным магнитометром. Магнитометр называется Водородным потому, что на нём измеряются магнитные поля на наблюдаемых звёздах по их водородным спектральным линиям, которые формируются в атмосферах этих звёзд. Что такое водородные спектральные линии в атмосферах звёзд и почему и как в этих водородных спектральных линиях звёздных атмосфер измеряются магнитные поля - это уже отдельный раздел астрофизики.
С термином модуляционный принцип, можно ознакомиться в радиотехнической литературе. Например, в учебных книгах по приёмно-передающей радиотехнической аппаратуре. В них рассматриваются принципы передачи радиотехнических сигналов с помощью промежуточных амплитудных и частотных модуляций. Но всё же я попытаюсь, образно говоря «на пальцах», объяснить этот принцип. Световой поток от звезды поступает на устройство, которое преобразует этот световой поток в два независимых параллельно идущих луча. Эти два луча, если на звезде нет магнитного поля, строго одинаковы и, следовательно, их разность равна нулю. Если на звезде присутствует магнитное поле, то эти два луча различаются по интенсивности. Они, например, отличаются по величине, то есть по амплитуде. Но разность этих амплитуд (пропорциональна величине магнитного поля) пренебрежительно мала и может быть зашумлена, «потонуть в шуме», до такой степени, что её невозможно будет зарегистрировать, то есть выделить из окружающего её шума прямым измерением. Для того чтобы выделить её, эту разность (то есть магнитное поле), из шума нужно, во-первых, знать частотный спектр шума и, во-вторых, частотный спектр этой разности (магнитное поле). По-видимому, можно сказать проще: нужно с такой частотой «разбрасывать» эту разность (магнитное поле) по двум каналам, то есть подавать её, то в один канал, то в другой, чтобы все шумы не могли «прицепится» к ней и попасть в приёмник этой величины, то есть компьютер. Вот этот приём и называется модуляцией. Но перед компьютером должно стоять устройство, которое преобразует это магнитное поле в значимую величину, а это некоторый накопитель этих «квантиков» магнитного поля за некоторое время, то есть чем дольше накопление, тем точнее будет величина магнитного поля выделенного из статистического шума. Тут естественно возникает вопрос? А зачем было «городить весь этот огород» с промежуточной частотой - со временем и так магнитное поле выделится из шума по статистическим законам. Но это так только кажется. Без промежуточного частотного фильтра, а это частотная модуляция, в компьютер будут поступать все шумы, сопровождающие сигнал, а частотным фильтром, частотной модуляцией, эти шумы отсекаются - не пропускаются. Как бы эти «квантики» магнитного поля поднимаются модулятором над всеми нижележащими (меньшими) частотами шумов. В случае шестиметрового параболического зеркала Большого Телескопа Азимутального (имеется в виду диаметр зеркала) собирающего свет в «точку», из которой свет поступает в Водородный магнитометр, эти «мешающие» частоты имеют максимум вблизи 10 - 20 герц. В Водородном магнитометре модулирующая частота составляла 260 герц, то есть лежала далеко за пределами всех шумов. В дальнейшем вся оптико-механическая и электронная схема Водородного магнитометра будет описана ниже по тексту.
А теперь перейдём к основным характеристикам Водородного магнитометра. На Водородном магнитометре с полностью открытой входной щелью (весь свет от звезды «проваливается» в эту щель) можно наблюдать звёзды до 4 - 5 звёздной величины (это, вообще-то, яркие звёзды - видимые простым глазом). Более слабые звёзды можно наблюдать с полностью открытой входной щелью, но не слабее 14 - 17 звёздной величины. Чем больше величина - тем слабее звезда. Звёзды слабее 17 звёздной величины излучают небольшой световой поток, который недоступен для Водородного магнитометра - на Водородном магнитометре ведь измеряется магнитное поле звезды. Для наблюдения звёзд ярче 4 - 5 звёздной величины необходимо прикрывать щель, то есть уменьшать световой поток от неё. Относительная точность измерения магнитного поля в процентах поляризации может быть доведена до 0.005 процентов.
4. Назначение Водородного магнитометра
Водородный магнитометр предназначен для измерения магнитных полей звёзд и других астрофизических объектов. Измерение магнитных полей звёзд основано на эффекте Зеемана (смотри учебник по физике), то есть в случае Водородного магнитометра измеряется продольная составляющая магнитного поля звезды. В дальнейшем речь пойдёт об измерениях в видимой области спектра звёзд. Водородный магнитометр работал в основном в области водородных спектральных линий Н-бэта и Н-гамма. Практически, почти у всех звёзд измерения их магнитных полей проводятся по абсорбционным спектральным линиям, то есть спектральным линиям поглощения. В дальнейшем для упрощения речь пойдёт об одной водородной спектральной линии. Спектральная линия поглощения, в частности спектральная линия водорода (по ней работал Водородный магнитометр) это «провал» в спектре звезды. Этот «провал» в непрерывном спектре (континууме) представляет собой постепенное уменьшение светового потока (в частности водородной линии) почти до нулевого уровня и такой же постепенный подъём светового потока, в спектральной линии, до того же уровня континуума. Появление абсорбционной водородной спектральной линии (да и вообще любой спектральной линии поглощения) вызвано тем, что излучение фотосферы, то есть более горячей области звезды (находящейся под более холодной внешней областью - атмосферой) поглощается избирательно атомами атмосферы. Атомы атмосферы в меньшей степени ионизованы по сравнению с фотосферой, так как находятся в области более низкой температуры и соответственно в области более низкого давления, которое возникает в результате притяжения суммарной массой звезды. Кстати, чем больше масса звезды, тем быстрее у неё протекает процесс преобразования вещества и тем короче её «жизнь». Это общая закономерность эволюции всех звёзд. В частности в повести «Водородный магнитометр БТА» выставленной на сайте proza.ru, в разделе «3. О способе измерения магнитных полей звёзд» более подробно описан способ измерения магнитных полей звёзд, и к тому же, продольных составляющих их магнитных полей. Повторю, в нашем случае, на Водородном магнитометре, измерялась продольная составляющая магнитных полей звёзд и к тому же в видимой области спектра.
5. Основная стимулирующая причина изготовления Водородного магнитометра для телескопа БТА
Вначале Водородный магнитометр предполагалось использовать только для измерения магнитных полей быстровращающихся звёзд. У быстровращающихся звёзд за счёт их вращения узкие спектральные линии металлов, по которым в основном измеряются (и фотографически тоже) их магнитные поля - «размываются» и почти исчезают. А водородные спектральные линии, в этом случае, уширяются незначительно, так как они изначально широкие, - но это из области астрофизики. А, вообще-то, только эта причина, уширение и практически исчезновение спектральных линий металлов при быстром вращении звёзд, позволила беспрепятственно разработать, сконструировать и создать Водородный магнитометр для телескопа БТА. На Большом Телескопе Азимутальном (БТА), который оснащён шестиметровым (имеется в виду диаметр) параболическим зеркалом, проводились измерения магнитных полей не только быстровращающихся звёзд, но и всех других магнитных звёзд в основном спектрального класса A, а так же и звёзд классов B и F, частично примыкающих к классу A, да к тому же ещё и белых карликов, - но это уже, повторю ещё раз, из области астрофизики.
6. Краткая «история жизни» магнитометра
Магнитометр, пока только образно, начал свой путь в жизнь с 1970 года, когда я предложил его примитивную оптическую схему на семинаре в лаборатории астросветоприёмников - где я начинал свою работу в Специальной Астрофизической Обсерватории. Но мне объяснили, что для этих работ приглашён аспирант из московского физико-технического института. Но я занимаясь всякими побочными разработками и работами, всё же окончательно не оставлял мысли о магнитометре начиная понимать, что в обсерватории происходит что-то непонятное, подобное басне Крылова: «Лебедь рак и щука». По-видимому, это было предрешено историей - ведь уже начинался, пока ещё малозаметный, развал Советского Союза. Всё это я пишу, чтобы объяснить появление и дальнейший уход в небытиё Водородного магнитометра. Учитывая происходящее в обсерватории, я всё более и более укреплялся в мысли о возможности разработки и внедрении в наблюдения уже Водородного магнитометра, как альтернативе основного магнитометра Специальной Астрофизической Обсерватории. Этот основной магнитометр был изготовлен, но на нём почти не наблюдали - да это и закономерно в связи с тем, что происходило в Стане Советов, да и во всём мире тоже. Уже целенаправленно Водородный магнитометр начал развиваться из спектрофотометра изготовляемого для 60 сантиметрового телескопа, а размер 60 сантиметров - это диаметр главного параболического зеркала телескопа Цейсс-600. Эти работы (со спектрофотометром) начались с 1972 года и постепенно привели к разработке и внедрению на шестиметровом Большом Телескопе Азимутальном (БТА) Водородного магнитометра, который проработал на нём с 1981 года до 1998 года, то есть 17 лет. Как известно - все течёт и изменяется - и потому с уходом моим на пенсию «ушёл из жизни» и Водородный магнитометр. Ведь дальнейшую модернизацию Водородного магнитометра под новые астрофизические задачи и светоприёмники для него проводить было некому - хотя некоторые попытки его модернизации и пытались воплотить в жизнь, но это успеха не имело.
По-видимому, ко всему прочему следует добавить: ведь для того чтобы что-то сотворить, этим нужно жить. А ведь это не каждый сможет сделать, а может быть и не смеет - над ним-то начальники. Не знаю, так ли это? Возможно и не так, - а тогда как?
7. Место «работы» Водородного магнитометра
Начну с того, что Водородный магнитометр работал в кабине первичного фокуса шестиметрового Большого Телескопа Азимутального (БТА). Первичный фокус это то место где собирается в точку свет шестиметровым (имеется в виду диаметр) параболическим зеркалом телескопа от точечного источника света, в частности звезды. Свет от звезды представляет собой светящуюся точку, так как ближайшая к нам звезда, не считая Солнца (кстати, Солнце тоже звезда), находится на расстоянии четырёх световых лет. Световой год это расстояние, которое проходит свет за один год, скорость же света почти 300000 километров за одну секунду. По-видимому, необходимо напомнить, что свет, проходя атмосферу, планеты Земля «размывается» ею и представляет собой нестабильный световой кружёк, размеры которого постоянно изменяются. Наверное, следует добавить, что для уменьшения кружка рассеяния, телескоп установлен в горах Кавказа на высоте 2050 метров. А ближайший к нему посёлок это станица Зеленчукская, которая находится от него на расстоянии сорока километров. Но это расстояние, от башни телескопа до станицы, частично проходит по горной дороге с серпантином. По прямой же линии это расстояние между ними приблизительно тридцать километров. В связи, со сложностью изготовления шестиметрового зеркала, его фокус (напомню, это место где фокусируется свет) выбран в 24 метрах от параболической поверхности зеркала. В результате «труба» телескопа (о ней ниже) вместе с кабиной для аппаратуры и наблюдателя представляет собой конструкцию длиной больше 25 метров. Труба это условное название сложной конструкции из сальных труб, она подробно описана в рассказе «Рационализация дилетантов» помещённом на сайте proza.ru. А теперь несколько слов о «трубе» нашего шестиметрового телескопа. Труба это некий «сленг» оставшийся от первых, как правило, небольших телескопов объективы или зеркала которых находились действительно в трубе. Но у больших современных телескопов сплошных труб нет, а есть некоторая ажурная конструкция тоже из труб, «несущая» многотонную оправу с параболическим зеркалом и кабину наблюдателя - но это раньше, - а сейчас наблюдателя в кабине нет, а помещается в ней только, дистанционно управляемая, светоприёмная аппаратура. Но «сленг» труба, так и закрепился в астрономии - мы тоже им будем пользоваться в дальнейшем. Но вернёмся к Большому Телескопу Азимутальному (БТА). Труба телескопа установлена в вилочной конструкции, в которой эта труба вращается - опускаясь до горизонтального положения «в горизонт» и поднимаясь до вертикального положения «в зенит». Но при наблюдениях труба телескопа не может входить в пятиградусную зону в «зените». Об этом подробно написано в рассказе «Как с виду сложное становится простым» помещённом на сайте proza.ru. Учитывая то, что труба телескопа длиннее 25 метров и вращается в горизонтальной плоскости вместе с вилочной конструкцией более чем на 360 градусов (об этом также смотри в документации по телескопу), башня телескопа имеет диаметр 50 метров. По игре случая диаметр купола башни примерно равен диаметру двух величайших куполов - Пантеона (1 век нашей эры) и собора Святого Петра в Риме (16 век), и по этим параметрам башню Большого Телескопа Азимутального уже никто не превзойдет. А не превзойдёт потому, что сейчас уже таких сооружений для телескопов не строят - в башне в её фае мраморный пол, на потолке фае мозаичные фигуры зодиакальных созвездий подсвечиваемых электрическим светом и многое другое. И всё это, но это в частности, потому, что фокусное расстояние телескопа 24 метра. Но ведь этот телескоп был построен за двадцать лет до появления аналогичных, но более крупных (по диаметру главных зеркал) телескопов в мире. И на этом, в общем-то, единственном телескопе за двадцать лет почти ничего «путёвого» в науке сделать не удалось - да это, вообще-то, и понятно почему, ведь «поддержки» гиганта средними и малыми телескопами не было. Но это печальная история - нет повести печальнее на свете, чем повесть о Ромео и Джульетте или о Центральном Комитете КПСС. Но это последнее - так к слову будет сказано. Хотя по малопонятным причинам даже уникальные наблюдения на БТА и направления в астрофизике, почему-то замалчивались и даже тормозились, а наиболее талантливые астрофизики уезжали за рубеж - ни то ли это всё, Центральный Комитет КПСС? Ведь в него же засылались, и в нём же заводились жуки долгоносики! Но это всё последнее - к тому же слову сказано. Этот параграф закончу тем с чего начал - Водородный магнитометр работал в первичном фокусе, то есть в «стакане» шестиметрового Большого Телескопа Азимутального (БТА) семнадцать лет.
8. Установка магнитометра в «стакан»
«Стакан», это кабина для аппаратуры и наблюдателя расположенная на трубе телескопа в месте его первичного фокуса, то есть там, где находится фокус параболического зеркала при освещении его параллельным пучком света от небесного объекта - в частности, от звезды. Кабина, это специальная цилиндрическая труба с люком для установки аппаратуры и дверью для посадки наблюдателя, в дальнем от зеркала торце «стакана». Кабина - «стакан», крепится к верхнему кольцу трубы телескопа растяжками. Эта конструкция подробно описана в рассказе «Рационализация дилетантов» также помещённом на сайте proza.ru. Водородный магнитометр устанавливался в «стакан» (через люк) с помощью кран-балки, это специальное подъёмное устройство, перемещающееся под забралом башни. Забрало это устройство, с помощью которого открывается часть купола башни для наблюдений. Купол, кстати вес его 1000 тон, установлен на 12 тележках, которые движутся по круговым рельсам по окружности башни и приводятся в движение 12 электродвигателями по 14 киловатт каждый. Поворот башни рассчитан более чем на 360 градусов. При приближении к пределу поворота наблюдатель уведомляется дежурным оператором на Центральном пульте управления (ЦПУ) о приближении к допустимому пределу поворота купола и так далее и тому подобное. А забрало это часть купола башни, которое откатывается на катках с помощью тоже электродвигателя с фазовым ротором мощностью 45 киловатт, на противоположную часть купола - вес забрала 36 тон. В итоге открывается проём в куполе от горизонта до зенита - ширина проёма 11 метров. В этот проём и «смотрит» телескоп. После установки Водородного магнитометра в «стакан» на нём начинались наблюдения.
9. Устройство Водородного магнитометра
По-видимому, этот параграф следует представить в виде нескольких самостоятельных разделов, для того чтобы проще было воспринимать написанное:
1. Раздел. Разработка и изготовление наиболее совершенной и последней, в чём-то необычной, двулучевой схемы магнитометра, на которой проводились уникальные наблюдения магнитных полей по водородным спектральным линиям, - но это уже область астрофизики.
2. Раздел. Разработка и изготовление спектрофотометра.
3. Раздел. Разработка и изготовление поляриметрической приставки к спектрофотометру - первый вариант ещё примитивного Водородного магнитометра для телескопа Цейсс-600.
4. Раздел. Подготовка Водородного магнитометра (ещё одноканального) для перевода его на Большой Телескоп Азимутальный (БТА) - первые наблюдения на телескопе БТА.
5. Раздел. Введение в оптическую схему Водородного магнитометра усовершенствований, и второго канала (двулучевая схема), - они работали на один фотоэлектрический умножитель.
6. Раздел. Просветление оптики и замена некоторых элементов оптической схемы Водородного магнитометра, с целью увеличения его оптической пропускной способности.
1. Раздел
Двулучевая схема Водородного магнитометра была последним «предзакатным» его устройством. Устройство это набор:
1. Необходимых механических конструкций.
2. Оптико-механических систем двулучевой схемы.
3. Электронных схем находящихся частично в кабине первичного фокуса Большого Телескопа Азимутального (в дальнейшем БТА) и аппаратной этого телескопа - в дальнейшем просто аппаратной БТА, то есть аппаратной телескопа БТА.
4. Как минимум одного компьютера (не считая компьютеров для управления телескопом).
5. Кабельных соединений аппаратной БТА с кабиной первичного фокуса телескопа БТА.
6. В то время, так называемого крейта КАМАК. Один крейт в аппаратной телескопа БТА, а другой в кабине первичного фокуса. Для некоторых наблюдательных задач, в честности для измерения магнитных полей звёзд и некоторых не экзотических объектов наблюдения проводились без наблюдателя в кабине первичного фокуса телескопа БТА. Эти наблюдения проводились с полуавтоматическим дистанционным управлением.
7. В аппаратной БТА, в крейте КАМАК, так называемых - станций КАМАК: электронных счётчиков, электронных часов, специального электронного блока для управления магнитометром тоже размещённого в крейте КАМАК, но не входящего в систему КАМАК, электронного таймера управляющего режимом наблюдений на телескопе БТА.
8. В кабине первичного фокуса БТА, в крейте КАМАК - станций КАМАК: А) - микропроцессора. Б) - электронных блоков МУШД для управления шаговыми двигателями. В) - электронных устройств, также входящих в систему КАМАК, для управления механизмами магнитометра. Эти устройства считывают данные со стрелочного индикатора перемещения подвижной части - так называемой «подвижки». «Подвижка» - местный сленг астрофизиков. А, вообще-то, некоторого специального прецизионного механического устройства для перемещения светоприёмной аппаратуры, которая установлена на его подвижной части. Г) - там же конечных выключателей. Д) - устройства переключения щелей в двулучевой схеме магнитометра (о ней по тексту ниже, в данной части повести просто идёт перечисление устройств).
Примечание 1: все эти устройства были соединены кабелями с аппаратной БТА - об этих кабелях указанно в предыдущем пятом пункте.
9. Большим набором компьютерных программ, зачастую прецизионных: А) - для считывания данных с магнитометра. Б) - его тестирования в процессе наблюдений. В) - для проведения в процессе наблюдений, контроля режима работы магнитометра. Г) - для контроля сбоев возникающих в процессе наблюдений. Д) - для сравнения статистик по распределению Пуассона и Гаусса (нормальное распределение). Е) - специального метода «до счёта», который позволяет проводить измерения ошибок (по Пуассону и Гауссу) только по одному измерительному каналу в двулучевой схеме магнитометра. Ж) - для контроля среднеквадратической ошибки (Гаусс) и ошибки по Пуассону в процессе измерения линейной и эллиптической поляризации. Кроме основных программ были и другие, а так же «сервисные», о которых я умолчу.
Примечание 2. Измерения линейной и эллиптической поляризаций в схеме с неподвижным магнитометром нерационально, то есть Водородный магнитометр в кабине первичного фокуса не вращался. А потому, контроль «ошибки» поляризации при вращении поля телескопа БТА был ненадёжен - сложна привязка к нулю, но это уже «тонкости», о которых здесь говорить неуместно.
Примечание 3. Но всё же добавлю. Измерение линейной и эллиптической поляризаций на телескопе БТА по ряду причин нерационально и было принято мной в связи с необходимостью точного измерения контура спектральных линий при наблюдении белых карликов, - но это уже больше относится к методике измерений и я неуверен, что это заинтересует кого-нибудь. Да и вообще (не знаю, насколько я прав) проведение прецизионных измерений при наблюдениях астрофизических объектов дело сложное и маловероятное. Поясню, когда от объекта проходит большой поток квантов и можно получить высокую точность, такие объекты не рассматриваются на заседаниях комиссии по делению наблюдательного времени на телескопе БТА. А переадресовываются на малые телескопы других обсерваторий. Могу только добавить - возможно, это связано с тем, что как таковой обсерватории, как не было в СССР так тем более, не стало и в Российской Федерации. Но при условии «нормальной» обсерватории со многими телескопами разных калибров, я не уверен, что в ней был бы Водородный магнитометр. Но такие рассуждения больше похожи на гадание на кофейной гуще - я ведь не астрофизик. А кто я? И как я попал в астрофизику? Но это уже совсем другая история.
Примечание 4. Весь этот комплекс оборудования двулучевой схемы Водородного магнитометра создавался для высокоточного измерения магнитных полей по водородным спектральным линиям Н-бэта и Н-гамма. Возможно, при глубокой заинтересованности ведущих астрофизиков, а она это заинтересованность вроде бы была, он бы мог развиваться и дальше, но это сомнительно, так как астрофизика как таковая в Российской Федерации начинала мешать разрушительному шествию капитализма в этой стране! Но это не более чем частное мнение.
10. Описание схемы Водородного магнитометра начну со стандартного оптико-механического блока, этот блок спектрограф UAGS - универсальный, астрофизический, дифракционный спектрограф. Дифракционный потому что в качестве устройства разлагающего свет от звезды в спектр используется дифракционная отражательная решётка. Такая решётка и её принцип действия описаны в учебниках по физике. Если кратко - в этом случае спектрограф представляет собою оптико-механическое устройство. Это устройство включает в себя: входную щель, диагональное зеркало с отверстием, сферическое зеркало с фокусным расстоянием один метр, дифракционную решётку с приводом для её поворота. Все остальные навесные устройства спектрографа UAGS в схеме Водородного магнитометра не используются за исключением окулярного подсмотра щели. Входная щель представляет собой две зеркальные «щёчки», раздвижение которых и организует входную щель. Входная щель оснащена приводом, с помощью которого регулируется её ширина. Ширина щели видна в окулярный подсмотр, который при дистанционном управлении магнитометром был заменён ЭОП-ным подсмотром. Краткое пояснение: ЭОП-ный подсмотр это устройство, включающее в себя электронно-оптический преобразователь, передающий изображение входной щели в аппаратную телескопа БТА. В аппаратной находился наблюдатель, управляющий Водородным магнитометром при его дистанционном управлении.
11. Перед спектрографом UAGS расположены блоки, в которых находится поляриметрическая оптика Водородного магнитометра в последнем его двулучевом варианте. Эта оптика, находящаяся перед щелью спектрографа, включает в себя: 1. Входную линзу, преобразующую фокус главного вогнутого шестиметрового зеркала с 24 метров в 72 метра или по-другому относительное отверстие 1 к 4 в относительное отверстие 1 к 12. Вертикальную входную щель (но не входную горизонтальную щель спектрографа, которая находится за вертикальной щелью и всей поляриметрической оптикой магнитометра). На входной вертикальной щели магнитометра расположен фокус главного зеркала телескопа БТА уже с относительным отверстием 1 к 12 или фокусным расстоянием 72 метра. Или по-другому, на вертикальной входной щели строится изображение наблюдаемой звезды. 2. За вертикальной щелью находится линза, которая преобразует расходящийся пучок света от звезды в пучок параллельно идущих лучей. Эта линза называется коллимирующей линзой или проще коллиматором. 3. За коллиматором установлен блок из двух четвертьволновых пластин, попеременно вводимых в пучок уже параллельных световых волн идущих от звезды. Для справки: следует заметить, что перед четвертьволновой пластиной (q-параметр) для точного сканирования контура водородной линии звезды вводится после коллиматора поляроид с вертикальной поляризацией. 4. За всеми этими пластинами находится электрооптический элемент, четвертьволновой, который управляется разно-полярными (+ или -) высоковольтными прямоугольными импульсами (4 - 5 киловольт), следующими с частотой 260 герц. С такой частотой измеряются либо круговая поляризация (четверть волновые пластины выведены), либо составляющие линейной поляризации (q-параметр или u-параметр, то есть водятся попеременно либо одна, либо другая, четвертьволновые пластины). Но это последнее предложение как бы значительное опережение повествования, его нужно просто принять к сведению и не больше. 5. После электрооптического четвертьволнового элемента в дальнейшем KDP (так обозначается кристалл, из которого выполнен этот четвертьволновой элемент) находится линза. Эта линза преобразует параллельный пучок света в сходящийся пучок света. Этот сходящийся пучок света разводится в пространстве кристаллом исландского полевого шпата на два луча, то есть на обыкновенный луч и необыкновенный. Лучи разводятся на несколько угловых градусов. Линейное же разведение лучей зависит от длины кристалла. К тому же, сама призма из этого кристалла собрана из двух половинок повёрнутых относительно друг друга на девяносто градусов, это устройство обеспечивает симметричное разведение лучей. Симметричное разведение лучей необходимо в случае использования обеих лучей, а в двулучевой схеме используются оба луча. Эти оба луча сфокусированные, предварительно указанной линзой, поступают на входную щель спектрографа UAGS. Замечу для справки, что в этом случае в аппаратной БТА на экране управляющего магнитометром компьютера видны два изображения наблюдаемой звезды, они возникают в результате использования в магнитометре двух лучей. Эти два изображения звезды передаются в аппаратную с помощью указанного выше электронно-оптического подсмотра установленного на спектрографе UAGS.
12. На выходе из спектрографа двух параллельных пучков света, разложенных в спектры, посылаемых дифракционной решёткой, находится внешнее навесное устройство. Это линзовая камера, то есть линзовый просветлённый триплет, который помещён в металлический корпус. Корпус камеры снабжён устройством, позволяющим перемещать триплет в камере, поднимая или опуская его для точной фокусировки изображения спектра на выходных щелях Водородного магнитометра. Устройство фокусировки оснащено шкалой, деления которой позволяют использовать линзовую камеру в других аналогичных оптических приборах. 1. Корпус камеры оснащён верхним и нижним идентичными фланцами. На верхний фланец ставится «подвижка» - о ней было сказано выше. 2. «Подвижка» это основное электромеханическое устройство Водородного магнитометра (в основном механическое), которое позволяет с высокой точностью наводиться на водородную спектральную линию (или линии) и проводить по ней наблюдения астрофизических объектов. 3. Кстати, для точного наведения на спектральную водородную линию используется водородная лампа. К тому же, лампа была оснащена мощным никодимовым постоянным магнитом позволяющим создавать эффект расщепления водородных линий продольным магнитным полем. Но о постоянном магните в водородной лампе это возможно излишняя информация, так как устройство, расщепляющее водородную линию, практически не использовалось в наблюдениях, а только при тестировании Водородного магнитометра. Но эта методика до конца не была доведена «не хватало времени, заняться этим вплотную». 4. Для дистанционного управления магнитометром, без наблюдателя в кабине главного фокуса, «подвижка» была оснащена необходимыми устройствами для её дистанционного управления, при этом точность её работы была значительно повышена. На «подвижке» был установлен шаговый двигатель, который управлялся наблюдателем, находившимся в аппаратной БТА. Для перехода от ручного управления «подвижкой» к дистанционному управлению на ней была установлена фрикционная муфта. Эта муфта вводилась в зацепление вручную соответствующей рукояткой при подготовке «подвижки» к дистанционному управлению. 5. Кстати, точность считывания информации с её стрелочного индикатора была доведена до одного микрометра, то есть, повышена в десять раз (это обеспечивалось специальным комплексом компьютерных программ при дистанционном управлении «подвижкой»). 6. К тому же, в процессе наблюдений периодически, чем ближе к горизонту, тем чаще, проводилась коррекция её подвижной части несущей механизм переключателя выходных щелей, линзовый конденсор и фотоэлектрический умножитель с электронным полупроводниковым усилителем и формирователем импульсов - эта коррекция необходима в связи с атмосферной рефракцией. 7. Также проводилась коррекция смещения подвижной части «подвижки» возникающего при изгибании механической части магнитометра при разных углах наклона трубы телескопа БТА к горизонту. Величины этих смещений были «зашиты» в программу управления Водородным магнитометром. 8. На перемещаемой части «подвижки» был установлен блок выходных щелей магнитометра с механическим переключателем щелей. В случае дистанционного управления переключатель щелей сочленялся с приводом шагового двигателя, управляющего переключателем. В этом случае переключатель щелей управлялся из аппаратной БТА, где находился наблюдатель, ведущий наблюдения в дистанционном режиме.
13. Блок выходных щелей Водородного магнитометра был изготовлен из стальной заготовки размером 120 на 110 миллиметров и высотой 45 миллиметров. Выбор такого варианта был принят из соображений компактности и прочности устройства. Внутри блока с высокой точностью установлены цилиндрические направляющие, по которым перемещалось устройство несущее стальную специальную каретку. На каретке были установлены 12 шарикоподшипников, которые были распределены на 4 тройки, охватывающие направляющие под углом 120 градусов. По каждой из двух цилиндрических направляющих каталось 6 шарикоподшипников (несущих каретку) собранных в две тройки. Таким образом, люфт полностью исключался. Приблизительно такое же устройство на шарикоподшипниках было применено и на перемещающейся части «подвижки», но это так - для справки. Внутрь каретки блока выходных щелей по шлифованным направляющим «вдвигалась», тоже шлифованная пластина, то есть корпус выходных щелей, с наклеенными на неё щелями. Для изготовления щелей в корпусе маски сверлились отверстия, на которые под микроскопом наклеивались кусочки металлических лезвий от безопасной битвы. Как правило, использовались лезвия «Нева». Для переключения этих щелей, то есть фиксации перемещения щелевой маски с наклеенными на неё щелями, вне корпуса блока, на рукоятке переключателя был помещён фиксатор. На пластине, то есть рукоятке, с помощью которой наблюдатель двигает каретку, установлена деталь, в которой вырезаны три треугольных паза. В эти пазы попадает миниатюрный шарикоподшипник, закреплённый на пружинной пластине, который и фиксирует положение каретки. Для перемещения каретки нужно приложить некоторое усилие. При переключении щелей слышен характерный щелчок. Этот фиксатор определяет положение щелевой маски внутри корпуса блока относительно «ниток» двух спектров сфокусированных в фокальной плоскости камеры спектрографа UAGS, и именно так, чтобы эти спектры попадали в нужные щели маски. На этих спектрах фиксатором фиксируются щели маски, то есть он как бы наводят щели маски на эти два спектра. Кстати, при дистанционном управлении магнитометром в аппаратной, где находится наблюдатель, через «громкую связь», то есть микрофон слышны щелчки переключателя щелей, - но это так, кстати. На блок выходных щелей устанавливался ФЭУ (фотоэлектрический умножитель) перед которым находился линзовый просветлённый конденсор, состоящий из трёх положительных линз который собирал свет после выходных щелей и фокусировал его на фотокатоде ФЭУ. Вся это оптика и ФЭУ были помещены в стальной корпус, на который ставился предварительный полупроводниковый усилитель. Усилитель был размещён в двух отсеках алюминиевого корпуса, а в третьем отсеке находился амплитудный дискриминатор и выходной формирователь импульсов передаваемых в аппаратную БТА по коаксиальному кабелю. В аппаратной БТА импульсы, приходящие с формирователя установленного на ФЭУ, подавались на электронный блок управления режимом работы магнитометра находящийся в крейте КАМАК, как об этом уже говорилось выше по тексту. В аппаратную импульсы приходили уже не прямоугольными, а очищенными от высокой частоты и близкими к распределению Гаусса. Но это уже высшие материи, о которых здесь говорить просто неуместно, - но если только в примечании.
Примечание 5. Импульсы после формирователя имели прямоугольную форму и при частоте больше 12 - 15 мегагерц начинали «слипаться», то есть, образно говоря, два импульса превращались как бы в один, а в итоге нарушалась статистика, и это сразу же приводило к тому, что магнитометр фиксировал повышенное количество сбоев. В этом случае необходимо было прикрывать входную щель для уменьшения светового потока от звезды. Звёзды ярче 4 - 5 величины на Водородном магнитометре с полностью открытой щелью наблюдать было нельзя. Был найден вариант повышения частоты приходящих импульсов, но он не был реализован по ряду причин. Хотя одну из причин можно и указать - яркие звёзды наблюдать на шестиметровом метровом телескопе было сложно. Такие наблюдения, комиссией по распределению наблюдательного времени на телескопе БТА, переадресовывались на телескопы других обсерваторий. Но это уже выходит за рамки простого описания работы магнитометра.
14. Электронный блок управления режимом работы магнитометра, в дальнейшем ЭБУМ, то есть «электронный блок управления магнитометром». Кстати, на лицевой панели этого блока ЭБУМ имелся ряд разъёмов, через которые посредством «перемычек» управлялись электронные счётчики, принимались сигналы с электронных часов, и управлялся таймер. На этой панели находилась так же рукоятка дискретного переключателя, который задавал режим накопления импульсов в опорном канале, и он же (опорный канал) в свою очередь управлял режимом накопления импульсов в информационном канале. Об этом режиме работы Водородного магнитометра смотри ниже по тексту - описание поиска путей обеспечивающих работу магнитометра с минимальными искажениями статистических ошибок.
15. Блок ЭБУМ принимая сигналы, то есть сформированные импульсы с ФЭУ, преобразовывал их в поток импульсов «привязанных» к частоте 10 мегагерц. Такую частоту генерировал кварцевый генератор, управляющий всеми режимами работы ЭБУМ. Привязка к одной частоте (10 мегагерц) позволяла синхронизировать работу всей схемы ЭБМУ. И к этой же частоте были «привязаны» все внешние устройства: электронные счётчики и прочие станции КАМАК участвующие в наблюдениях. Такой режим работы обеспечивал перевод статистического сигнала с ФЭУ в цифровой код «привязанный» к синхронизующей частоте 10 мегагерц. Основным устройством, преобразующим статистический поток импульсов с ФЭУ в цифровой код, была микросхема К155ТМ2 включающая в себя два триггера управляемых, как и вся электронная схема Водородного магнитометра, этим же кварцевым генератором с частотой 10 мегагерц. Формирователь выполнен на микросхеме К155ТМ2. Схема и описание микросхемы К155ТМ2 приведено в «Справочнике по интегральным микросхемам», Москва, «Энергия», 1980 год. Эта информация явно избыточна, так как давно устарела и приведена здесь, для того чтобы показать с какими устройствами тогда работали.
16. А теперь немного о поиске путей обеспечивающих стабильную работу магнитометра в режиме цифрового управления информацией. То есть преобразования статистического сигнала в равноценный ему цифровой код. Но в цифровой код с минимальными потерями информации, которые могут возникнуть при большом световом потоке от астрофизических объектов - часто следующих световых квантов, частота следования, которых не должна значительно превышать 10 - 12 мегагерц. Дальше немного о процессе разработки магнитометра. Водородный магнитометр работал с одним ФЭУ, статистической разброс импульсов которого на 10 - 15 процентов увеличивал среднеквадратическую ошибку выборки по отношению к ошибке по Пуассону. Выборка непосредственно напрямую связанна с распределением Гаусса - чем больше выполнено измерений, тем ближе мы приближаемся к распределению Гаусса, но дальше уходим от ошибки по Пуассону. Замена типов ФЭУ мало что меняла. Становилось очевидным, что отличие разброса импульсов ФЭУ на 10 - 15 процентов, то есть среднеквадратической ошибки от ошибки по Пуассону (ошибки эти тоже отличались друг от друга в среднем где-то на 12 процентов, но ошибка по Пуассону меньше) связано с работой электронной схемы Водородного магнитометра. А это распределение импульсов по каналам - каналы это электронные счётчики в крейте КАМАК. Один счётчик информационный, а второй счётчик опорный. И, по-видимому, такое распределение импульсов по каналам связано с тем, что момент переключения каналов, не синхронизован с потоком импульсов с ФЭУ. Иногда возможно импульс с ФЭУ пропускается, то есть момент переключения совпадал с небольшой, почти уже исчезающей частью его заднего фронта, но чаще один импульс воспринимается схемой как два импульса - один и тот же импульс попадал в оба канала. Из этих соображений следовало, что поток статистических импульсов с ФЭУ необходимо синхронизовать с работой электронной схемы Водородного магнитометра. И более «строго» распределять импульсы по двум каналам - счётчикам, а это значит имитировать один из каналов, как опорный с неким целым постоянным числом задаваемых в нём импульсов, в частности, 100, 1000, 5000, 10000, 25000 и так далее - на переключателе было восемь фиксированных положений. И никак не связывать первый, опорный канал, со статистическим разбросом импульсов приходящих с ФЭУ. В этом случае второй информационный канал сохраняет статистический разброс импульсов и строго подчиняется распределению Гаусса. Кстати, при большой выборке распределение Гаусса стремится к распределению Пуассона. Это проверенно экспериментально на Водородном магнитометре. Так как же организовать работу электронной схемы Водородного магнитометра, чтобы обеспечить такой режим работы? Для этого необходимо синхронизовать работу всех элементов электронной схемы Водородного магнитометра от одного кварцевого генератора. В схеме использовался кварцевый генератор с частотой 10 мегагерц. Этот же кварцевый генератор управлял неким устройством, то есть электронным преобразователем статистического потока импульсов с ФЭУ в поток импульсов, тоже статистических, но «привязанных» к частоте 10 мегагерц. Такой преобразователь, рассмотренный выше по тексту, выполнен, как уже говорилось на микросхеме К155ТМ2 включающей в себя два триггера управляемых, как и вся схема Водородного магнитометра, этим же кварцевым генератором с частотой 10 мегагерц. Поток импульсов распределялся по двум каналам - электронным счётчикам. Переключение каналов осуществляется именно в тот момент, когда информационный импульс отсутствует, это осуществляется за счёт синхронизации всей схемы кварцевым генератором. Дальнейшее всё рассмотрим как некий наглядный пример управления магнитометром. Это касается в основном фаз управления, они могут быть и другими, но это не так уже важно для понимания. Один из каналов, а это опорный счётчик, заполняется, например, импульсами в моменты, когда на четвертьволновой электрооптический элемент, в дальнейшем просто электрооптический элемент, подаётся положительный прямоугольный высоковольтный импульс. В этом случае на ФЭУ попадают кванты, например, с левосторонней круговой поляризацией. Затем ФЭУ преобразует эти кванты в электронные импульсы, которые усиливаются и подаются на микросхему К155ТМ2, с помощью которой импульсы синхронизируются, то есть «привязываются» к общей «окварцованной» частоте электронной схемы Водородного магнитометра. Здесь привожу только краткое, фрагментарное описание способа управления этим электрооптическим элементом. При отрицательном прямоугольном высоковольтном импульсе на электрооптическом элементе - KDP, этим элементом пропускаются кванты с правосторонней круговой поляризацией. Эти кванты также преобразуются ФЭУ в электронные импульсы и тоже поступают на микросхему К155ТМ2, которой эти импульсы «привязываются к окварцованной частоте» электронной схемы Водородного магнитометра, и потом они поступают на вход информационного счётчика. Опорный же счётчик, как уже говорилось, также заполняется после переключения электрооптического элемента - KDP, то есть когда на нём устанавливается плоская вершина положительного высоковольтного импульса. Таким образом, в те моменты времени, когда на электрооптическом элементе - KDP положительный прямоугольный высоковольтный импульс, то заполняется импульсами сначала опорный счётчик. А после заполнения опорного счётчика с него подаётся сигнал на остановку накопления импульсов на информационном счётчике, который в это время не работает, ведь на электрооптическом элементе - KDP в это время положительный высоковольтный импульс и работает опорный счётчик. Поэтому сигналу с опорного счетчика, на мониторе установленном в аппаратной телескопа БТА, высвечивается количество импульсов зарегистрированных информационным счётчиком. Это же количество импульсов информационного счётчика сохраняется в ЭВМ управляющей проведением наблюдений на Водородном магнитометре БТА. Счётчики «обнуляются» и снова начинают заполняться информацией, начиная с опорного канала, а за ним и счётчик информационного канала. Таким образом, проводятся наблюдения на Водородном магнитометре БТА. После десяти измерений автоматически проводится обработка этих измерений: рассчитывается магнитное поле (если оно есть) на наблюдаемой звезде. Для этого из общего накопленного количества импульсов с начала наблюдений звезды вычитается количество импульсов накопленных за это время в опорном канале (нестатистическая величина) и делится на удвоенное количество импульсов опорного канала и затем умножается на магнетон Бора. Только с той разницей, что с точностью до статистики почти равные среднеквадратическая ошибка и ошибка по распределению Пуассона, рассчитываются по статистическим характеристикам одного только информационного канала - эти ведь ошибки неискажённы математическими преобразованиями и техническими неконтролируемыми прерываниями.
Примечание 6. Обычно магнитное поле рассчитывается следующим образом: 1. Берётся разность накопленной информации в каналах и делится на сумму информаций в каналах, а затем умножается на магнетон Бора. 2. В нашем же случае деление производится на постоянное число, которое, как правило, незначительно отличается от знаменателя в 1-ом вышеприведенном случае. Такие незначительные отличия возникают при магнитных полях определяемых по водородным спектральным линиям звёзд в основном класса A и слегка примыкающим к ним классов B и F. Приближение же к классу G исключает применение Водородного магнитометра для таких измерений. Звезда «изрезана» таким количеством различных спектральных линий, что водородные линии Н-бэта и Н-гамма выделить в них трудно - настолько они завуалированы другими спектральными линиями. Кстати, встречаются звёзды в спектральном классе B и даже в спектральном класса A с узкими водородными спектральными линиями, измерять магнитные поляна которых на Водородном магнитометре затруднительно, а бывает и не возможно. Но это уже экзотика и об этом писать не имеет смысла.
17. А теперь пора вернутся к двулучевой схеме Водородного магнитометра. Начнём с наведения на звезду. Выполняется это следующим образом - два изображения наблюдаемой звезды появляются на зеркальных щёчках входной щели спектрографа UAGS при наведении телескопа БТА на эту звезду. Эти изображения звезды «проваливаются» во входную щель относительно её центра. Эта операция выполняется наблюдателем, ведущим наблюдения. И в результате на выходе из спектрографа UAGS организуются два спектра наблюдаемой звезды. Так откуда появляются два изображения звезды? Два изображения звезды, как уже говорилось раньше, возникают потому, что луч света проходит через поляризационную оптику Водородного магнитометра находящуюся перед спектрографом. Эта оптика преобразует свет в два луча, которые появляются на выходе призмы из исландского полевого шпата. Эти лучи проходят в горизонтальной плоскости, потому что входная щель спектрографа расположена горизонтально. Такова конструкция спектрографа UAGS. Поэтому оба спектра построенные дифракционной решёткой этого спектрографа и сфокусированные объективом камеры, установленной на спектрографе, находятся в горизонтальной плоскости и расположены один за другим относительно гипотетического наблюдателя. Этот наблюдатель как бы находится со стороны органов управления спектрографом UAGS. В этом гипотетическом случае, если смотреть сверху в окуляр, фокус которого находится в плоскости выходных щелей магнитометра (маска с выходными щелями извлечена), то спектры будут видны сверху, то есть один за другим. Это если смотрящий в окуляр, как уже говорилось, находиться со стороны манипуляторов управляющих спектрографом (привод решётки и входной щели), в этом случае один спектр будет находиться ближе к нему, а второй дальше от него. Кстати, таким же образом спектральная линия, например, Н-бэта вводится в щели специальной маски, которая предназначена для установки дифракционной решётки в нужное положение по водородной лампе, о которой сказано выше по тексту. После этой операции окуляр снимается, а на его место устанавливается ФЭУ со всеми своими устройствами (тремя линзами и усилителем с формирователем). Затем к этому блоку ФЭУ подсоединяются кабели. А водородная лампа отключается. Возможно, информация об установки дифракционной решётки по водородной лампе избыточна, но она, по-видимому, не помешает. А теперь необходимо перейти к краткому описанию принципа работы двулучевой схемы Водородного магнитометра. По-видимому, уже понятно, что величина разделения спектров на два луча - это величина постоянная и она равна разведению их призмой из исландского полевого шпата. Повторюсь, это непосредственно зависит от длины призмы состоящей из двух равных половин, то есть цилиндрических столбиков из исландского полевого шпата, повёрнутых относительно друг друга на 90 градусов. Это заложено в конструкции магнитометра. Оговорюсь, рассматривается только одна спектральная водородная линия, например, Н-бэта и, соответственно, для неё щелевая маска. Итак, в каретку вдвигался корпус маски с наклеенными на него щелями. На этой маске находится пять щелей, ширина которых строго одинакова. Расположение их на маске такое: в дальней от наблюдателя (находящегося слева то спектрографа, если смотреть от двери «стакана», то есть кабины) находятся четыре небольших по высоте щели. А в ближней к наблюдателю части маски более длинная щель, в которую «проваливаются» оба спектра, если каретка полностью введена в блок выходных щелей и установлена на фиксатор. Эта щель для «сканирования», то есть для установки маски на центр водородной спектральной линии - в центре линии минимум света. В две дальние, короткие щели тоже «проваливаются» эти спектры. Но это в том случае, когда каретка, в которую вставлена маска, находится в выдвинутом положении, и тоже установлена на фиксатор, и в дальние два щели, одна дальше - вторая ближе от наблюдателя, попадает в каждую из них свой спектр. Дальний от наблюдателя спектр в дальнюю щель, а второй спектр, который ближе к наблюдателю, в ближнюю щель. Эти две щели к тому же смещены относительно друг друга влево и вправо, на строго равные расстояния, от центральной высокой сканирующей щели. В этом случае сканирующая щель находится в противоположном, то есть ближнем к наблюдателю, конце щелевой маски. Это расстояние, на которое смещена влево и вправо (то есть друг от друга) дальняя пара щелей, да и следующая за первой парой вторая пара таких же щелей, для каждой водородной линии свои. Для каждой группы звезд с близкими по ширине водородными спектральными линиями изготовляется своя маска, а бывает что и одна единственная маска для уникальной звезды. Но вернусь к щелям, в которых находятся оба спектра. В наиболее удалённой щели дальний спектр, а вернее центр левого крыла водородной линии. Во второй щели, которая ближе, ближний спектр, а вернее центр правого крыла водородной линии. Левое крыло линии, это крыло как бы находящееся ближе к главному зеркалу телескопа БТА по отношению к правому крылу линии, - но это так, кстати. Напомню, спектры и рабочие щели разнесены на расстояние равное разведению лучей призмой из исландского шпата. При переводе каретки в следующее положение, то есть каретка вдвигается в блок выходных щелей и ставится на фиксатор. Спектры попадают в следующую пару таких же невысоких щелей. Эта вторая пара «ближних» щелей как бы зеркальное отображение пары «дальних» щелей. Теперь будем смотреть на щелевую маску сверху (как вариант для более простого понимания). Первая, бывшая дальняя пара щелей, расположена так: сверху левая щель, ниже правая щель. Вторая пара щелей зеркально отображает первую пару щелей: сверху правая щель, сразу же за второй щелью первой пары, снизу левая щель. Левая щель второй пары щелей удалена на двойное расстояние от левой щели первой пары щелей. Пары щелей как бы поменялись местами. Вторая пара щелей вводится для большей надёжности компенсации инструментальной поляризации. Кстати, у одного белого карлика с большим магнитным полем такая (возможно, инструментальная) поляризация иногда появлялась, но это так и осталось непонятным явлением. А, вообще-то, таких «загадок» много. Их обычно «списывают» астрофизики на неточность работы аппаратуры. Всё возможно - и это, возможно, им астрофизикам видней. А теперь перейдём к анализу одной водородной спектральной линии в указанных выше двух спектрах при наличии и отсутствии магнитного поля на звезде. Эту водородную спектральную линию в дальнейшем и будем анализировать в двух лучах. Эта линия находится, как в первом, так и во втором луче - это ведь очевидно. И если на электрооптическом элементе, то есть на KDP, управляющие им прямоугольные высоковольтные разно-полярные импульсы отсутствуют, то обе линии не будут отличаться друг друга. Если на звезде есть магнитное поле, то водородная спектральная линия расщепится на две сигма компоненты, сдвинутые влево и вправо от бывшей центральной водородной спектральной линии. И это произойдёт с водородными линиями, как в дальнем спектре, так и в ближнем спектре от наблюдателя, который находится со стороны органов управления спектрографом UAGS. По-видимому, здесь следует объяснить, для чего используется переключение поляриметрических каналов с частотой 260 герц. Этим приёмом, как об этом написано в пункте 3, в начале этой повести, обеспечивается вывод измерений магнитного поля, а так же эллиптической и линейной поляризации, за атмосферу. То есть используется модуляция каналов с частотой 260 герц. Но вернёмся к расщеплённой магнитным полем водородной спектральной линии, то есть к её двум компонентам, а при двух спектрах (двух каналах) четырём компонентам. Для наглядности гипотетически увеличим магнитное поле на звезде до такой величины, чтобы расщеплённые магнитным полем звезды компоненты спектральной водородной линии сместились «на глаз», как в дальнем спектре, так и в ближнем. При этом магнитометр работает в нормальном режиме, но мы его работу рассматриваем как бы в очень и даже чересчур замедленном ритме. То есть в момент рассуждений на электрооптическом элементе, а это кристалл KDP, постоянно находится прямоугольный высоковольтный, положительный импульс. А теперь введём, для простоты понимания, новые обозначения. Так как в дальнейшем мы будем рассматривать работу магнитометра только с двумя щелями, в нашем случае дальними. А теперь соответственно: 1. С левой щелью (бывшей дальней) в первом спектре (бывшем дальнем). 2. С правой щелью (тоже бывшей дальней, но смещённой вниз на расстояние равное разведению лучей призмой, из исландского полевого шпата) во втором спектре (бывшем ближнем). Итак, что мы увидим в левой щели. Первый (левый) компонент, из четырёх спектральных компонентов двух спектров, почти уйдёт из левой щели, останется в ней лишь его небольшая часть - это в первом спектре. Во втором спектре в правой щели в таком же положении окажется четвёртый компонент или же второй, правый компонент, но только во втором спектре расщеплённой на два луча спектральной водородной линии. Спектральная водородная линия, вообще-то, одна в общем свете от звезды. А свет от звезды с его спектральными линиями, и в частности с широкими водородными линиями, мы пропускаем через специальное устройство Водородный магнитометр, чтобы с помощью этого прибора измерить очень маленькие магнитные поля на этих звёздах. Итак, в первой фазе управления на электрооптическом элементе (кристалл KDP) положительный высоковольтный импульс, при большом гипотетическом магнитном поле на звезде, магнитное поле зарегистрировано не будет - его как бы нет. При смене полярности высоковольтного управляющего импульса на кристалле KDP (электрооптический элемент), при том же большом гипотетическом поле на звезде, произойдёт смещение первого (левого) компонента расщеплённой водородной спектральной линии вправо, на такое же расстояние, как и в первом случае, - а во втором луче влево. То есть первый компонент, и четвёртый компонент расщепленной водородной линии, находящиеся в двух разных спектрах, сблизятся. В этом случае в щелях, которые находятся, как уже говорилось, в двух разных спектрах, окажется непрерывный спектр звезды (континуум), то есть максимальный поток света для наблюдаемой звезды. Этот пример с громадным, гипотетическим магнитным полем приведён специально, чтобы показать, что произойдёт, если на звезде окажется нереальное слишком большое магнитное поле. В реальном же случае просто за счёт быстрого переключения каналов, с частотой 260 герц, обеспечивается вывод измерений магнитного поля звезды за пределы более медленных низкочастотных флуктуаций, как это описано в пункте 3. в начале этой повести, но об этом уже говорилось. Возможно, нелишним будет и такое примечание: кристаллом KDP положительная сигма-компонента преобразуется в вертикальную линейную поляризацию, а отрицательная сигма-компонента в горизонтальную линейную поляризацию. Эти линейные поляризации расщепляются призмой из исландского полевого шпата и разносятся в пространстве. А при выходе из призмы преобразуются, установленной за призмой, четвертьволновой пластинкой в круговые поляризации и идут параллельными лучами. А так как в двулучевой схеме используются оба луча, которые затем в спектрографе преобразуются в два спектра, и которые, в свою очередь, попадают в две выходные щели - каждый спектр попадает в свою щель. Эти две выходные щели, установленные каждая на «своём» спектре, находятся в середине крыльев водородных спектральных линий. Эти две водородные линии расположены каждая в «своём» спектре, то есть либо в первом, либо во втором спектрах. Итак, в первом спектра в центре левого крыла водородной спектральной линии находится первая выходная щель, а во втором спектре в центре правого крыла водородной спектральной линии находится вторая выходная щель. То есть спектры смещены относительно друг друга на величину расщепления их призмой из исландского полевого шпата. Затем, свет из центров водородных спектральных линий собирается конденсором состоящим из трёх положительных линз на фотокатоде ФЭУ. Если те, кто читает этот текст, изобразят на бумаге сказанное выше, то станет понятным, что любое излучение не связанное с магнитным полем, а вернее с промодулированной круговой поляризацией, на фотокатоде ФЭУ компенсируется, - но это вышесказанное просто так «на всякий случай» и, между прочим.
18. А теперь рассмотрим процесс «сканирования», то есть установки центра, ядра, водородной спектральной линии, а вернее щелевой маски относительно ядра линии, а в ядре водородной спектральной линии поглощения, как известно минимум света. Предварительно, в кабине первичного фокуса Большого Азимутального Телескопа - БТА, переключателем щелей маски, водородная спектральная линия, от водородной лампы, введена в высокую «сканирующую» щель щелевой маски. Эта операция проводится при подготовке к наблюдениям. Высота «сканирующей» щели определяется расстоянием между двумя спектрами двулучевой схемы, которые вводятся в эту щель, - но это не более чем напоминание. Затем выполняется «сканирование» этой водородной спектральной линии уже в реальных условиях наблюдений на телескопе по наблюдаемой звезде. Один наблюдатель находится в кабине первичного фокуса телескопа БТА, а второй наблюдатель в аппаратной этого телескопа. Между кабиной телескопа и аппаратной включена, так называемая «громкая» связь. Микрофоны и громкоговорители установлены, как в кабине, так и в аппаратной и по этой связи можно переговариваться обоим наблюдателям друг с другом. Это просто необходимо. «Сканирование» можно выполнять и в режиме дистанционного управления, но проще для наглядности рассмотреть его в режиме ручного управления «подвижкой». Итак, вначале телескоп наводится на звезду. После того как звезда, наблюдателем в кабине первичного фокуса, «провалена» в щель, то есть её два изображения введены во входную щель относительно центра входной щели спектрографа. В результате, на компьютере в аппаратной БТА высвечивается величина потока от звезды в виде количества импульсов зарегистрированных за одну секунду, которые определяют световой поток от звезды, как правило, почти в центре водородной спектральной линии звезды. При этом перемещаемая часть подвижки по стрелочному индикатору установлена в среднее положение относительно её неподвижной части. А теперь об этом более подробно. Стрелочный индикатор имеет две круговые шкалы. Одна большая шкала с длинной стрелкой и маленькая шкала с короткой стрелкой. Эта маленькая круговая шкала сдвинута от центра индикатора. В центе индикатора находится ось вращения большой стрелки. На маленькой шкале одно деление 1 миллиметр, а на большой шкале одно деление 0.01 миллиметра. Полный оборот большой стрелки 1 миллиметр, то есть 100 делений. А маленькой стрелки (тоже на круглой небольшой шкале) один оборот 10 миллиметров и 10 делений, то есть одно деление 1 миллиметр. В рассматриваемом случае, когда перемещаемая часть подвижки находится в центре, то есть, равноудалена от крайних положений, стрелка маленькой шкалы находится на 5 миллиметровом делении, а большая стрелка на нулевом делении. Наблюдатель, находящийся в кабине первичного фокуса телескопа начинает «сканировать» водородную спектральную линию, то есть смещать перемещаемую часть подвижки в сторону её нулевого положения. Вначале через каждый миллиметр по делениям на маленькой шкале, при этом большая стрелка индикатора делает один полный оборот по основной, большой шкале индикатора. После перевода на каждое следующее деление он сообщает в аппаратную отсчёт по маленькой шкале, например, вначале 5, затем 4, и так далее. А наблюдатель в аппаратной соответственно отмечает высвечивающееся на экране количество импульсов теми же делениями 5, 4, и так далее. Световой поток от звезды при этом возрастает, то есть увеличивается зарегистрированное количество импульсов. Ведь наблюдают звезду, у которой известна, по спектрограммам, данная водородная спектральная линия. После выхода на непрерывный спектр, в этом случае поток от звезды почти не меняется, только в пределах статистического разброса импульсов или их флуктуаций связанных со стабильностью изображений звезды от погоды. Звезда-то находится на щели и пульсирует в зависимости от изменения её изображений. То есть либо освещает частично щель, изображение её не полностью проваливается в щель, либо «тонет» в щели. После приблизительного определения контура водородной спектральной линии проводится её «сканирование» уже с привлечением большой стрелки индикатора, то есть с более высокой точностью. Но как следует из вышесказанного «сканирование» водородных спектральных линий слабо светящихся объектов, например белых карликов, затруднительно, а иногда и невозможно. Для «сканирования» их водородных спектральных линий был разработан специальный метод. То есть «сканирование» водородной спектральной линии с «опорой» на непрерывный спектр звезды. И вывод результатов «сканирования» за атмосферу Земли, с применением для этого, модуляционного метода. Линия «сканировалась» относительно непрерывного спектра, который находился с обеих её сторон. А теперь об этом, и, в общем-то, основном, более подробно. В основу положен новый способ «сканирования» водородной спектральной линии. «Сканирование», то есть прописывание (прописывание это измерение) контура водородной спектральной линии, проводилось при включённой полностью в работу поляриметрической оптике Водородного магнитометра. Магнитометр работал как бы в режиме измерения магнитных полей звёзд, с включённым модулятором и быстрым переключением каналов (счётчиков регистрирующих импульсы), с частотой 260 герц, но при этом с добавлением перед модулятором поляроида с вертикальной поляризацией и четвертьволновой пластинки (q-параметр). То есть с работающим и управляемым высоковольтными прямоугольными разно-полярными импульсами электрооптическим четвертьволновым элементом. Этот элемент преобразует круговые поляризации в линейные поляризации. А затем призмой из исландского полевого шпата, эти линейные поляризации разводятся в пространстве на два луча. И потом пассивной (неуправляемой) четвертьволновой пластиной, эти линейные поляризации, опять преобразуются в круговые поляризации. Это преобразование, из линейных поляризаций в круговые, выполняется потому, что в дальнейшем эти два луча подаются на дифракционную решётку, которая «однозначно» пропускает круговые поляризации. А потом эти два луча, меняющиеся местами с частотой 260 герц, попадали в три «сканирующие» щели (а не в одну, как раньше высокую «сканирующую» щель). А теперь перейдём к этим щелям. Высокая «сканирующая» щель делилась пополам, но не на две части, а на три. Верхняя часть щели делилась на две щели, разнесённые одна от другой на расстояние равное двойной длине спектральной водородной линии (линия-то «сканируется»). В нижней же одиночной щели находится сама эта водородная спектральная линия, которая затем и «сканируется». А теперь более подробно о щели для непрерывного спектра, а точнее о двух щелях. Верхняя часть щели делилась на две части. Левая часть, верхней части щели, смещена в область непрерывного спектра относительно левого крыла спектральной водородной линии на расстояние равное двойной длине перемещения щелевой маски при «сканировании» этой спектральной водородной линии. А правая часть, верхней части щели смещена на такое же расстояние в правую сторону, то есть в противоположную сторону смещения левой верхней щели - возможно, эти подробности только «запутывают», а не уточняют. Но как сумел, описал это расположение щелей в двух лучах, которые (имеются в виду, конечно же, лучи) меняются местами с частотой 260 герц. А «сканирование» водородной спектральной линии, то есть последовательное перемещение по ней нижней «сканирующей» щели и соответствующая регистрация импульсов в двух каналах, счётчиках, повторю, которые переключаются с частотой 260 герц, производится относительно медленно. При перемещении «сканирующей» нижней щели по водородной спектральной линии (при этом перемещаются и щели в непрерывном спектре) строится её контур и относительно этого контура выставляются рабочие щели, с помощью которых производится измерения магнитного поля звезды. Напомню ещё раз, весь этот процесс мог бы быть полностью автоматизирован, но, увы, всё течёт и изменяется. И возможно это даже к лучшему, вот бы только знать, что к лучшему, а что к худшему. Но это уже из области лирики, - а она здесь неуместна.
Примечание 7. Кстати, с помощью этого способа сканирования было проведено наблюдение интересного, необычного поведения объекта MWC560, но об этом будет написано, ниже по тексту. А дальше для тех читателей, которых заинтересует история создания Водородного магнитометра, то есть его последовательная разработка, начиная со спектрофотометра, потом Водородного магнитометра для телескопа цейсс-600 и затем уже внедрение его однолучевого варианта на Большом Телескопе Азимутальном.
2. Раздел.
Начиная 1972 года, для телескопа Цейсс-600 началась разработка и изготовление спектрофотометра. Я тогда уже был ответственным за этот телескоп. И у меня была возможность разрабатывать для него аппаратуру, которая была нужна астрофизикам, наблюдающим на нём. К тому же, я не оставлял надежд на возможность внедрения на телескопе БТА Водородного магнитометра, но об этом написано в начале этой повести в разделе 6. Краткая «история жизни» магнитометра. Попутно замечу: телескоп БТА, это шестиметровый (диаметр его главного параболического зеркала) Большой Азимутальный Телескоп.
Сначала был реализован спектрофотометр на базе спектрографа UAGS (Универсальный астрофизический дифракционный спектрограф) с внешней камерой - это телеобъектив МТО-1000. Телеобъектив был размещён в специальном корпусе. Этот телеобъектив (в специальном металлическом корпусе) легко и быстро ставился на спектрограф. Для установки на спектрограф на переднем фланце корпуса телеобъектива были четыре выреза (паза) под болты. Болты эти (несъемные - четыре штуки) с пластмассовыми фигурными головками (для затяжки вручную) находились на корпусе спектрографа. В этом месте (между этими болтами) было круглое отверстие в его корпусе, предназначенное для установки его штатной зеркально-линзовой камеры. Отверстие, при снятой камере, закрывалось пластмассовой крышкой (с такими же четырьмя вырезами, как на переднем фланце камеры). Крышка поворачиваясь, уходила под болты и притягивалась к корпусу спектрографа указанными четырьмя болтами с фигурными пластмассовыми головками. Установка телеобъектива МТО-1000 (как уже говорилось, находящегося в корпусе) на спектрограф UAGS производилась следующим образом:
1. Корпус телеобъектива частично опускался внутрь круглого отверстия спектрографа.
2. При этом фланец корпуса телеобъектива с пазами был повёрнут по часовой стрелке так, что пазы оказывались рядом с выкрученными до отказа фигурными болтами.
3. После этого телеобъектив поворачивался против часовой стрелки, и пазы входили под болты.
4. Затем болты закручивались вручную - фиксируя телеобъектив в спектрографе.
На корпусе для телеобъектива МТО-1000 на заднем (вернее, верхнем фланце) были такие же четыре несъёмных болта (с цилиндрическими головками и «накаткой» на них, для затяжки вручную), как и на корпусе спектрографа. С помощью этих болтов к корпусу камеры телеобъектива крепилась «подвижка» с четырьмя такими же вырезами (пазами), как на переднем фланце камеры. О «подвижке», специальном прецизионном устройстве для перемещения выходной щели спектрофотометра или в дальнейшем выходных щелей Водородного магнитометра, смотри ниже по тексту. «Подвижка» (так же, как и телеобъектив) устанавливалась слегка повёрнутой против часовой стрелки относительно болтов верхнего фланца корпуса телеобъектива. Затем «подвижка» поворачивалась по часовой стрелке, а её пазы уходили под болты верхнего фланца корпуса телеобъектива. После этого болты закручивались - и тоже вручную.
В фокусе телеобъектива на перемещаемой части «подвижки» была установлена в металлическом корпусе выходная щель, вырезающая участок исследуемого спектра (замечание: кстати, для грубого наведения на необходимый участок спектра, вместо корпуса выходной щели ставился окуляр). За щелью в том же корпусе по ходу оптического луча находилась, линза Фабри, которая строила изображение звезды (в участке исследуемого спектра) на фотокатоде фотоэлектрического умножителя типа ФЭУ-79. Как уже говорилось, выходная щель, и линза Фабри, размещались в специальном корпусе, к которому крепился (с помощью резьбового соединения) корпус фотоэлектрического умножителя ФЭУ-79 с высоковольтным делителем напряжения и предварительным усилителем.
Со временем этот усилитель был заменён усилителем с регулируемым порогом дискриминации импульсов. В одном алюминиевом корпусе с усилителем находился и формирователь этих импульсов (с равной стандартной амплитудой).
Итак, продолжим о спектрофотометре, его специальный корпус (содержащий щель, линзу Фабри и стальной стакан ФЭУ) был снабжён четырьмя такими же вырезами (пазами) на своём установочном фланце такими же точно, как и на фланце камеры, но более миниатюрными. А на перемещаемой части «подвижки» имелись четыре винта под эти пазы (вырезы). Винты эти были с цилиндрическими головками с «накаткой» для закручивания вручную. Блок, с выходной щелью, линзой Фабри и ФЭУ, устанавливался точно также на «подвижку», как камера на спектрограф и «подвижка» на камеру.
А теперь подробнее: для спектрофотометра в мастерских телескопа БТА началось изготовление специального устройства, которое позволяет с высокой точностью по стрелочному индикатору с ценой деления 10 микрометров наводить щель спектрофотометра на нужный участок спектра, - а затем сканировать его. Сканировать - это значит перемещать последовательно ФЭУ со щелью по спектру. В данном случае перемещать щель с точностью один шаг, который равен 10 микрометрам. Это устройство (о нём уже говорилось) было названо «подвижкой» - свободный, непрофессиональный сленг, довольно часто используемый в различных обсерваториях. Эта «подвижка» работала до конца эксплуатации Водородного магнитометра. В дальнейшем эта «подвижка» была автоматизирована. На «подвижке» был установлен шаговый электродвигатель, и она управлялась из аппаратной телескопа БТА дистанционно, как впрочем, и весь Водородный магнитометр. Но об этом уже говорилось. А вначале «подвижка», а вернее то, что на ней было закреплено (щель и ФЭУ) перемещались по спектру вручную с помощью специальной рукоятки, то есть маховичка.
Ну а теперь немного подробнее о работе с «подвижкой» да и вообще со спектрофотометром. Как уже говорилось, спектрофотометр выполнен на базе спектрографа и телеобъектива МТО-1000. Телеобъектив имеет эквивалентное фокусное расстояние один метр при физической длине приблизительно 0.2 метра. Применение этого объектива значительно сокращает размеры спектрофотометра в целом. Спектрограф компактен - фокусное расстояние его коллиматора тоже один метр. Этот спектрограф легко ставится на телескоп Цейсс-600. Да, в общем-то, этот спектрограф и предназначен для этого телескопа. Напомню: диаметр главного зеркала телескопа 600 миллиметров. Спектрограф работает с набором дифракционных решёток - предназначенных непосредственно для него и выпускаемых, как и сам спектрограф той же фирмой Цейсс. В основном на спектрофотометре использовалась дифракционная решётка с 1300 штрихами на миллиметр. При этом на выходной щели спектрофотометра (перед фотокатодом ФЭУ) строилось изображение спектра наблюдаемой звезды (или другого астрофизического объекта) с обратной линейной дисперсией 7 ангстрем на миллиметр.
Пояснение: 1 ангстрем = 0.0001 микрометров = 0.0000001 миллиметров. Или по-другому, 1миллиметр = 10000000 ангстремам спектра. Но это никак не связанно с дальнейшим текстом. Это только сравнение линейных метрических величин - и не более.
В нашем случае с данным спектрографом (о нём уже говорилось) в 1 миллиметре щели укладывалось только 7 ангстрем спектра. Или же в щели приблизительно 0.14 миллиметра окажется 1 ангстрем спектра. И перемещая (сканируя) щель по спектру с помощью «подвижки» с точностью 0.01 миллиметра (10 микрометров) можно довольно точно и надёжно получить характеристику спектра на участке сканирования. При этом просканированный участок спектра получается с фотоэлектрической точностью. Повторяю: ведь за линзой Фабри, находился фотоэлектрический умножитель ФЭУ-79. Работа со спектрофотометром позволила получить навыки и оценить возможности применения этой техники для Водородного магнитометра - сначала телескопа Цейсс-600, а потом и телескопа БТА, то есть Большого Телескопа Азимутального.
А теперь необходимо привести краткое описание устройства «подвижки», некоторого специального прецизионного механического устройства для перемещения светоприёмной аппаратуры, которая установлена на его перемещаемой части. Это устройство включает в себя неподвижную часть, которая устанавливается на корпус камеры спектрографа UAGS, и перемещаемую часть, несущую светоприёмную аппаратуру, как уже не раз говорилось выше. Неподвижная часть это стальная шлифованная плата размером 350 на 190 миллиметров и толщиной 8 миллиметров. Перемещаемая часть «подвижки», это такая же стальная шлифованная плата, как и неподвижная часть, но размером 350 на 120 миллиметров и тоже толщиной 8 миллиметров. Как в подвижной части, так и в неподвижной части выполнены вырезы, позволяющие устанавливать неподвижную часть «подвижки» на камеру спектрографа UAGS, но об этом тоже уже говорилось. На неподвижной части установлено много различных устройств, для ручного и дистанционного управления Водородным магнитометром. Но перечислю основные устройства, относящиеся непосредственно к работе «подвижки». Первое и основное это семь шарикоподшипников закреплённых на неподвижной части и позволяющие двигаться перемещаемой части вдоль длинной оси «подвижки», то есть вдоль её длины, это 350 миллиметров. Можно сказать и так - слева на право. За счёт опоры на шарикоподшипники перемещаемая часть «подвижки» двигается плавно и без люфта. Плавность движения и движение без люфта обеспечивается регулировкой прижатия шарикоподшипников к перемещаемой части «подвижки» (как уже говорилось шлифованной). Регулировка осуществляется за счёт упорных и зажимных винтов, которые прижимают перемещаемую часть «подвижки» к неподвижному её основанию - неподвижной части. Движение перемещаемой части «подвижки» относительно основания, то есть неподвижной части, осуществляется специальной винтовой червячной парой «винт - гайка». Винт закреплён на неподвижной части «подвижки» и вращается в двух шарикоподшипниках, у которых полностью компенсирован люфт стяжкой их по оси вращения. Гайка же жёстко связана с перемещающейся частью «подвижки». Шаг винта рассчитан так чтобы при четверти оборота винта перемещаемая часть «подвижки» смещалась на 0.01 миллиметра. Винт нарезался на прецизионном шлифовальном станке, который обеспечивал точность шага 1 микрометр. Эта операция осуществлялась, как и многие другие, в инструментальном цеху Новочеркасского электровозостроительного завода, - но это так, к слову сказано. Гайка этой червячной винтовой пары тоже нарезалась в этом цеху, и её конструкция была составной, состоящей из двух половинок, которые при их «стяжке» полностью компенсировали люфт. Длинные винты с накатными головками и удлинёнными, такими же, как они сами зажимающих их гайками, регулируют натяжение шарикоподшипников червяка и сжатие двух половинок его гайки. Эти зажимные винты, шарикоподшипников червяка и половинок его гайки, выведены рядом с рукояткой перемещения подвижной части, так называемой, «подвижки». О стрелочном измерителе микронного движения говорилось раньше, но всё же повторюсь, но более кратко. Одно деление его круговой шкалы составляло 0.01 миллиметра. Указателем его перемещения, и перемещаемой части «подвижки» тоже, была вращающаяся стрелка, полный её оборот составлял 1 миллиметр, потому что на циферблате этого измерителя перемещений было 100 делений. На этом измерителе перемещений была так же маленькая круговая шкала со стрелкой указывающей перемещение перемещаемой части «подвижки» с точностью 1 миллиметр на расстояние 10 миллиметров.
3. Раздел
А теперь вернёмся к Водородному магнитометру, который был реализован на базе спектрофотометра. Преобразование спектрофотометра в Водородный магнитометр началось с того, что перед спектрографом UAGS была установлена поляриметрическая приставка, а вернее электрооптический анализатор круговой поляризации позволяющий измерять магнитные поля звёзд. Электрооптический анализатор включал в себя управляемый высоковольтными прямоугольными разно-полярными импульсами (амплитудой 4 - 5 киловольт) кристалл KDP и пассивный (неуправляемый) кристалл исландского полевого шпата, расщепляющий выходящие из него лучи на два луча обыкновенный и необыкновенный. Обыкновенный луч вводился в щель спектрографа, а необыкновенный отсекался ею. Первая-то модель Водородного магнитометра была однолучевой. Это уже потом однолучевой вариант Водородного магнитометра был преобразован в его двулучевой вариант. Но это уже потом, а вначале устройство электрооптического анализатора с фокусирующими линзами размещалось в специальном корпусе перед щелью спектрографа. Корпус электрооптического анализатора крепился специальным фланцем к трубе телескопа Цейсс-600. Водородный магнитометр довольно долго испытывался, да можно сказать и создавался, на этом телескопе. Но повторю, только в его однолучевом варианте. Кстати, некоторые уникальные детали для поляриметрической приставки Водородного магнитометра «заимствовались» мной с основного магнитометра Большого Телескопа Азимутального (на основном магнитометре они были уже не нужны, там всего было с избытком, опробовали изделие, если не подошло - забыли о нём). Этот магнитометр создавался для спектрографа ОЗСП. Об этом основном магнитометре упоминается в начале этой повести в разделе 6. Краткая «история жизни» магнитометра. Этот основной магнитометр работал по одной узкой металлической спектральной лини. Но об основном магнитометре телескопа БТА подробно писать не имеет смысла, ведь повесть-то не о нём.
Но всё-таки именно с этого основного магнитометра спектрографа ОЗСП у меня появился кристалл KDP и кристалл из исландского полевого шпата.
И так у меня появился кристалл KDP, на основном магнитометре уже не нужный, их там испытывалось несколько. Этот кристалл был там (ещё на основном магнитометре) помещён в герметический специальный корпус (НЭЗ) с контактами для подключения высокого напряжения. И я начал проектировать под него механическую конструкцию, которая устанавливалась, как уже говорилось, перед спектрографом UAGS. Кроме того, у меня так же, как и кристалл KDP, появился кристалл исландского полевого шпата, который применялся для разведения лучей с диаметрально противоположными линейными поляризациями, эти линейные поляризации появляются на выходе кристалла KDP. Но на кристалл KDP нужно было подавать высоковольтное импульсное напряжение (порядка 4 - 5 киловольт) с частотой, как показали расчёты (для телескопа Цейсс-600) не менее 200 герц. Эта частота, а вернее близкая к ней частота 260 герц была сохранена и для Водородного магнитометра телескопа БТА. К тому же, эта частота 260 герц «была завязана в электронную схему магнитометра». Вернее, эта частота связана (однозначно, неразрывно) с работой этой схемы да к тому же ещё и с формирователем высоковольтных импульсов для кристалла KDP работающим на этой же частоте (на более низкой частоте формирователь импульсов работать не мог - значительно искажались передний и задний фронты импульса). Вся электронная схема Водородного магнитометра синхронизировалась и управлялась от одного кварцевого генератора, но об этом дальше по тексту. Так вот, такой формирователь высоковольтных импульсов для кристалла KDP был разработан и изготовлен, а это, кстати, сказать, работа не простая. Такой уникальный формирователь разработать и изготовить было не просто. Почти прямоугольные импульсы амплитудой 4 - 5 киловольт и частотой 260 герц. На этой частоте формирователь импульсов прекрасно работал. Этот формирователь высоковольтных импульсов управлялся кварцевым генератором (10 МГц) общим для всей электронной схемы Водородного магнитометра сначала телескопа Цейс-600, а потом и телескопа БТА (Телескопа Большого Азимутального). Кстати, им же кварцевым генератором управлялся и входной электронный формирователь импульсов (то есть бывших фотонов от звезды), поступающих с фотоэлектрического умножителя ФЭУ (подробно смотри ниже по тексту). Формирователь преобразовывал статистический поток импульсов с ФЭУ в поток импульсов тоже статистический, но «привязанный» к частоте кварцевого генератора единого для всей электронной схемы, в общем-то, тогда уже Водородного магнитометра, но пока ещё не Телескопа Большого Азимутального, а телескопа Цейс-600.
Попытаюсь описать в целом (но кратко) принципиальную схему Водородного магнитометра. Свет от звезды попадает сначала в поляриметрическую приставку - включающую в себя: кристалл KDP и призму из исландского полевого шпата. Свет, проходя кристалл KDP, расщепляется призмой из исландского полевого шпата на два луча. Затем эти лучи оказываются на зеркальном поле входной щели спектрографа и видны на ней в виде дух изображений одного наблюдаемого объекта. Затем правое изображение подводится к центру щели и «проваливается» в её, - а левое изображение объекта в измерениях не используется. В первом варианте Водородного магнитометра используется только одно изображение, то есть один луч - второй необыкновенный луч, как уже говорилось, «отсекается» ограниченным размером входной щели (её длины, - а вернее, как говорят её высоты). Напоминание: спектрограф (по ходу луча от звезды) размещался за поляриметрической приставкой. Затем свет попадает на дифракционную решётку спектрографа (оптика спектрографа в этом описании предельно упрощена) и после фокусировки линзами на выходе спектрографа появляется «нитка» спектра. Эта «нитка» спектра «проваливается» в выходную щель - то есть в щель блока ФЭУ (фотоэлектрического умножителя). Величина раскрытия регулируемой выходной щели определяет участок спектра, пропускаемый этой щелью. Этот участок спектра (пропущенный выходной щелью) фокусируется на фотокатоде ФЭУ линзой. Участок спектра (пропущенный линзой) преобразуется ФЭУ в поток электронных импульсов поступающих на формирователь, который управляется кварцевым генератором для «привязки» импульсов к общей частоте электронной схемы всего Водородного магнитометра. Формирователь выполнен на микросхеме К155ТМ2. Её схема и описание, как уже говорилось раньше, приведено в «Справочнике по интегральным микросхемам», Москва, «Энергия», 1980 год. Возможно, это информация избыточна. В данном описании Водородного магнитометра работа кристалла KDP не рассматривается, в общем-то, игнорируется. И делается это для упрощения понимания работы Водородного магнитометра. А так ли это судить вам читающим этот текст.
Пожалуй, эта проделанная работа открыла возможность создания Водородного магнитометра, а вернее его первой действующей модели. Эта модель (первый вариант) Водородного магнитометра начала своё восхождение к кабине первичного фокуса телескопа БТА (Большого Телескопа Азимутального) хотя и медленно, но верно.
Отличительной чертой конструкции Водородного магнитометра от основного магнитометра установленного на спектрографе ОЗСП было то, что вся его поляриметрическая оптика (кристалл KDP, кристалл исландского полевого шпата и линзы) устанавливались до щели спектрографа UAGS. Такая установка поляриметрической оптики позволяла сохранить «чистым» (без сферических аберраций и прочих искажений) спектр после щели спектрографа. Эта оптическая схема была более простой и оптимальной по сравнению с той, что была принята для основного магнитометра спектрографа ОЗСП. Если не ошибаюсь, а я почти уверен, что не ошибаюсь. В основном магнитометре спектрографа ОЗСП, поляриметрическая оптика была установлена за щелью этого спектрографа.
Первый однолучевой вариант Водородного магнитометра испытывался на телескопе Цейс-600 и, конечно же, по самой яркой звезде северного неба Сириус. Как и ожидалось, никакого магнитного поля на нём не было. Это было хотя и отрицательным, но важным наблюдением. Наблюдения проводились зимой, когда Сириус находится в середине ночи в меридиане, и наблюдения его по времени были максимальными по продолжительности. Эти наблюдения проводились в течение трёх ночей. Магнитного поля на Сириусе не было, что и ожидалось. До наблюдений Сириуса телескоп Цейс-600 наводился на звезду с большим магнитным полем и был получен результат отличный от нуля. То есть магнитное поле на ней измерялось, но о величине её магнитного поля ничего сказать было нельзя. Водородный магнитометр не был ещё протестирован. Это доказывало, что Водородный магнитометр работает и его нужно совершенствовать и кропотливо отлаживать. Кстати, такие же аналогичные наблюдения, но уже без наблюдений Сириуса, проводились часто, они были необходимы для отладки Водородного магнитометра.
Это был первый уже работающий вариант Водородного магнитометра. В нём использовался только один луч. Второй луч, как не раз уже говорилось, осекался входной щелью спектрографа. Частью Водородного магнитометра был упоминавшийся спектрофотометр. На нём находилась выходная щель, линза Фабри и фотоэлектрический умножитель, который преобразовывал свет в электронные импульсы. Эти импульсы с фазой переключения кристалла KDP подавались на два электронных счётчика. В электронных счётчиках импульсы накапливались и затем, по ним вычислялось магнитное поле звезды, если оно было на ней.
4. Раздел
Водородный магнитометр, преобразованный из спектрофотометра телескопа Цейсс-600 - был отлажен на этом телескопе. После отладки и испытаний на телескопе Цейсс-600 Водородный магнитометр, переориентированный на Большой Телескоп Азимутальный, установлен в «стакане» этого телескопа БТА. «Стакан», это кабина первичного фокуса телескопа БТА. В кабине находился наблюдатель, и устанавливалась аппаратура для наблюдений, в частности, Водородный магнитометр. Но уже с другим фланцем и с положительной дополнительной линзой. Эта линза преобразовывала фокус главного вогнутого шестиметрового зеркала телескопа БТА (Большого Телескопа Азимутального) с 24 метров в 72 метра или же по-другому относительное отверстие 1 к 4 в относительное отверстие 1 к 12. На входной щели Водородного магнитометра, а вернее его спектрографа UAGS расположен фокус главного зеркала телескопа БТА уже с относительным отверстием 1 к 12 или с фокусным расстоянием 72 метра. Или по-другому, на входной щели спектрографа строится изображение наблюдаемой звезды. После установки Водородного магнитометра на Большой Телескоп Азимутальный в эту же ночь (кстати, повезло, ночь была, хотя и лунная, но звёздная) удалось пронаблюдать на нём яркую звезду с большим магнитным полем. Магнитное поле, полученное на Водородном магнитометре, было ниже его известного значения. Звезда это многократно наблюдалась и её фаза, и величина магнитного поля были хорошо изучены. На телескопе Цейс-600 протестировать Водородный магнитометр выло невозможно. Диаметр шестиметрового параболического вогнутого зеркала Большого Телескопа Азимутального 6000 миллиметров, а у телескопа Цейс-600 диаметр зеркала 600 миллиметров и количество света собираемое, их зеркалами отличается в 100 раз. Поэтому измерить магнитное поле на телескопе Цейс-600 было невозможно даже у самой яркой магнитной звезды, с высокой точностью, только, как говорится, измерить «на глаз». На телескопе БТА оно измерялось с высокой точностью, и Водородный магнитометр по этому магнитному полю уже можно было протестировать.
5. Раздел
Первая конструкция электрооптического анализатора, да, в общем-то, и вся «самодельная» часть Водородного магнитометра, была выполнена в виде макета. То есть являлась некой моделью будущего Водородного магнитометра. Конструкция была довольно примитивной и, конечно же, ненадёжной. Но это необходимо было для быстрой замены в ней деталей. Ведь многое делалось по методу проб и ошибок, как всякое новое и ещё неизвестное устройство. Аналогов такого прибора не было, а существующие магнитометры для кабины телескопа БТА, по-видимому, не подходили - они были разработаны для небольших телескопов. Да и вообще Водородный магнитометр разрабатывался и создавался почти подпольно и, повторюсь, методом проб и ошибок. Кто знает, может быть, такой метод создания прибора позволил нейти неординарные решения в его конструкции. Не знаю насколько это справедливо, но такой или похожий метод создания наших Советских космических кораблей (четыре тома воспоминаний конструктора Чертока) позволил создать не повторённую никем до сих пор торпеду. Не знаю насколько справедливо сравнивать, в общем-то, примитивную конструкцию Водородного магнитометра с разработкой Века, а может быть и не одного, но это так к слову сказано.
Учитывая вышесказанное, первую модель Водородного магнитометра, по-видимому, подробно описывать, не имеет смысла. Её давно уже нет. Да и кому это нужно? Можно лишь добавить одно: многое в ней было на «капроновых ниточках и пружинках», но как не странно работало надёжно. Недаром же есть пословица: самое долговременное это временное. Но когда Водородный магнитометр переориентировался на телескоп БТА, вся временная оснастка была заменена более прочной и надёжной. Хотя сама схема Водородного магнитометра какое-то время оставалась самой примитивной, одноканальной, но этот период был недолгим. Да и, вообще, «жизнь» Водородного магнитометра была короткой, как впрочем, и «активная жизнь» Большого Телескопа Азимутального.
Потом уже вся механическая часть Водородного магнитометра при переориентации его на телескоп БТА была выполнена на тщательно изготовленных «ласточкиных хвостах» - горизонтальных (перемещающихся влево и вправо) подвижках с фиксаторами положений. Фиксаторы управлялись отдельными рукоятками. Это стало очень актуальным, когда начали измерять на Водородном магнитометре четыре параметра Стокса, а так же наблюдаться белые карлики. Все необходимые для этих наблюдений четвертьволновые пластины и поляроид были установлены на двух подвижках. Две пассивные четвертьволновые пластины для измерения q-параметра и u-параметра на одной подвижке (измерение эллиптической и линейной поляризации), а поляроид с одной, тоже с пассивной, четвертьволновой пластиной - на второй. Одна четвертьволновая пластина (находящаяся на второй подвижке) необходима для генерации круговой поляризации при проверке работы магнитометра в режиме измерения магнитных полей звёзд. А находящийся на этой же подвижке поляроид предназначен для сканирования водородных линий белых карликов. Подвижки перемещались по «ласточкиным хвостам», которые находятся внутри корпуса поляриметрической приставки. Вся необходимая оптика (пластины и поляроид) вводились вручную. Была разработана схема введения и выведения пластин и поляроида дистанционно, да, в общем-то, и других механических устройств Водородного магнитометра, с использованием шаговых двигателей, но полностью реализована не была.
Перед всей этой механикой устанавливалась стандартная щель с регулируемым раскрытием губок (изготовитель - Ленинградское оптико-механическое объединение). Она вводилась и выводилась тоже с помощью горизонтальной подвижки. Эта щель находилась вертикально по отношению к щели спектрографа, которая была расположена горизонтально. Вертикальная щель была необходима для «отсечения» лишней засветки при наблюдении белых карликов, а также для надёжного сканирования (определения контура) их водородных линий. Как известно белые карлики объекты слабые. Наблюдения белых карликов (измерение их магнитных полей) тоже проводилось на Водородном магнитометре БТА. В общем-то, на Водородном магнитометре шло много наблюдательных программ. Кстати, остальная часть аппаратуры Водородного магнитометра тоже была модернизирована, но об этом уже говорилось раньше, то есть выше по тексту. Здесь может быть нелишне, напомнить, что в конце «его жизни» на Водородном магнитометре была реализована двулучевая схема, которая, работая на один ФЭУ, компенсировала все поляризации несвязанные с магнитным полем. Возможно, но я в этом всё же, окончательно не уверен, это было основное достижение в разработке Водородного магнитометра. Но об этом, обо всём так, кстати, сказано.
По-видимому, переходя к последнему разделу описания устройства Водородного магнитометра необходимо ввести в повествование о нём некоторые уточнения. Всё написанное о нем: 1. Не более чем очень краткое фрагментарное описание его устройств. 2. Краткая информация о проведении испытаний и работе Водородного магнитометра на телескопах Цейс-600 и на Большом Телескопе Азимутальном.
6. Раздел
Была преобразована конструкция электрооптического четвертьволнового элемента (управляемой четвертьволновой пластины). Вместо него была введена сложная система создающая продольное электрическое поле. Но эта система хотя и использовалась в наблюдениях, да, в общем-то, и во всех (проходила испытания на телескопе), но так и не была доведена до рабочего состояния, хотя легко и надёжно устанавливалась в спектрограф UAGS. Был изготовлен только работающий её макет, и не более. Эту систему я (в связи со сложностью понимания) описывать не буду. Кстати, система управляемого четверть волнового элемента с продольным электрическим полем увеличивала пропускание светового потока на 30 процентов. К тому же, вся оптика спектрографа UAGS была просветлена и даже преобразована (в части коллиматора). Общее пропускание светового потока Водородным магнитометром, за счёт его модернизации, возросло более чем в десять раз (более двух звёздных величин). Но это в его последний и краткий период работы на телескопе БТА (Большом Телескопе Азимутальном).
10. Наиболее интересные наблюдения небесных объектов и их краткая интерпретация
Надо заметить, что на Водородном магнитометре при наблюдениях магнитных звёзд было в большинстве своём сделано больше «закрытий» чем «открытий». Объясню сказанное: в мире в то время не было такого большого телескопа, как телескоп БТА и к тому же на этом телескопе работал Водородный магнитометр. В мире же все магнитные измерения, в то время, выполнялись на телескопах гораздо меньшего диаметра и имели потому более низкую точность. Как правило, для некоторых звёзд не превышающую трёх - четырёх сигм (что такое сигма смотри литературу по теории вероятности, статистике и теории ошибок, например, Г. Корн и Т. Корн «Справочник по математике»). На Водородном магнитометре телескопа БТА точность измерений по этим звёздам могла достигать и шести сигм. Особенно после его усовершенствования. Кстати, основной магнитометр на спектрографе ОЗСП почти не работал. На нём, правда, проводились наблюдения, но в печати по результатам его наблюдений научных статей почти не было - может быть, единицы. Не помню, сколько было выпущено статей по наблюдениям на Водородном магнитометре телескопа БТА, но предполагаю, что не один десяток, а может быть и больше да я, в общем-то, и не считал. И это только по магнитным звёздам. А ведь были статьи и по белым карликам и по измерениям линейной и даже эллиптической поляризации и так далее и тому подобное. Но это так, как бы к слову сказано.
Постепенно Водородный магнитометр приобретал популярность, и на нём появлялось всё больше и больше заявителей наблюдательного времени. Начали наблюдаться магнитные белые карлики, большинство из них магнитного поля не имело или оно было меньше точности измерений. Приведу такой пример: было опубликовано нескольких наших статей по этому поводу, где-то около десятка белых карликов магнитного поля не показали. Через какое-то небольшое время может быть через полгода, а может быть и через год, появилась американская статья, в которой был приведён список белых карликов примерно из ста штук, на которых магнитного поля, увы, тоже не оказалось. Магнитное поле в этом эксперименте были только у единиц из них. Ссылки на наши наблюдения в их статье не было. Правда, не все иностранцы так поступают, а только некоторые. Были также проведены интересные многократные наблюдения белого карлика с большим магнитным полем PG 1658+441, которые показали, что на этом белом карлике появляются и исчезают магнитные «пятна». Уходят ли они «за горизонт» карлика при его вращении или рассеиваются, выяснить не удалось. Водородный магнитометр «приказал долго жить». Наука ведь в капиталистической России разваливалась! И это благодаря «долгоносикам» в Академии Наук и по всей вероятности не только им.
Были также интересные наблюдения объекта MWC560. У меня «в личном архиве» сохранилась «кривые блеска» предполагаемых мной светящихся горячих струй у этого объекта 6 декабря 1992 года и последующее их отсутствие до 9 декабря 1992 года, но только в то время когда мы проводили их наблюдения, а также некоторые пояснения к графикам. Остальные материалы наблюдений к несчастью, по-видимому, утеряны. В нём была зарегистрирована мощная вспышка в области спектральной водородной линии Н-бэта. Эта линия расщепилась на две компоненты, то есть на две высокотемпературные струи. Амплитуда голубой струи направленная в нашу сторону возросла в 4.3 раза относительно интенсивности, «утонувшей» в свете струй спектральной линии Н-бэта - 4861 А. А смещение спектральной линии в голубую область произошло на 36 А (А - ангстремы). 36 А соответствует лучевой скорости 2226 км/с. С такой скоростью вытекает струя, направленная в нашу сторону. О второй струе направленной от нас будет сказано ниже. Центр струй, то есть минимум интенсивности между спектральными линиями (струями), смещён в синюю область на 9 А, а его амплитуда в 0.55 реза меньше амплитуды спектральной линии Н-бэта. Но в области 4861 А, а это область красной струи, отношение интенсивности в этой «точке» красной струи к амплитуде спектральной линии Н-бэта была в 1.33 раза больше. Поэтому спектральная линия Н-бэта не видна. Минимум интенсивности между линиями (струями) соответствует длине волны 4852 А. Смещение минимума между линиями (струями) на 9 А, относительно центра линии Н-бэта (4861 А), соответствует лучевой скорости 555 км/с. С такой скоростью может двигаться выбрасывающий струи объект. Но самое удивительное это струя, удаляющаяся от нас, а это красная линия, которая смещена (относительно центра струй с минимумом на длине волны 4852 А) только на 28 А, что соответствует лучевой скорости 1731 км/с. А амплитуда этой красной спектральной линии (струи) возросла только в 3.1 раза, а не в 4.3 раза, как у синей струи. Это может быть связанно с тем, что струя, направленная от нас частично перекрывается некой пылевой структурой объекта. По частичному перекрытию удаляющейся от нас струи, может быть можно определить наклон струй к лучу зрения. Но это не более чем некоторые предположения о структуре объекта. Кстати, в «конце» красной длинноволновой области водородной струи, начинают проявлять себя спектральные линии железа. Но только начинают - дальше эта спектральная область недоступна для режима относительного сканирования водородных линий белых карликов, для которых этот метод разработан и реализован. Относительное сканирование это сканирование спектральной линии относительно непрерывного спектра. А теперь конкретные числовые соотношения: отношение лучевых скоростей струй ровно 1.286, а амплитуд, голубой и красной спектральных линий (струй), составляет 1.398. А отношение этих отношений (1.286/1.398) равно приблизительно 0.92. А это уже в конкретных числах, с большой степенью вероятности, может подтверждать экранирование удаляющейся струи некой пылевой структурой, по которой можно было бы определить положение объекта в пространстве и некоторые характеристики его газовой оболочки, и параметры струй. Но эти наблюдения были незакончены и не опубликованы. А произошло это так: после первого сканирования спектральных линий и построения их на листе бумаги. Начали повторное их сканирование. Точки синей линии при повторном сканировании «легли одна в одну» - все наблюдавшие астрофизики растерялись, ведь такого не бывает! Спектры этого объекта получали неоднократно, и таких эмиссионных линий у него не наблюдалось. Решили быстро перейти на спектрограф и получить спектр этого объекта - тогда уже на спектрографе стояла телевизионная система с электронно-оптическим преобразователем, и спектр можно было увидеть на мониторе. Оставили наблюдателя в «стакане» телескопа и быстро перейдя на спектрограф, получили спектр. Спектр был обычный без всяких эмиссионных линий. Вернулись на Водородный магнитометр и, просканировав этот же участок спектра, получили то же, что и на спектрографе. Эмиссионные линии исчезли! Кстати, на сканере (прибор, работающий на телескопе БТА) тоже увидели такие же две эмиссионные линии у этого объекта, и синяя линия мощнее красной, но остановить накопление информации не решились, начали икать руководителя наблюдениями, а когда его нашли, «вспышка» закончилась и «замылось» накоплением импульсов. И это убеждает в том, что на Водородном магнитометре были получены реальные участки спектров, как при первом сканировании, так и при повторном сканировании синей линии. Ведь сканер по конструкции значительно отличается от Водородного магнитометра. По-видимому, такие наблюдения нужно было организовать на телескопе Цейсс-1000, но кто этим бы занимался? Водородный магнитометр был один и его не разорвёшь на части. Этот режим работы уже не магнитометра, а сканера работающего с высокой точностью. Такой режим работы Водородного магнитометра применялся для сканирования водородных линий белых карликов перед измерениями их магнитных полей.
Кстати, можно выдвинуть смелое, но «беспочвенное» предположение: что этот объект оптический пульсар в видимой области спектра с периодическим появлением струй - с периодом может быть несколько дней, а может быть и месяцев? Я уже не помню, какой отрезок времени разделяет наблюдение объекта на Водородном магнитометре и на сканере, - когда у этого объекта появляются эмиссионные спектральные линии. На Водородном магнитометре с 6 декабря по 9 декабря 1992 года мы 9 раз просканировали область спектра, в которой появлялись эти струи, но их там больше не обнаружили, - но это в то время когда мы проводили сканирование. Но повторю: оптический пульсар, это не более чем моё предположение.
Наверное, интересно будет привести пример ещё одного наблюдения, вспыхивающего объекта SS Cyg. Для наблюдений была составлена программа, эту программу привезла сотрудница ГАО. Была прекрасная безлунная ночь, конец мая или начало июня - сейчас уже не помню. Выпал снег, температура небольшой минус - идеальная прозрачность. Когда навились на объект - увидели, что он находится «во вспышке». Я знал, что у этого объекта в его системе предполагалось наличие белого карлика - были даже наблюдения, но точность измерений круговой поляризации (от его магнитного поля) была небольшой, не превышала трёх - четырёх сигм. Можно предположить следующее, хотя это могут быть мои необоснованные предположения: при «вспышке» у объекта расширяется его внешняя пылевая оболочка, через неё начинает просвечивать более горячая его область. В этой горячей области может находиться сам объект и вращающийся вокруг него белый карлик с магнитным полем. Магнитное поле белого карлика генерирует круговую поляризацию. А вот измерение круговой поляризации этого объекта - это неопровержимый наблюдательный факт! Мы приняли решение изменить программу наблюдений карлика (я взял на себя такой риск), то есть измерять его круговую поляризацию в течение нескольких часов. Наблюдения были проведены и измерена круговая поляризация у этого объекта. Точность измерений более чем в семь раз превышала все предыдущие измерения (десять сигм!). Водородный магнитометр тогда уже позволял надёжно проводить такие измерения. Похожие измерения проводились и в КРАО (в Крымской астрофизической обсерватории) и тоже было зарегистрировано усиление поляризации у этого объекта. Но точность измерений была меньше и измерялась вроде бы линейная поляризация. Всё это я уже плохо помню. Измерения поляризаций в этих двух обсерваториях проводились независимо и без предварительной договорённости. Кстати, в нашей общей статье есть фамилия астрофизика проводящего эти наблюдения в КРАО (название статьи и где она была опубликована, а также фамилию крымского астрофизика, я не помню). Статья, судя по всему, имела важное астрофизическое значение, и в ней было много фамилий, как теоретиков, так и наблюдателей. Наблюдения объекта были закончены, и сотрудница ГАО уехала и я, конечно же, забыл об этом. Прошло месяца два, и в САО пришла телеграмма, в которой поздравляли сотрудников САО с открытием белого карлика в этой системе (естественно, в телеграмме фамилии не были указаны). Помню, один из сотрудников поднялся на работу, на башню телескопа БТА и сообщил мне об этом. Я переадресовал его к нашим ведущим астрофизикам, а они то не знали об изменении мной программы наблюдений. Все были в недоумении, - что когда и, как и каким образом произошло. А я «главный виновник торжества» спокойно продолжал наблюдения и прочие дела с Водородным магнитометром. Но эта трагикомедия всё же не закончилась трагично, телефоны-то работали, и всё закончилось вполне благополучно. Но последнее предложение больше похоже на пародию, на шутку, но к несчастью это было почти так. А почти так, потому что Россия вступала в период очень тяжёлый, построения в ней жестокого безнравственного капитализма. А это для науки, как острый нож для избалованного ребёнка - он если не зарежется, то уж точно кого-нибудь зарежет. Но последнее предложение тоже грустная шутка, а может быть и с оттенком жестокости. Кстати, можно было бы продолжить об интересных наблюдениях на Водородном магнитометре Большого Телескопа Азимутального, их-то было много и процессе их проведения тоже происходили различные - иногда комические, но чаще всё-таки печально-непонятные явления. Но это тема никак не считается с повестью об Устройстве водородного магнитометра Большого Телескопа Азимутального. Этот телескоп так и остался один одинёшенек среди окружавшей его «мелюзги» - во всех смыслах этого слова.
11. Послесловие
Если уж было написано предисловие то, по-видимому, необходимо написать и послесловие.
Эта повесть (а может быть и ни повесть, а рассказ) написана очень кратко. Я не мастер писать длинные романы типа «Войны и мира» Льва Николаевича Толстого. Во-первых, я не писатель, например, как чукча в анекдоте, - но он там не читатель, а писатель. А я, вообще-то, не читатель, потому что лентяй. А во-вторых, писать о том, что почти забыл, просто не хочется. Да и вспоминать трудно, а тем более, если это мало кому нужно, но это только моё мнение. Возможно, оно и ошибочно, а там как знать? Но то, что написано, - а написано ли, а может быть просто «вырублено каменным топором на стене завалившейся пещеры», но как бы там не было написано, плохо ли, хорошо ли, но всё же, скажем так «нацарапано».
А теперь, по существу вопроса, скажем так: прямо, только прямо, хоть через каменную стену лбом и вдребезги - непонятно что вдребезги лоб или стена. Но это вам непонятно, а мне тем более не понять я ведь каменно-топорный писатель. И вообще писать о том, что быльём проросло очень трудно и не хочется. Но всё же я себя «заставил» написать - знать бы только будет ли, кто-нибудь читать? В наше-то время - большинство людей даже среднего возраста предпочитают, не читать, а смотреть, вернее, получать информация «через глаза». Ведь количество доступной, и, как правило, низкопробной информации растёт неимоверно, неизвестно в какой степени, думаю больше чем в третьей, - а возможно и в пятой! По-видимому, сейчас необходимо настолько загрузить людей (а людей ли?) информацией, чтобы у них не было времени думать о том, что происходит вокруг. А вокруг происходит искусственное наращивание темпа жизни и внедрения неуверенности в себя самого. Вполне понятный принцип капиталистических отношений - вверх по головам других. И не столь важно, если и твоя голова станет лестницей для другого человека, стремящегося в мир животных отношений. А, в общем-то, в пропасть, а пропасть впереди тебя и чем выше заберёшься по головам других людей, тем ниже падать. А, падая вниз можно и разбиться. Ведь в системе капитализма важен ни разум, а клыки, например, как у саблезубого тигра. И как не странно все в настоящее время искренне верят в то, что прогресс опережает сознание. А так ли это? Возможно, сознание, можно сказать и так совместное знание, в настоящее время направлено не на развитие интеллекта, а не его деградацию. Насколько я прав в этом, подумайте об сами - один на один, и желательно без «свидетелей», которые вам не позволят задуматься глубоко. Да ещё и могут посчитать вас душевнобольными. Но всё это послесловие никак не связано с вышеприведённым текстом. И написано мною, только, для того чтобы было понятно, почему Водородный магнитометр, да и Большой Телескоп Азимутальный «сошли с рельс» не доехав до станции. Хотя опыт строительства и конструкции телескопа БТА был частично использован при строительстве современных адаптивных телескопов с диаметрами параболических зеркал больше шести метров. Возможно, но маловероятно, что и опыт создания Водородного магнитометра то же послужил некоторой основой для разработки каких-то устройств или приборов, но повторю, маловероятно. Хотя, как знать?
А закончить данную повесть можно несколькими словами из поэмы Александра Сергеевича Пушкина «Руслан и Людмила»:
Дела давно минувших дней,
Преданье старины глубокой…
5 января 2018 года.
Устройство Водородного магнитометра БТА
© Copyright: Виктор Штоль, 2018
Свидетельство о публикации №218013001625
Свидетельство о публикации №218013001625
Рецензии