Зачем нужна обсерватория

Собираясь заняться наблюдениями небесных объектов, каждый любитель астрономии сталкивается с рядом проблем. Первая из них – неблагоприятный астроклимат. В средних широтах европейской части нашей страны наблюдать небо в телескоп удается всего лишь несколько раз в году. Вторая проблема – подготовка к наблюдениям: сборка техники, вывоз ее на место наблюдения, установка и т.д., на что теряется драгоценное астрономическое время. Выход из этой ситуации – стационарное размещение инструмента в обсерватории, которую чаще всего приходится строить самому. Сейчас, правда, можно купить разборную обсерваторию. Однако стоимость ее слишком велика, а недостатки конструкции весьма существенны.

Обсерватория классической конструкции

В литературе по любительскому телескопостроению приведена классическая конструкция любительской обсерватории . Методы строительства такого сооружения, с одной стороны, имеют скромный набор технических решений, с другой стороны, в нем содержатся элементы, которые практически невозможно изготовить самостоятельно. Небольшое здание и опора телескопа такой обсерватории стоят на разных фундаментах, чтобы уменьшить вибрацию инструмента из-за движения наблюдателя и ветра. Перекрытие весьма невысокого второго этажа, на котором устанавливался инструмент, рекомендуется делать деревянным с открывающимся люком. Венчает сооружение купол, изготовленный либо из металла, либо досок или пластика, вращающийся на неком рельсе. Такие строения требовали наименьших затрат, но и возможностей давали сравнительно немного.

Проектирование обсерватории

Я начинал астрономические наблюдения, как и многие любители, на небольшом телескопе ТАЛ120, выпускаемом новосибирским заводом. Когда же я приобрел 300-мм рефлектор Ричи – Кретьена на экваториальной монтировке Альтер Д6, возникла необходимость строительства обсерватории. Вынести и установить такой инструмент в одиночку невозможно (вес телескопа 30 кг, вес монтировки 78 кг).

300-мм телескоп системы Ричи-Кретьена (РК300) с гидом ТАЛ-100 на монтировке Альтер Д6, установленный автором в своей обсерватории.

Оптическая схема телескопа Ричи-Кретьена: 1 – главное гиперболическое зеркало; 2 – вторичное гиперболическое зеркало; 3 – линзовый корректор, расширяющие полезное фотографическое поле зрения телескопа.

Я решил спроектировать обсерваторию с классическим куполом, в которой можно разместить 0.5 м телескоп и одновременно несколько наблюдателей. Доступ к инструменту через люк в полу меня не устраивал. Более комфортный вход обеспечивает винтовая лестница. С другой стороны, стоимость строительства должна быть невысокой.

В классических конструкциях опорой телескопа обычно служит труба, наполненная песком, гравием или каким-либо другим наполнителем для снижения вибрации. Если такой «карандаш» сделать высоким, что необходимо для максимального обзора, то в нем могут развиваться колебания, которые не позволят проводить ни визуальные, ни тем более фотографические наблюдения. Поэтому я решил сделать стены сооружения несущими и убрать другие опоры, заменив их достаточно надежным перекрытием. Оно должно быть очень тяжелым (в десятки раз превосходить вес человека) и виброустойчивым. Лучше всего отлить перекрытие из бетона, армировав стальными балками для придания необходимой формы и целостности, а затем положить его на прочную стену, например, из кирпича.

При выборе материала для стен нужно учесть, что для устранения нелюбимых астрономами тепловых потоков, помещение под обсерваторией не отапливается. Поэтому толщину несущих стен из некоторых материалов в таком случае следует ограничить. При толстых стенах влага, замерзающая внутри кирпича, разрушает его в течении очень короткого срока (5–10 лет). Если стена тонкая, то влага успевает испаряться и не конденсируется внутри. Но на тонкие стены не установить тяжелое перекрытие, и, скорее всего, они станут источником вибраций всей конструкции.

Выход из этой ситуации может быть следующим. Вспомним, что кирпичная заводская труба, имеющая высоту до 100 м и более, выдерживает сильнейшие ветровые, термические и статические нагрузки. Такие трубы стоят десятки лет. Круглое сечение сооружения по сравнению с квадратным выдерживает гораздо большую нагрузку. Но еще более мощную нагрузку вынесет многогранное сечение стен. Учитывая это, можно сделать стены такой толщины, чтобы они выдержали тяжесть перекрытия и не были подвержены разрушению постоянно замерзающей и оттаивающей влагой. Такое здание обсерватории – в форме многогранника с бетонным перекрытием – я и построил. Поставив сооружение на фундамент (в соответствии со строительными нормами), залил бетоном и армировал пол первого этажа. В итоге получился «запаянный граненый стакан», который способен выдержать фантастические нагрузки вдоль оси. Размер грани стены удобно сделать типового размера дверной коробки (60, 80 или 100 см).

Эскиз обсерватории. Здание имеет форму многогранника. Тяжелое перекрытие (1) опирается на кирпичную стену (2). Комфортный доступ к инструменту обеспечивает лестница (3). Сооружение стоит на фундаменте (4).

Горизонтальное сечение здания обсерватории - 76Кб.

Самый сложный вопрос – как сконструировать купол (от выбора материала до технологии креплений и механизмов вращения)? Известное решение – купол обсерватории изготовить из тесового каркаса и обшить небольшими досками, по виду напоминающими паркет или современную вагонку. Эта технология позволяет сделать элементы купола вручную. Нарезанные по заготовкам и склеенные между собой элементы из 20-мм фанеры – прекрасный каркас для купола, обладающего прочностью, влагостойкостью и эстетичностью. Для нарезки и сборки такого каркаса требуются только лишь электрический лобзик, шуруповерт и саморезы.

Опора купола – самая трудная часть проектирования и работы. Обычно его основой служат металлические рельсы, по которым движутся закрепленные на куполе ролики. Но такая конструкция подразумевает очень высокую точность изготовления и требует применения специального оборудования. Я поступил следующим образом: установил ролики на стенах башни, а на них положил многослойное фанерное кольцо. Чтобы кольцо при вращении не съезжало со своего места, прикрепил дополнительные упорные ролики, останавливающие купол при радиальном смещении. Это довольно смелое решение, и оно полностью себя оправдало. После того, как опорное кольцо легло на месте и свободно вращается, можно на нем смонтировать каркас всей конструкции купола. И, наконец, нужно обшить каркас тонкой листовой фанерой и тонким оцинкованным железом.

Электропривод вращения купола и опорное кольцо.

Еще один момент, который необходимо учесть, – это эффективная ветровая защита купола. Часто рекомендуют крепить его тросами и различными замками. Но это не самый надежный способ. Защита должна функционировать и в рабочем положении при наблюдениях, обеспечивая свободное вращение купола. Вот мой вариант такой защиты. Над кольцом с небольшим зазором в 5–7 мм устанавливается шторм-захват в виде стальных уголков, имеющих мощное анкерное крепление в перекрытии и притянутых к стене. Такой уголок не мешает вращаться куполу, но в случае его отрыва от опорных роликов, не даст подняться на величину, б?льшую чем 5 мм. Такие захваты обеспечат надежное противостояние ветру.

Общий вид обсерватории, построенной автором.

Думаю, что моя любительская обсерватория, обладающая большими преимуществами перед многими другими ее вариантами. Во-первых, это доступность материалов и технологии. Все элементы конструкции можно изготовить в домашних условиях. Купить нужно только ролики. Они бывают различных видов. Во-вторых, из оборудования для строительства требуется лишь бетономешалка, электролобзик, дрель и шуруповерт. По такой технологии можно построить как небольшую обсерваторию (2–3 м в диаметре), так и с диаметром купола до 6 м. Конечно, осилить строительство большого сооружения в одиночку практически невозможно.

Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса. Телескоп РК300, прямой фокус 1/8, Canon 300D ISO1600, выдержка 400 с.

Теперь, когда обсерватория построена, время подготовки к наблюдениям сократилось до минимума. Требуется лишь снять крышки с телескопов и, если нужно подъюстировать оптику, а затем открыть шторки и приступать к наблюдениям!

С.В. Киселев