Мастер видит дальше всех
Российская глобальная роботизированная сеть мониторинга ближнего и дальнего космоса МАСТЕР опередила все оптические телескопы мира, в том числе лучший американский обзорный телескоп Pan‑STARRS.
Статья журнала ВКС, №1 (86) июль 2016
Уникальность сети роботов‑телескопов МАСТЕР III в том, что они смогут делать до 20 % мировых открытий потенциально опасных астероидов и обеспечат самый быстрый в мире обзор неба до 19–20‑й звёздной величины по неподвижным объектам.
.jpg)
Владимир ЛИПУНОВ, доктор физико-математических наук, профессор МГУ имени М. В. Ломоносова, Лаборатория космического мониторинга ГАИШ МГУСтатья подготовлена по материалам доклада «Глобальная роботизированная сеть мониторинга ближнего и дальнего космоса МАСТЕР: реальность и будущее»
В начале XXI века стало очевидно, что применение роботизированных телескопов небольшого диаметра (до метра) в астрономии позволяет совершить прорыв в исследовании резко нестационарных и короткоживущих явлений во Вселенной.
С помощью роботизированных обсерваторий, построенных в развитых странах, удалось открыть собственное оптическое излучение самых мощных взрывов во Вселенной – гамма-всплесков. Обнаружение десятков и сотен сверхновых звёзд позволило открыть ускоренное расширение Вселенной (Нобелевская премия 2011 года) и заподозрить существование так называемой тёмной энергии или энергии космического вакуума. Телескопы-роботы открывают сотни и тысячи новых малых тел Солнечной системы, десятки планет вне Солнечной системы (экзопланет, опасные астероиды и кометы).
Подчеркнём сразу, что телескопами-роботами называются не просто автоматизированные системы, способные работать удалённо под управлением человека, но системы, способные работать автономно, самостоятельно выбирая стратегию наблюдений. В процессе наблюдений они автоматически получают изображения, обрабатывают, находят новые объекты на снимках и оповещают об открытиях или прямо публикуют их результаты в специальных научных и ведомственных интернет-изданиях.
.png)
В 2002 году под моим руководством создан первый отечественный робот-телескоп МАСТЕР I. В результате его шестилетних полевых испытаний был разработан и внедрён в производство малый двойной широкопольный телескоп диаметра 40 см МАСТЕР II, на базе которого создана глобальная сеть самого быстрого в мире мониторинга неба до 19–20-й звёздной величины – МАСТЕР.
За последние 5 лет с помощью сети МАСТЕР открыты около тысячи новых оптических транзиентов всех типов – от астрофизических взрывов до потенциально опасных астероидов и комет. Сеть МАСТЕР II получила мировое признание: телескопы были размещены в лучших обсерваториях Южного и Северного полушария, а открытые сетью объекты стали целью наблюдений самых крупных телескопов мира и космических обсерваторий.
С проектом МАСТЕР сотрудничают учёные, проводящие крупнейшие мировые физические эксперименты по регистрации нейтрино (ANTARES, IceCube) и гравитационных волн (LIGO/VIRGO). Десятилетний опыт работы сети МАСТЕР II показал, что Россия в силу огромной долготной протяжённости не просто может, а обязана принимать участие в создании сети роботизированных обсерваторий. Непредсказуемость многих вспышечных явлений и их практически изотропное распределение по небу делает Россию, как самую большую страну, просто незаменимым местом этих передовых исследований.
Телескопы-роботы МАСТЕР – на пяти континентах
В МГУ имени М. В. Ломоносова создана и развивается глобальная роботизированная сеть мониторинга дальнего и ближнего космоса МАСТЕР – Мобильная астрономическая система телескопов-роботов (observ.pereplet.ru). Главной целью мониторинга является поиск на небе новых неизвестных объектов, представляющих фундаментальный и прикладной интерес.
Основным узлом сети является отечественный оптический роботизированный комплекс МАСТЕР, установленный ныне в шести пунктах: под Благовещенском, на Байкале, на Урале, под Кисловодском и в Крымской обсерватории МГУ. Зарубежный сегмент – обсерватория Канарского института астрофизики (Испания, о. Тенерифе), обсерватория 10-метрового телескопа SALT (Сазерленд, Южная Африка), обсерватория имени Феликса Агилара (Аргентина) – возводился на частные деньги при научном руководстве Лаборатории космического мониторинга ГАИШ МГУ.
Сейчас имеется восемь телескопов-роботов, расположенных на пяти континентах и островах, которые обеспечивают самый быстрый в мире обзор неба до 19–20-й звёздной величины по неподвижным объектам. Скорость ведения и наведения по целеуказаниям может достигать 20–50 градусов в секунду.
.png)
Весь процесс работы сети автоматизирован и проходит без человека. Управление автоматическим укрытием, съёмка звёздного неба, первичная обработка изображения, поиск неизвестных объектов, в том числе движущихся, определение начальной орбиты и «захват» для повторной съёмки и уточнения орбиты осуществляются автоматически. Информация по интернету передаётся телескопами-роботами в центр данных МГУ.
После падения Челябинского астероида особое внимание было уделено поиску потенциально опасных тел Солнечной системы, в частности приближающихся к Земле потенциально опасных небесных тел – астероидов и комет. Эти наблюдения потребовали модернизации математического обеспечения, поскольку потенциально опасные астероиды очень быстро меняют своё положение вследствие близости к Земле. В результате за последние годы было обнаружено семь потенциально опасных астероидов и две кометы (см. таблицу 1).
.png)
Таблица 1. Потенциально опасные астероиды и кометы, открытые сетью МАСТЕР
Система МАСТЕР обнаружила за последние несколько лет более тысячи взрывных объектов и некаталогизированных объектов, расположенных на расстояниях от нескольких сотен километров до миллиардов световых лет: оптические двойники гамма-всплесков (образование чёрных дыр), сверхновые (коллапс и/или ядерное горение погибающих звёзд), новые (столкновения звёзд или/и ядерное горение в оболочках вокруг белых карликов), карликовые новые (нестационарное падение вещества на белые карлики в тесных двойных системах), взрывные переменные (аккрецирующие белые карлики), вспышки ядер активных галактик (блазары, квазары – сверхмассивные чёрные дыры), потухшие звёзды (двойные звёзды неизвестного происхождения), сверхбыстрые вспышки звёзд типа UV Кита (диссипация магнитного поля на красных карликах – аналог солнечных вспышек), потенциально опасные астероиды (Солнечная система), обломки ИСЗ (околоземное пространство).
.jpg)
Рисунок 1. Глобальная сеть МАСТЕР. Идентичные телескопы-роботы МАСТЕР II располагаются на северных и южных широтах, восточных и западных долготах. Сеть обеспечивает самый быстрый обзор неба до 20‑й звёздной величины в мире на 2016 год
МАСТЕР II – единственный в мире цветной поляризационный широкопольный телескоп
Телескоп-робот МАСТЕР II представляет собой широкопольный оптический комплекс – обсерваторию, способную работать автономно, без участия человека. Обсерватория состоит из автоматического павильона, мощной и быстрой (до 30 градусов в секунду) монтировки, двух широкопольных телескопов диаметром 40 см и фокусным расстоянием 1 метр, оснащённых фотометрами, включающими астрономические фильтры и поляроиды, и ПЗС-матрицы, обеспечивающей угловое поле 2 x 2 = 4 квадратных градуса для каждого из телескопов. Монтировка телескопа снабжена автоматической третьей осью ограниченного хода, которая обеспечивает сведение и разведение труб.
.png)
МАСТЕР III – противоастероидный космологический телескоп‑робот третьего поколения, поле зрения которого 4 квадратных градуса, диаметр 1 метр, светосила 1/2,5.5. Его предельная звёздная величина – 23 (60 сек). Полная автономность и быстродействие вычислительного комплекса. Связь с космическими системами и МЧС. Подлётное время для астероидов типа Челябинского – 1 неделя. Решение ряда фундаментальных проблем: тёмная энергия, наблюдения объектов новой гравитационно‑волновой астрономии (столкновения нейтронных звёзд и чёрных).
.png)
.png)
.png)
Снимок кометы C/2014 Q2 (Лавджоя) с помощью телескопа‑робота МАСТЕР, расположенного вблизи Байкала (Маша Пружинская и Наталья Тюрина)
В сведённом состоянии (оба телескопа параллельны) МАСТЕР II обеспечивает синхронную съёмку интересной области неба в цветном или поляризационном режиме. МАСТЕР II является единственным в мире цветным поляризационным широкопольным телескопом. Этот режим наблюдений используется в случае получения целеуказания («алерта») с внешних источников информации, включая системы космического базирования. При автономной работе в поисковом (мониторинговом) режиме трубы разводятся, и это обеспечивает полное поле зрения оптического комплекса при том же масштабе изображения в 8 квадратных градусов.
Каждый оптический комплекс МАСТЕР II оснащён мощными серверами обработки и хранения информации в формате базы данных с отрытыми кодами быстрого доступа по интернету. Уникальное программное обеспечение позволяет управлять всей системой. Оно отвечает за открытие купола по датчикам облачности, выбор направления обзора, получение изображений, их обработку в реальном времени, поиск новых некаталогизированных объектов и передачу конечной информации либо по интернету, либо другим роботам (включая роботы сети МАСТЕР), системам контроля и роботам международного астрономического союза и других международных коллабораций.
Телескоп-робот МАСТЕР II выпускается в двух вариантах. Для холодных зон типа Сибири разработан, создан и эксплуатируется вплоть до – 400 градусов Цельсия (Бурятия и Амурская область) специальный металлический купол с надёжной системой тросового открытия и закрытия даже в условиях снегопада, обледенения и сильного ветра. В более щадящих широтах и долготах применяются стеклопластиковые павильоны, специально модифицированные для напряжённой работы робота. Все типы павильонов полнооткрывные и обеспечивают доступность любой точки неба над горизонтом.
Универсальный противоастероидный космологический телескоп-робот МАСТЕР III
Многолетний опыт работы с поисковыми системами показывает, что разумнее всего в следующие несколько лет установить телескопы среднего размера, а именно диаметром 1 метр. Разработан и готов к запуску в производство телескоп-робот третьего поколения МАСТЕР III.
Имеющееся уникальное математическое обеспечение МАСТЕР II (на его создание ушло более 10 лет работы нескольких программистов-астрономов высочайшего уровня) после модификации позволит открывать космологические транзиенты до 22–23-й звёздной величины и решать следующие фундаментальные задачи: исследование поведения закона ускоренного расширения Вселенной с использованием космологических сверхновых типа Ia, обнаружение самых дальних объектов во Вселенной на расстояниях Z>10 путём быстрых алертных наблюдений гамма-всплесков, наблюдение предвестников сверхновых звёзд и явления килоновой, сопровождающего слияние нейтронных звёзд.
.png)
.png)
.png)
Предлагаемый проект создаст возможности для российских учёных в разы раздвинуть горизонт открытия слабых известных типов транзиентов, но по-прежнему активно изучаемых взрывных явлений, протекающих в окрестностях релятивистских звёзд, в том числе сверхмассивных чёрных дыр и белых карликов.
Телескопы МАСТЕР III позволят обнаруживать потенциально опасные астероиды размерами, сопоставимыми с размером Челябинского, с подлётным временем до 5–7 дней. Телескопы МАСТЕР III должны быть установлены в размещения телескопов системы МАСТЕР II. Эти места представляются оптимальными с точки зрения астроклимата, а также наличия научно-технических коллективов, способных обслуживать и работать на роботах-телескопах. А Крым и Кисловодск удачно дополняют друг друга по сезонным колебаниям числа ясных ночей.
Элементом будущей сети является полностью роботизированный оптический широкопольный комплекс МАСТЕР III, обеспечивающий автономный режим съёмки и обработки изображений, вплоть до выявления новых объектов (двигающихся и неподвижных), формирующий самостоятельно оперативную тактику наблюдений, предполагающую захват быстродвигающихся или быстропеременных новых объектов и выдачу целеуказаний для внешних пользователей. Кроме того, возможен автоматический алертный режим работы по внешним целеуказаниям, в том числе с космических обсерваторий. Третий режим работы (реже применяемый) – это прямое управление по сети интернет.
Результаты работы сети представляют огромный интерес практически для всех астрономических учреждений страны, поскольку телескоп-робот МАСТЕР III способен обнаруживать все типы астрофизических резко нестационарных объектов во Вселенной от карликовых, новых и сверхновых звёзд до взрывов в ядрах галактик и гамма-всплесков. Кроме того, МАСТЕР III сможет обнаруживать до 20% мировых открытий потенциально опасных астероидов, в чём заинтересованы такие ведомства, как «Роскосмос», МО, МЧС.
Предлагаемая сеть идентичных телескопов МАСТЕР III будет уникальной в мире. Опыт работы и строительства средних широкопольных систем позволяет России стать незаменимым сектором мировых исследований нестационарных процессов во Вселенной.
4034 
