В начале декабря этого года стало известно, что Институт солнечно-земной физики СО РАН (преемник СибИЗМИР СО АН СССР) приступает к строительству нового крупного солнечного телескопа-коронографа (КСТ-3) с диаметром зеркала три метра и разрешающей способностью 0,1 угловой секунды, что откроет ученым доступ к изучению солнечных объектов размером менее 70 километров. «Это совсем иная весовая категория в астрофизике. Столь подробная детализация звезды означает вхождение в зону неизведанного, в которой ученым только предстоит разбираться», — комментирует директор Астрономической обсерватории Иркутского госуниверситета и старший научный сотрудник ИСЗФ СО РАН Сергей Язев.

Проект уже получил положительное заключение для ведения строительных работ от Главгосэкспертизы РФ. Согласно ему, КСТ-3 будет представлять собой сложнейший комплекс приборов, изготовленных преимущественно или полностью из отечественных узлов и деталей. Зеркала телескопа поручено делать Лыткаринскому заводу оптического стекла — одному из мировых лидеров в создании оптики для астрономических приборов, чудом выжившему и даже укрепившему позиции в постсоветский период. Всего схема КСТ-3 включает в себя 13 зеркал; главное, трехметровое, будет изготовлено из астроситалла — особого стеклокерамического материала толщиной 120 миллиметров. Масса готового зеркала оценивается в 2,12 тонны. Телескоп водрузят на 30-метровую башню, общая длина строения составит 42 метра. Сверху возведут 120-тонный высокотехнологичный купол с управляемыми заслонками и встроенной системой охлаждения, который будет защищать прибор от снега и дождя, не нарушая естественных погодных условий — температуры воздуха и дуновения ветра. Кроме того, запланированы здание для технологического оборудования, лабораторный и административный корпуса. После введения в эксплуатацию, что запланировано на 2030 год, телескоп будет в автоматическом режиме непрерывно передавать данные о нашей звезде.

По размеру КСТ-3 не станет рекордсменом, хотя и войдет в «клуб чемпионов». Лидирует же американский DKIST с четырехметровым зеркалом, построенный в прошлом году на Гавайях за 334 млн долларов и позволяющий видеть структуры размером до 20 километров.

Кроме того, есть проекты еще двух крупных телескопов. В 2024 году на базе испанской обсерватории Roque de los Muchachos на Канарских островах начнется строительство европейского солнечного телескопа с зеркалом диаметром четыре метра — этот проект оценивается в 150 млн евро. А в западной части Китая планируется соорудить гигантский телескоп с пятиметровым зеркалом за 90 млн долларов. Правда, недавно КНР, практически синхронно с Россией, объявила о работах по возведению двухметрового солнечного телескопа, и никто не знает, отказался ли Китай от идеи пятиметровой оптики или просто решил ею не ограничиваться.

Трехметровый диаметр зеркала отечественного телескопа был выбран по соотношению цена — качество. По словам российских ученых и инженеров, при рекордном на сегодня размере четыре метра технические требования к спектрографам и фильтрографам прибора сильно ужесточаются и стоимость проекта стремительно возрастает. При этом с точки зрения качества трехметровый телескоп обеспечивает практически такой же результат, что и четырехметровый.

Кстати, бюджет менее масштабного российского проекта оказался значительно выше бюджета больших зарубежных телескопов. КСТ-3 вместе с инфраструктурой обойдется в 30 млрд рублей — это примерно 500 млн долларов. И сумма еще может увеличиться, поскольку, по словам директора Института солнечно-земной физики СО РАН Андрея Медведева, многие детали уникальны, не имеют полных аналогов и получили пока только предварительную оценку. В стоимость, вероятно, заложены и риски первопроходцев: в России налажено производство далеко не всех компонентов, а приобретать комплектующие у иностранных поставщиков сейчас крайне сложно или вовсе невозможно. В числе факторов, повышающих цену, и отсутствие практики подобного строительства. Последний масштабный проект такого рода — Большой вакуумный телескоп Байкальской астрофизической обсерватории — был реализован в России в 1980 году.

Специалисты считают, что старту работ над КСТ-3 даже при всех имеющихся сложностях стоит порадоваться. «Получить доступ к международным приборам данного типа могут многие, но изготовить такой инструмент способно лишь небольшое число стран. Поэтому впечатляет уже сама стройка», — отмечает старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Сергей Богачев.

Многие надеются, что при возведении трехметрового солнечного телескопа российские ученые и инженеры отработают необходимые компетенции, которые в дальнейшем можно будет использовать для изготовления более мощных телескопов, причем не только для исследования Солнца.

КСТ-3 позволит проводить спектральный анализ и получать данные о магнитных полях и движениях вещества, изучать солнечные вспышки, корональные выбросы массы и другие явления. С помощью нового инструмента ученые намерены исследовать тонкую структуру фотосферы, которая недоступна для телескопов малого диаметра и орбитальных обсерваторий. В частности, астрономы надеются разгадать одну из самых больших загадок — так называемое солнечное динамо, процесс генерации магнитного поля из-за движений плазмы, которые, предположительно, служат мощнейшим естественным фактором изменения климата на Земле. Несмотря на 150-летнюю историю ежедневных наблюдений за Солнцем, данных о нашей звезде у специалистов по-прежнему очень мало.

«До сих пор на сто процентов неизвестны даже природа магнитного поля, причины переполюсовки Солнца и периодов полного затухания его активности, когда там вообще не наблюдается никаких пятен. Все существующие теории нужно проверять — подтверждать либо опровергать с помощью более точных измерений и исследований тонкой структуры фотосферы», — уверен замдиректора по науке ИСЗФ РАН Сергей Олемской.

Прикладным результатом исследований на новом коронографе, как предполагает замруководителя Астрокосмического центра Физического института им. П. Н. Лебедева РАН Алексей Рудницкий, станет информация о корональных выбросах плазмы Солнца, летящих к Земле: они могут давать серьезную радиационную нагрузку на космические аппараты. Точное прогнозирование таких событий позволит минимизировать многие неприятности в околоземном космическом пространстве. На Земле данные, полученные с КСТ-3, будут полезны при составлении прогноза космической погоды и геомагнитных бурь.

Телескоп в Мондах не первый инструмент, создаваемый в рамках мегапроекта по строительству Национального гелиогеофизического комплекса РАН (НГК), который реализует Институт солнечно-земной физики СО РАН. На сегодняшний день уже сооружен комплекс оптических инструментов в поселке Торы (Бурятия). В 2023 году завершится стройка Сибирского радиогелиографа для радиоастрофизической обсерватории ИСЗФ РАН в бурятском поселке Байдары. Для этого прибора уже смонтировано 528 антенн с поворотными устройствами, ведутся испытания. По словам директора института Андрея Медведева, «инструмент позволяет делать снимки в таком диапазоне, в котором их еще никто не делал, — например, получать объемные изображения корональных дыр, протуберанцев, активных областей». Общий бюджет НГК — 100 млрд рублей.

Возможность проводить исследования на переднем крае науки о космосе становится все более дорогим удовольствием. Помимо наземных телескопов астрофизикам требуются летающие обсерватории, радары, лидары, приемники излучения, астроспектрометры, магнитографы, поляриметры и множество других инструментов. Все приборы, как правило, уникальны, постоянно усложняются и, соответственно, растут в цене. Если заглянуть в историю, эта безумная гонка началась еще в далеком 1957 году, с запуска первого искусственного спутника Земли «Спутник-1». Сделанный в СССР шарик диаметром около 58 см, за 90 дней 1440 раз облетевший нашу планету, обошелся в 250 млн рублей. Он не позволил получить особо ценной информации, но дал импульс расцвету науки, технологий и высокотехнологичной промышленности в отдельно взятой стране и во всем цивилизованном мире. Сегодня невозможно представить жизнь без современных карт, беспроводной связи, систем геолокации и цифровых камер, инфракрасных термометров и даже фильтров для воды, созданных благодаря исследованиям космоса.