Учёные ИПФ РАН ищут место для первой в России обсерватории субтерагерцового диапазона

Коллектив учёных ИПФ РАН вместе со своими коллегами из других научных институтов: Астрокосмическим центром ФИАН им. П.Н.Лебедева, Специальной астрофизической обсерватории РАН и Дагестанского федерального исследовательского научного центра стали участниками экспедиции в республику Дагестан. Исследователи ищут оптимальное место для строительства российской обсерватории субтерагерцового диапазона.

Более подробно об этом нам рассказал научный руководитель серии экспедиций, доктор физико-математических наук и главный научный сотрудник лаборатории высокочувствительных приемников миллиметрового диапазона, а также ведущий научный сотрудник ФИАНа Вячеслав Фёдорович Вдовин.

С какой целью ваша команда поехала в Дагестан?

Мы искали оптимальное место для строительства обсерватории субтерагерцового диапазона частот. Новая обсерватория необходима для проведения различных радиоастрономических исследований, но она может использоваться также для осуществления дальней космической связи и обнаружения космического мусора.

Что именно исследовали?

Мы сравнивали характеристики распространения волн субтерагерцового диапазона в атмосфере над площадках-кандидатах для установки обсерватории. Исследовали особенности микроволнового астроклимата. Это основной параметр, который определяет, пригодна площадка для наших планов или нет. Стоит отметить, что важны и многие другие факторы: от энергетики и логистической доступности до степени загрязнения электромагнитного фона.

Почему решили осветить именно эту тему?

В настоящее время субтерагерцовые обсерватории есть в США, Чили, Испании, Мексике и многих других странах, однако их нет в России. Тема строительства подобной обсерватории на территории нашей страны поднималась давно. Но в связи с политической ситуацией в мире российские учёные практически утратили возможность вести работы на зарубежных инструментах. Поэтому этот вопрос стал ещё более актуальным и подталкивает нас к решительным действиям.

Почему именно Дагестан?

Из не очень большого количества территорий-кандидатов в России он обладает набором довольно высоких и перспективных площадок. Во-первых, это высота в 3 тысячи метров над уровнем моря и выше. Чем выше площадка, тем меньше поглощаются субтерагерцовые волны, соответственно – лучше возможности для радиоастрономических наблюдений и передачи данных с объектов дальнего космоса, не говоря про локацию космического мусора, когда сигнал дважды вынужден проходить через поглощающую атмосферу. Во-вторых, там намного суше и меньше осадков, чем на других территориях - конкурентах, в том числе на западной части Кавказа, где расположена САО РАН и стоит самая высокая вершина Европы - Эльбрус. Это очень важно, потому что водяной пар в атмосфере и осадки в виде дождя и снега — основные «убийцы» субтерагерцовых волн.

Когда и где именно проходили ваши исследования?

Начали текущий цикл исследований мы ещё в ноябре 2021 года. Для оценки местности мы отправились в районы Гуниба, Чирага и Мискинджи республики Дагестан. Если говорить в общем, то реально исследования идут уже более 12 лет и география исследований куда обширнее: от гор Якутии, Сибири, до Туркестанского хребта и Шпицбергена. В них приняли участие учёные и инженеры самых разных организаций.

С помощью каких приборов и как проводились исследования?

Основной прибор, который использовался в наших исследованиях, это МИАП-2. Он был создан в лаборатории высокочувствительных приемников миллиметрового диапазона ИПФ РАН при содействии ЗАО ГИКОМ. Этот прибор измеряет яркостную температуру неба в субтерагерцовом диапазоне. На сегодняшний день в Дагестане остался только один такой аппарат, принадлежащий Астрокосмическому центру ФИАН. Команда ИПФ РАН активно участвует и координирует работы. Например, сейчас по решению директора нашего института Григория Геннадьевича Денисова мы занимаемся разработкой МИАП-3. Новый прибор будет измерять поглощение электромагнитных волн на волне 1,3 мм, как раз в этом диапазоне работает Телескоп Горизонта событий, зафиксировавший тень черной дыры (МИАП-2 имеет два канала, но на чуть более длинные волны: на 3 и 2 мм).

В своих исследованиях мы использовали и другие приборы и данные полученные из широко известных баз данных и дистанционного зондирования Земли из космоса. Так, в прошлом году мы выезжали на экспедицию на вершину Эльбруса, который, конечно, не мог стать претендентом на установку обсерватории, но мог задать эталон качества благодаря своей экстремальной высоте - выше обсерватории ALMA в Чили. Однако благодаря истории этой экспедиции стало ясно, что эта вершина, равно как и весь запад Северного Кавказа, для наших целей бесперспективен: слишком много облаков, снега и паров воды приходит с Чёрного и Средиземного моря. Для этого вообще-то достаточно просто метеоданных, которые дает наша мобильная метеостанция, но МИАП-2 подтвердил этот вывод прямым измерением. Поэтому мы и решили обследовать восток Дагестана, где и оказались в прошлом и в этом году.

Каких результатов вы добились? Оправдались ли ваши гипотезы?

Предварительные результаты очень интересны. Они подтверждены независимыми данными и дают возможность если не выбраковать, то ограничить круг кандидатов. Окончательного решения по месту строительства обсерватории пока нет, для этого измерения будут продолжены в Дагестане и в Сибири. В целом гипотезы оправдались: для наших целей Дагестан лучше Карачаево-Черкесии, на которую мы изначально нацеливались из-за наличия там мощной САО РАН. Ведь кадровое обеспечение и развитая инфраструктура - это не последний фактор при выборе места строительства обсерватории. Нужно взвесить все параметры.

Какие следующие исследования вы планируете проводить?

Мы продолжаем поиск оптимального места для строительства обсерватории. Еще месяц — измерения в Гунибе, далее — долина Вихли и вершина Курапдаг (селение Чираг), где прибор проведет активную зимовку в режиме измерений. Планы на весну пока не известны, но нас манит пик Хулугайша в Саянах.