Цивилизация
Спустя два месяца после обрушения крупнейшего в мире радиотелескопа «Аресибо» стали известны технические детали этого происшествия, признанного одним из важнейших астрономических событий прошедшего года. Кроме того, стало известно, что ученые не теряют надежд возродить уникальную обсерваторию, хоть и в другом виде – обо всем этом говорится в большом материале в журнале Science.
Ранним утром 10 августа 2020 года астроном Сравани Вадди, работая удаленно с телескопом «Аресибо», наблюдала за центром галактики NGC 7469, когда ей вдруг пришло сообщение, что телескоп больше не смотрит в нужную точку. Связаться с оператором телескопа она не смогла и пошла спать. Оказалось, что в самом конце ее наблюдений выскочил из гнезда один из 18 тросов толщиной 8 сантиметров, поддерживающих 900-тонную висящую конструкцию приемника.
Так фотоны из той галактики стали последними, собранными знаменитым телескопом.
Дальнейшие события хорошо известны – второй трос оборвался спустя три месяца, после чего Национальный научный фонд США (NSF) объявил о невозможности спасти обсерваторию, а спустя еще некоторое время ее приемник обрушился на зеркало телескопа.
Несмотря на почтенный возраст 57 лет, многие специалисты задаются вопросом – почему же обрушилась конструкция, выдержавшая не одно землетрясение и ураган?
Некоторые считают, что виной тому конструкторские ошибки, проблемы в обслуживании и тропические условия, ускоряющие коррозию металла. Другие винят сам NSF, который последние десять лет все меньше уделял внимание «Аресибо», перенаправляя финансирование на новые телескопы. «Так или иначе мы потеряли инструмент стоимостью $300 млн, изумительный, действительно дорогой инструмент, из-за нескольких миллионов», — считает Ричард Бенке, сотрудник обсерватории в 1970-1982 годы.
Есть мнение, что не последнюю роль сыграла реконструкция в 1997 году, в результате которой общая масса подвешенной конструкции выросла на 300 тонн, а для повышения запаса прочности были добавлены еще шесть тросов.
Есть вопросы и к состоянию гнезд, удерживавших стальные тросы. Конец каждого троса был закреплен в конической стальной полости, которая заполнялась расплавленным цинком. Металл скреплял между собой жилы троса и держал их вместе. В начале 80-х годов инженеры Корнелльского университета обследовали эти гнезда после замены одного троса.
Тогда выяснилось, что цинк распределен неравномерно и плохо проникал в пространство между жилами, из-за чего туда проникала вода. В этом же гнезде были обнаружены и лопнувшие жилы.
После августовского обрыва руководство пригласило для оценки ситуации три фирмы. Они не считали, что опасность угрожает всей конструкции, несмотря на то, что сотрудники обсерватории стали слышать,
как лопались отдельные жилы всех тросов примерно раз в день, — пишет Science.
Ведущая фирма Thornton Tomasetti создала тогда модель телескопа и подсчитала, что четыре главных троса, ведущих к пострадавшей башне №4, нагружены на 60% от их максимальной прочности на разрыв. Инженеры пришли к выводу, что система стабильна и разрыв еще одного троса не приведет к обрушению.
Thornton Tomasetti рекомендовала заменить все поддерживающие тросы, поскольку их крепления вызывали нарекания, а некоторые тросы вылезли из гнезд на 1 сантиметр. NSF тогда выделил $10,5 млн на ремонт и заказал новые тросы.
6 ноября, как известно, оборвался второй трос, в котором к тому времени были повреждены всего шесть жил. На этот раз трос не просто выскочил из гнезда – он лопнул.
После этого решение по спасению телескопа нужно было принимать быстро. Необходимо было как-то снизить нагрузку на три оставшихся троса четвертой башни, однако рисковать людьми было нельзя. Рассматривался даже вариант использования вертолетов для установки дополнительных тросов. Однако хорошего решения уже не существовало.
«Несмотря на то, что нас опечалила эта рекомендация, мы посчитали, что конструкцию надо разобрать под контролем как можно быстрее», — пояснил ведущий инженер Джон Абруззо. После этого было объявлено о невозможности спасти обсерваторию, а 1 декабря она обрушилась.
Впервые сотрудники обсерватории обратили внимание на лопающиеся жилы тросов еще десятилетия назад, считая, что виной тому вода. В 1976 году инженеры решили проблему, покрасив тросы и даже поставив вентиляторы для их обдува.
Утверждается, что это снизило частоту разрывов, но неизвестно, как долго эта практика применялась позднее. По словам Роберта Керра, бывшего директора обсерватории, никаких вентиляторов в 2007 году, когда он занял кресло, не было, и он не знает, когда последний раз красились тросы.
После обрушения конструкции руководство обсерватории дало группе ученых три недели, чтобы предложить замену телескопу.
«Мы хотим разработать систему, которая была бы значимой еще 50 лет», — пояснил Рамон Луго, инженер из Университета Центральной Флориды. При этом их задача – уложиться в $400 млн, среднюю стоимость голливудского блокбастера.
Поначалу был предложен проект новой гигантской тарелки, но позднее ученые остановились на более амбициозном плане – плоская 300-метровая платформа в той же карстовой воронке, с закрепленными на ней тысяче 9-метровых тарелок.
Сами антенны будут неподвижны – наклоняться с помощью гидравлики будет сама платформа до угла 45 градусов к горизонтали.
Такой телескоп с рабочим названием Next Generation Arecibo Telescope будет в два раза более чувствительней предшественника и, как радар, в четыре раза его мощнее. Поворотная платформа позволит обозревать в два раза большую часть неба, а антенны будут захватывать в 500 раз более широкую полосу наблюдения.
Впрочем, скептики считают, что проект несбыточен. Выбирая приоритетные проекты, NSF и конгресс США обычно опираются на «Десятилетние обзоры по астрономии и астрофизике», а нынешний будет завершен в ближайшие месяцы. «Если вы пролезете без очереди, разгневаете другие проекты», — пояснил Ричард Бенке. Один из выходов – убедить конгресс выделить дополнительные деньги или искать частных инвесторов, готовых профинансировать строительство телескопа.