BTA-6

El BTA-6 (ruso: Большой Телескоп Альт-азимутальный, romanizado: Bolshoi Teleskop Alt-azimutalnyi, lit. 'Gran Telescopio Altazimutal') es un telescopio óptico de apertura de 6 metros (20 pies) en el Observatorio Astrofísico Especial ubicado en el distrito Zelechuksky de Karachay-Cherkessia en el lado norte de las montañas del Cáucaso en el sur de Rusia.

El BTA-6 logró su primera luz a finales de 1975, lo que lo convirtió en el telescopio más grande del mundo hasta 1990, cuando fue superado por el Keck 1 parcialmente construido. Fue pionero en la técnica, ahora estándar en los grandes telescopios astronómicos, de utilizar una montura altazimutal con un desrotador controlado por computadora.

Por diversas razones, BTA-6 nunca ha podido operar cerca de sus límites teóricos. Los primeros problemas relacionados con el cristal de espejo mal fabricado se abordaron en 1978, mejorando, pero no eliminando, el problema más grave. Pero debido a su ubicación a favor del viento respecto de numerosos picos montañosos grandes, la observación astronómica rara vez es buena. El telescopio también sufre graves problemas de expansión térmica debido a la gran masa térmica del espejo y de la cúpula en su conjunto, que es mucho más grande de lo necesario. Se han realizado actualizaciones a lo largo de la historia del sistema y continúan hasta el día de hoy.

Historia

Fondo

Durante muchos años, el principal observatorio de clase mundial en la Unión Soviética fue el Observatorio Pulkovo en las afueras de San Petersburgo, construido originalmente en 1839. Como muchos observatorios de su época, se dedicaba principalmente a la medición del tiempo, la meteorología, la navegación y tareas prácticas similares. , con un papel secundario para la investigación científica. Alrededor de su 50 aniversario se instaló un nuevo telescopio de 76 cm, entonces el más grande del mundo, para la observación del espacio profundo. Las actualizaciones adicionales fueron limitadas debido a una variedad de factores, mientras que durante las siguientes décadas se construyeron en todo el mundo una serie de instrumentos mucho más grandes.

En la década de 1950, la Academia Soviética de Ciencias decidió construir un nuevo telescopio que permitiría una observación de primer nivel del espacio profundo. El trabajo de diseño comenzó en Pulkovo en 1959 bajo la dirección del futuro ganador del Premio Lenin, Bagrat K. Ioannisiani. Con el objetivo de construir el telescopio más grande del mundo, título que ostentaba durante mucho tiempo el telescopio Hale de 200 pulgadas (5 m) en el Observatorio Palomar, el equipo se decidió por un nuevo diseño de 6 m (236 pulgadas). Este es aproximadamente el tamaño máximo que puede tener un espejo sólido sin sufrir una distorsión importante cuando se inclina.

El edificio del telescopio, con una grúa especial en la derecha utilizada para el mantenimiento. Un telescopio de 1 m Zeiss está ubicado en el edificio a la derecha. En 1994 se añadió un telescopio de 60 cm.

Frente a la entrada principal

El espejo principal de 6 metros de diámetro del telescopio es visible en la parte inferior derecha de la imagen.

La resolución angular teórica de un telescopio se define por su apertura, que en el caso del BTA de 6 m conduce a una resolución de aproximadamente 0,021 segundos de arco. Los efectos atmosféricos superan esto, por lo que resulta importante ubicar instrumentos de alta resolución a grandes altitudes para evitar la mayor cantidad posible de atmósfera. El emplazamiento de Pulkovo, a 75 m sobre el nivel del mar, simplemente no era adecuado para un instrumento de alta calidad. Mientras se diseñaba BTA, también se diseñó otro instrumento, el radiotelescopio RATAN-600. Se decidió que los dos instrumentos deberían ubicarse juntos, permitiendo la construcción de un solo sitio para albergar a las tripulaciones. Para seleccionar el lugar, se enviaron dieciséis expediciones a varias regiones de la URSS, y la selección final se realizó en las montañas del Cáucaso Norte, cerca de Zelenchukskaya, a una altura de 2.070 m. En 1966 se formó el Observatorio Astrofísico Especial para albergar el BTA-6 y el RATAN-600.

Problemas

El primer intento de fabricar el espejo primario lo realizó la Planta de Vidrio Óptico Lytkarino, cerca de Moscú. Recocieron el vidrio demasiado rápido, provocando la formación de grietas y burbujas, lo que inutilizó el espejo. Un segundo intento tuvo mejores resultados y se instaló en 1975. Las primeras imágenes de la BTA se obtuvieron la noche del 28 al 29 de diciembre de 1975. Después de un período de rodaje, la BTA fue declarada en pleno funcionamiento en enero de 1977.

Sin embargo, estaba claro que el segundo espejo era sólo marginalmente mejor que el primero y contenía importantes imperfecciones. Los equipos comenzaron a bloquear partes del espejo usando grandes trozos de tela negra para cubrir las áreas más ásperas. Según Ioannisiani, el primario dirigió sólo el 61% de la luz entrante a un círculo de 0,5 segundos de arco y el 91% a uno con el doble de diámetro.

Casi inmediatamente después de su apertura, comenzaron los rumores en Occidente de que algo andaba muy mal con el telescopio. No pasó mucho tiempo antes de que muchos lo descartaran como un elefante blanco, hasta el punto de que incluso se discutió en el libro de James Oberg de 1988, Uncovering Soviet Disasters.

En 1978 se instaló un tercer espejo, con una figura mejorada y sin grietas. Aunque esto mejoró los problemas principales, una serie de cuestiones no relacionadas continuaron degradando seriamente el rendimiento general del telescopio. En particular, el sitio está a sotavento de otros picos en el Cáucaso, por lo que la visión astronómica del sitio rara vez es mejor que una resolución de un segundo de arco, y cualquier valor inferior a 2 segundos de arco se considera bueno. En comparación, la mayoría de los sitios astronómicos más importantes ven en promedio menos de un segundo de arco. En condiciones favorables, la anchura del disco de observación (FWHM) es de ≈1 segundo de arco durante el 20% de las noches de observación. El clima es otro factor importante; en promedio, la observación se realiza menos de la mitad de las noches del año.

Quizás el problema más molesto sea la enorme masa térmica del espejo primario, del telescopio en su conjunto y de la enorme cúpula. Los efectos térmicos son tan significativos en el primario que sólo puede tolerar un cambio de 2 °C por día y aun así conservar una cifra utilizable. Si las temperaturas del aire primario y exterior difieren incluso en 10 grados, las observaciones se vuelven imposibles. El gran tamaño de la propia cúpula significa que hay gradientes térmicos en su interior que agravan estos problemas. La refrigeración dentro de la cúpula compensa algunos de estos problemas.

Las técnicas actuales de interferometría moteada permiten una resolución limitada por difracción de 0,02 segundos de arco de objetos de magnitud 15 en buenas condiciones de visión (interferómetro moteado basado en EMCCD – cámara PhotonMAX-512B – en uso activo desde 2007). "A diferencia de la óptica adaptativa, que hoy en día es eficaz principalmente en el infrarrojo, la interferometría moteada se puede utilizar para observaciones en las bandas visibles y ultravioletas cercanas. Además, la interferometría moteada se puede realizar en condiciones atmosféricas adversas, mientras que la óptica adaptativa siempre necesita la mejor visión.

Mejoras

Los astrónomos de SAO planearon abordar uno de los principales problemas con un nuevo espejo hecho de vitrocerámica de expansión ultrabaja Sitall, pero no se registra que esta actualización haya tenido lugar. Con un espejo primario Sitall sería posible reducir el espesor de 65 a 40 cm, reduciendo la inercia térmica.

En 2007, el espejo operativo, el tercero que se fabricaba, se había corroído gravemente por el uso de ácido nítrico para neutralizar los disolventes alcalinos utilizados para limpiar el vidrio antes de aplicar una nueva capa de aluminio reflectante. Se necesitaba una revisión importante para volver a pulir el espejo, pero esto habría interrumpido el apretado programa de observación. En cambio, el segundo espejo, abandonado debido a imperfecciones pero guardado durante todo el tiempo, fue devuelto a Lytkarino para su renovación. En 2012, una fresadora eliminó 8 mm de vidrio de la superficie superior, llevándose con ello todas las imperfecciones ópticas. Se suponía que las obras estarían terminadas en 2013, pero se retrasaron debido a la escasez de financiación. El espejo finalmente se completó en noviembre de 2017 y su reemplazo se llevó a cabo en mayo de 2018. Sin embargo, se descubrió que el espejo restaurado aún era inadecuado y, después de unos meses de pruebas, se decidió reemplazarlo por el espejo anterior.

Descripción

El BTA primario es un espejo de 605 cm f/4. Se trata de una primaria relativamente lenta en comparación con instrumentos similares; el Hale es un 5m f/3.3. La óptica del telescopio tiene un diseño Cassegrain, aunque sin el enfoque tradicional de estilo Cassegrain. Debido a su gran tamaño primario, la escala de la imagen en el foco principal es de 8,6 segundos de arco por milímetro, aproximadamente lo mismo que el foco Cassegrainiano de un telescopio de 4 m.

Cuando se trabaja en el foco principal, se utiliza un corrector de coma de Ross. El campo de visión, con coma y astigmatismo corregidos a un nivel inferior a 0,5 segundos de arco, es de unos 14 minutos de arco. Se necesitan entre tres y cuatro minutos para cambiar de un enfoque a otro, lo que permite utilizar varios conjuntos de instrumentos diferentes en un corto período de tiempo.

BTA-6 está encerrado en una enorme cúpula, de 53 m de altura en la cima y 48 m de altura desde la base cilíndrica sobre la que se asienta. La cúpula es mucho más grande de lo necesario y hay un espacio de 12 m entre el telescopio y la cúpula.

Comparación

telescopios astronómicos ópticos más grandes a finales del decenio de 1970

#	Nombre / observatorio	Imagen	Aperture	M1 zona	Altitud	Primera luz	Special advocate
1.	BTA-6 (Obsores Astrofísicos Especiales)		238 pulgadas 605 cm	28 m2	2.070 m (6.790 pies)	1975	Mstislav Keldysh
2.	Telescopio Hale ()Observatorio de Palomar)		200 pulgadas 508 cm	20 m2	1,713 m (5.620 pies)	1949	George Ellery Hale
3.	Telescopio Mayall (Kitt Peak National Obs.)		158 pulgadas 401 cm	13 m2	2.120 m (6.960 pies)	1973	Nicholas Mayall
4.	Telescopio Víctor M. Blanco (CTIO Observatory)		158 pulgadas 401 cm	13 m2	2.200 m (7.200 pies)	1976	Nicholas Mayall
5.	Telescopio Anglo-Australiano (Siding Spring Observatory)		153 pulgadas 389 cm	12 m2	1,742 m (5.715 pies)	1974	Prince Charles
6.	ESO Telescopio 3.6 m (Observación de La Silla)		140 pulgadas 357 cm	10 m2	2.400 m (7.900 pies)	1976	Adrián Blaauw
7.	Telescopio Shane (Observación de la enfermedad)		120 pulgadas 305 cm	~7 m2	1,283 m (4.209 pies)	1959	Nicholas Mayall

Gráfico