BTA-6

لسنوات عديدة، كان مرصد بولكوفو، الواقع خارج مدينة سانت بطرسبرغ ، المرصد الرئيسي ذو المستوى العالمي في الاتحاد السوفيتي ، والذي شُيّد في الأصل عام 1839. ومثل العديد من المراصد في تلك الحقبة، كان مخصصًا في المقام الأول لرصد الوقت والأرصاد الجوية والملاحة وما شابهها من مهام عملية، مع دور ثانوي للبحث العلمي. وفي الذكرى الخمسين لتأسيسه، تم تركيب تلسكوب جديد بقطر 76 سم، كان آنذاك الأكبر في العالم، لرصد الفضاء السحيق. وقد اقتصرت التحديثات اللاحقة بسبب عوامل متعددة، بينما بُني عدد من الأجهزة الأكبر حجمًا في أنحاء العالم خلال العقود التالية. 

في خمسينيات القرن العشرين، قررت الأكاديمية السوفيتية للعلوم بناء تلسكوب جديد يُتيح رصدًا فائقًا للفضاء السحيق. بدأ العمل على التصميم في بولكوفو عام ١٩٥٩ بقيادة باغرات ك. يوانيسياني، الذي فاز لاحقًا بجائزة لينين . بهدف بناء أكبر تلسكوب في العالم، وهو لقب احتفظ به لفترة طويلة تلسكوب هيل ذو المرآة البالغ قطرها ٢٠٠ بوصة (٥ أمتار) في مرصد بالومار ، استقر الفريق على تصميم جديد بقطر ٦ أمتار (٢٣٦ بوصة). يُعد هذا الحجم تقريبًا أقصى حجم يمكن أن تصل إليه مرآة صلبة دون أن تتعرض لتشوه كبير عند إمالتها.    

مبنى التلسكوب، مع رافعة خاصة على اليمين تُستخدم للصيانة. ويضم المبنى الموجود على اليمين تلسكوبًا من نوع زايس بقطر متر واحد. وقد أُضيف تلسكوب آخر بقطر 60 سم في عام 1994.

أمام المدخل الرئيسي

تظهر المرآة الرئيسية للتلسكوب، التي يبلغ قطرها 6 أمتار، في الجزء السفلي الأيمن من الصورة.

تُحدد الدقة الزاوية النظرية للتلسكوب بفتحة عدسته، والتي تبلغ في حالة تلسكوب BTA ستة  أمتار، مما يؤدي إلى دقة تبلغ حوالي 0.021 ثانية قوسية. إلا أن تأثيرات الغلاف الجوي تطغى على هذه الدقة، لذا يصبح من الضروري وضع الأجهزة عالية الدقة على ارتفاعات عالية لتجنب أكبر قدر ممكن من تأثيرات الغلاف الجوي.  لم يكن موقع بولكوفو، الواقع على ارتفاع 75 مترًا فوق مستوى سطح البحر، مناسبًا ببساطة لجهاز عالي الجودة. أثناء تصميم تلسكوب BTA، تم تصميم جهاز آخر أيضًا، وهو تلسكوب RATAN-600 الراديوي . تقرر وضع الجهازين في موقع واحد، مما يسمح بإنشاء موقع واحد لإيواء الطاقمين. لاختيار الموقع، تم إرسال ست عشرة بعثة إلى مناطق مختلفة من الاتحاد السوفيتي، واستقر الاختيار النهائي على جبال شمال القوقاز بالقرب من زيلينتشوكسكايا على ارتفاع 2070  مترًا. ^{[ 1 ]} في عام 1966 تم تشكيل المرصد الفيزيائي الفلكي الخاص لاستضافة BTA-6 و RATAN-600.

أُجريت المحاولة الأولى لتصنيع المرآة الرئيسية في مصنع ليتكارينو للزجاج البصري ، بالقرب من موسكو. إلا أنهم قاموا بتسخين الزجاج بسرعة كبيرة، مما تسبب في تشققات وفقاعات، وجعل المرآة غير صالحة للاستخدام. ثم أُجريت محاولة ثانية أكثر نجاحًا، وتم تركيبها عام ١٩٧٥. والتقط مرصد BTA أولى صوره ليلة ٢٨/٢٩ ديسمبر ١٩٧٥. وبعد فترة تجريبية، أُعلن عن بدء تشغيل المرصد بكامل طاقته في يناير ١٩٧٧. ^{[ ١ ]}

مع ذلك، كان من الواضح أن المرآة الثانية لم تكن أفضل من الأولى إلا بشكل طفيف، وأنها احتوت على عيوب كبيرة. لجأت فرق العمل إلى حجب أجزاء من المرآة باستخدام قطع كبيرة من القماش الأسود لتغطية المناطق الأكثر خشونة. ^{[ 2 ]} ووفقًا لإيوانيسياني، فإن المرآة الرئيسية وجهت 61% فقط من الضوء الوارد إلى دائرة قطرها 0.5 ثانية قوسية، و91% إلى دائرة قطرها ضعف قطر المرآة الأولى. ^{[ 3 ]}

بعد افتتاحه مباشرة، بدأت الشائعات تنتشر في الغرب حول وجود خلل خطير في التلسكوب. وسرعان ما اعتبره الكثيرون مشروعاً فاشلاً ، لدرجة أنه ذُكر في كتاب جيمس أوبيرغ الصادر عام 1988 بعنوان "كشف الكوارث السوفيتية" . ^{[ 4 ]}

تم تركيب مرآة ثالثة، ذات شكل مُحسّن وخالية من الشقوق، عام ١٩٧٨. ^{[ ٢ ]} ورغم أن هذا حسّن المشاكل الرئيسية، إلا أن عددًا من المشاكل غير المرتبطة بها استمرت في التأثير سلبًا على الأداء العام للتلسكوب. فعلى وجه الخصوص، يقع الموقع في اتجاه الريح لعدد من القمم الأخرى في القوقاز، لذا نادرًا ما تكون دقة الرؤية الفلكية فيه أفضل من ثانية قوسية واحدة، ويُعتبر أي شيء أقل من ثانيتين قوسيتين جيدًا. ^{[ ٣ ]} وبالمقارنة، يبلغ متوسط ​​دقة الرؤية في معظم المواقع الفلكية الرئيسية أقل من ثانية قوسية واحدة. ^{[ ٢ ]} وفي ظل الظروف المواتية، يبلغ عرض قرص الرؤية ( نصف العرض عند نصف الارتفاع ) حوالي  ثانية قوسية واحدة في ٢٠٪ من ليالي الرصد. ^{[ ٥ ]} ويُعدّ الطقس عاملًا مهمًا آخر؛ ففي المتوسط، لا تتم عمليات الرصد إلا في أقل من نصف ليالي السنة. ^{[ ٣ ]}

لعلّ أكثر المشاكل إزعاجًا هي الكتلة الحرارية الهائلة للمرآة الرئيسية، والتلسكوب ككل، والقبة الضخمة. تُعدّ التأثيرات الحرارية في المرآة الرئيسية بالغة الأهمية، إذ لا يمكنها تحمّل سوى  تغيّر قدره درجتان مئويتان يوميًا مع الحفاظ على قراءة قابلة للاستخدام. وإذا اختلف فرق درجة حرارة المرآة الرئيسية عن درجة حرارة الهواء الخارجي بمقدار 10 درجات فقط، يصبح الرصد مستحيلاً. ويعني الحجم الكبير للقبة نفسها وجود تدرجات حرارية داخلها تُفاقم هذه المشاكل. ويُساهم نظام التبريد داخل القبة في التخفيف من بعض هذه المشاكل. ^{[ 3 ]}

تتيح تقنيات قياس التداخل البقعي اليوم دقةً محدودةً بالحيود تصل إلى 0.02  ثانية قوسية للأجرام السماوية من القدر 15 في ظل ظروف رؤية جيدة ( مقياس التداخل البقعي القائم على كاميرا EMCCD - كاميرا PhotonMAX-512B - قيد الاستخدام الفعلي منذ عام 2007). "على عكس البصريات التكيفية، التي تُعد فعالة اليوم بشكل رئيسي في نطاق الأشعة تحت الحمراء، يمكن استخدام قياس التداخل البقعي للرصد في نطاقات الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية القريبة. إضافةً إلى ذلك، يُمكن تطبيق قياس التداخل البقعي في ظل ظروف جوية سيئة، بينما تتطلب البصريات التكيفية دائمًا أفضل ظروف الرؤية". ^{[ 6 ]}

خطط علماء الفلك في مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية لمعالجة إحدى المشكلات الرئيسية باستخدام مرآة جديدة مصنوعة من زجاج-سيراميك سيتال ذي التمدد المنخفض للغاية ، ولكن لم يُسجّل تنفيذ هذا التحديث. باستخدام مرآة سيتال الأساسية، كان من الممكن تقليل سمك المرآة من 65 إلى 40  سم، مما يقلل من القصور الحراري. ^{[ 7 ]}

بحلول عام ٢٠٠٧، تعرضت المرآة التشغيلية، وهي الثالثة التي تم إنتاجها، لتآكل شديد نتيجة استخدام حمض النيتريك لمعادلة المذيبات القلوية المستخدمة لتنظيف الزجاج قبل وضع طبقة جديدة من الألومنيوم العاكس . كانت هناك حاجة ماسة إلى إصلاح شامل لإعادة صقل المرآة، لكن ذلك كان سيؤثر على جدول الرصد المزدحم. بدلاً من ذلك، أُعيدت المرآة الثانية، التي تم التخلي عنها بسبب عيوبها ولكنها ظلت مخزنة طوال الوقت، إلى ليتكارينو لإعادة ترميمها. ^{[ ٢ ] [ ٨ ]} في عام ٢٠١٢، أزالت آلة طحن ٨  ملم من الزجاج من السطح العلوي، مما أدى إلى إزالة جميع العيوب البصرية. كان من المفترض أن ينتهي العمل في عام ٢٠١٣، ^{[ ٩ ]} لكنه تأخر بسبب نقص التمويل. تم الانتهاء من المرآة أخيرًا في نوفمبر 2017، وتم استبدال المرآة في مايو 2018. ^{[ 10 ]} ومع ذلك، تبين أن المرآة المجددة لا تزال غير كافية، وبعد بضعة أشهر من الاختبار، تقرر استبدالها بالمرآة السابقة.