Коуровская астрономическая обсерватория имени К. А. Бархатовой
Коу́ровская астрономи́ческая обсервато́рия и́мени К. А. Ба́рхатовой (Астрономическая обсерватория имени К. А. Бархатовой Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Астрономическая обсерватория УрГУ, Астрономическая обсерватория УрФУ, англ. Kourovka Astronomical Observatory), государственная астрономическая обсерватория Уральского федерального университета (УрФУ), расположенная на западном склоне Уральского хребта, в 85 км к западу от Екатеринбурга. Обсерватория носит имя первой в мире женщины – создателя астрономической обсерватории, профессора К. А. Бархатовой, относится к Институту естественных наук и математики УрФУ и финансируется Министерством науки и высшего образования Российской Федерации. Официальной датой начала работы обсерватории является 12 января 1965 г. В 1996 г. в честь Коуровской обсерватории названа малая планета, зарегистрированная в международном каталоге под № 4964 с именем «Коуровка».
Общий вид Коуровской астрономической обсерватории.
Географическое положение и астроклимат
Коуровская обсерватория является равнинной обсерваторией. Она расположена на западном склоне Уральского хребта на высоте 290 м над уровнем моря, недалеко от реки Чусовая и деревни Слобода Свердловской области, в 7 км от железнодорожной станции Коуровка. Имея географическую долготу около 60° в. д., она является самой восточной астрономической обсерваторией в Европе и единственной в интервале долгот от Казани до Иркутска. Обсерватория занимает площадь 2,95 га.
Расположенная неподалёку железнодорожная станция создаёт засветку на юго-восточном небосклоне, а близость реки в летнее время порождает туманы. Положение в седловине Уральского хребта заметно сокращает количество ясного времени и сказывается на дрожании изображения. Число ясных ночей рассчитывается в зависимости от вида проводимых наблюдений. По количеству наблюдательного времени Коуровская обсерватория близка к Бюраканской астрофизической обсерватории. Наибольшее количество ясных ночей приходится на зимний и весенний сезоны. Ночные наблюдения ведутся с 1 августа до конца мая. С июня до августа белые ночи не позволяют вести ночные научные наблюдения и ночи используются для отладочных работ и студенческой практики. Наблюдения Солнца выполняются с 1 марта по 31 сентября из-за инструментальных особенностей горизонтального солнечного телескопа. В декабре высота солнечного диска достигает 9,5°. Наилучшее время для наблюдений Солнца – с середины мая до середины сентября.
Вид на Коуровскую обсерваторию.
Историческая справка
Появление Коуровской обсерватории связано с развитием советской программы освоения космоса. В 1960 г. профессор К. А. Бархатова возродила кафедру астрономии и астрономогеодезии в Уральском государственном университете имени А. М. Горького. На базе строительства загородной станции наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ) она основала новую астрономическую обсерваторию. Одной из целей основания этой обсерватории было практическое обучение студентов кафедры навыкам наблюдений ИСЗ и естественных небесных тел. Богатый опыт свердловчан в наблюдении спутников и авторитет К. А. Бархатовой сыграли важную роль, когда принималось правительственное решение о строительстве астрономической обсерватории на Урале.
Выдержка из приказа Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР № 342 от 29 апреля 1960.Большая поддержка в организации и оснащении обсерватории была оказана со стороны Астросовета (ныне – Институт астрономии РАН; А. Г. Масевич, Б. В. Кукаркин), Академии наук СССР, директора Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга (ГАИШ) Д. Я. Мартынова, О. А. Мельникова, ректора Уральского университета С. В. Карпачёва и 1-го секретаря Свердловского обкома партии А. П. Кириленко (Давыдов. 1985. С. 107–114).
В 1969 г. приказом Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР № 90 от 3 марта обсерватории присвоен статус научного учреждения.
Директорами обсерватории были:
1965–1974 гг. – профессор К. А. Бархатова, основатель и 1-й директор обсерватории;
1974–1982 гг. – кандидат физико-математических наук Г. С. Ромашин;
1982–2016 гг. – кандидат физико-математических наук П. Е. Захарова;
с 2016 г. – кандидат физико-математических наук А. М. Соболев.
Профессор Клавдия Александровна Бархатова – основатель и директор Коуровской астрономической обсерватории в период 1965–1974.
Инструментальная база
С 1965 г. Коуровская обсерватория была оснащена довольно крупными для университетской обсерватории инструментами, два из которых работают и по состоянию на 2023 г.:
универсальный звёздный телескоп-рефлектор АЗТ-3 с диаметром главного зеркала 453 мм, способный работать в трёх оптических схемах: прямом фокусе, фокусе куде и схеме Кассегрена;
горизонтальный солнечный телескоп АЦУ-5 с диаметром зеркала 440 мм, в фокусе Кассегрена которого установлен спектрограф высокого разрешения;
рефрактор АВР-2 на немецкой монтировке;
астрометрический пассажный инструмент.
Телескоп АЗТ-3.Такими инструментами тогда оснащались многие обсерватории СССР: обсерватории Ленинградского и Казанского университетов, наблюдательная станция Одесской обсерватории в селе Маяки и др. Звёздный телескоп обсерватории АЗТ-3 был оснащён фабричным электрофотометром АФМ-6, впоследствии значительно переделанным. Спутниковые наблюдения проводились визуально на зенитных командирских трубках (ТЗК) и на морском бинокуляре (БМТ).
Горизонтальный солнечный телескоп АЦУ-5 с диаметром зеркала 400 мм.В 1974 г. в обсерватории появилась астрогеодезическая камера SBG немецкого производства, представляющая собой телескоп Шмидта с диаметром коррекционной пластины 420 мм и фокусным расстоянием 776 мм, установленный на четырёхосной монтировке. С началом работы этого телескопа наблюдения ИСЗ стали проводиться фотографическим методом на пластинках с полем зрения 40′ × 60′, что существенно повысило точность определения положений ИСЗ и позволило регистрировать более слабые объекты: ИСЗ до звёздной величины 13m, а звёзды – до 16,5m. 
500-миллиметровый астрогеодезический телескоп SBG.Камера была способна работать в спутниковом режиме и астрорежиме. В астрорежиме она использовалась как обычный астрограф с экваториальной монтировкой. Для наблюдений геосинхронных спутников использовались возможности обоих режимов. Фотографические наблюдения с этой камерой проводились до 2005 г., в основном наблюдались геостационарные и геосинхронные ИСЗ.
Со временем наблюдательная база обсерватории увеличивалась и модернизировалась, а вместе с ней расширялась и тематика научных исследований.
В 2005–2006 гг. выполнена существенная модернизация телескопа SBG – установлено оборудование и разработано программное обеспечение для проведения наблюдений с ПЗС-камерой в качестве светоприёмника. Установлены светофильтры для реализации фотометрической системы BVRI. Фокусное расстояние оптической системы равно 788 мм. В основном фокусе телескопа установлена ПЗС-камера Apogee Alta U32 с матрицей KAF-3200ME-1, содержащей 2184 × 1472 элемента, каждый размером 6,8 × 6,8 мкм. Разрешение изображения составляет 1,8″/пиксел. Поле зрения системы – 65′ × 44′. Предельная звёздная величина равна 19m. Камера способна проводить астрометрические и фотометрические наблюдения.
700-миллиметровый зеркальный телескоп.В начале 1990-х гг. силами сотрудников обсерватории создан телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 70 см, оборудованный двухлучевым пятиканальным электрофотометром, который был спроектирован кандидатом физико-математических наук В. П. Кожевниковым. По его чертежам на уральских заводах были изготовлены детали этого телескопа, а оптика – в оптических мастерских Крымской астрофизической обсерватории (КрАО). Телескоп установлен на модернизированную монтировку немецкого типа от фабричного телескопа-рефрактора АВР-2. Автоматическое управление электрофотометром, слежение за звездой и сброс данных осуществляются с помощью компьютера. На телескопе наблюдаются звёзды до звёздной величины 19m, и он позволяет получать точность наблюдений 0,005m для звёзд 10–11m. На этом телескопе проводятся наблюдения катаклизмических переменных звёзд и запятнённых звёзд, проявляющих активность солнечного типа.
Позже, уже в 21 в., в обсерватории была проведена существенная модернизация всех телескопов: они были оснащены современными панорамными электронными приёмниками излучения – ПЗС-камерами, а также появились 4 новых телескопа.
Альт-азимутальный телескоп с диаметром зеркала 1,2 м.Современный альт-азимутальный телескоп фирмы APM-Telescopes с диаметром зеркала 1,2 м – самый крупный из четырёх. Он вступил в строй в 2011 г. Телескоп оснащён современным эшелле-спектрометром, сконструированным под руководством профессора, доктора физико-математических наук В. Е. Панчука в лаборатории астроспектроскопии Специальной астрофизической обсерватории (САО) РАН и собранным по схеме белого зрачка. Такая схема позволила сделать спектрометр очень компактным, с симметричным распределением световой энергии вдоль порядков спектра. Это первый спектрометр такого типа, работающий на территории России. Также на телескопе установлен щелевой спектрограф низкого разрешения в правом фокусе Несмита для определения спектрального класса звёзд до 12m, в том числе для массовой спектральной классификации звёзд в рассеянных звёздных скоплениях, определения и подтверждения типа переменных звёзд.
Робот-телескоп «Мастер-II-Урал».Телескоп-робот «Мастер-II-Урал», входящий в обширную сеть телескопов-роботов МАСТЕР, может управляться через Интернет из любой точки Земли, например из Москвы или Екатеринбурга. Он представляет собой пару широкоугольных телескопов, с диаметрами объективов 400 мм, на автоматизированной, управляемой компьютером экваториальной монтировке. Эти телескопы укомплектованы панорамными фотометрами на базе приборов с зарядовой связью (см. фото). Телескоп имеет поле зрения 2° × 2°. На каждой из труб телескопа установлено по 4 фильтра: B, R, P, Hα – на западной, и V, I, P, C – на восточной. Фильтры BVRI реализуют фотометрическую систему Джонсона – Козинса, фильтры Р являются поляроидами с перпендикулярной ориентацией.
Телескоп «Мастер II». Фото: Станислав Горда.Уральский сегмент сети МАСТЕР выполняет задачи, поставленные перед сетью телескопов (поиск раннего послесвечения гамма-всплесков, обзор неба с целью поиска сверхновых звёзд в других галактиках и др.), а также проводит собственные исследования – наблюдения рассеянных звёздных скоплений, поиск переменных звёзд и транзитных (проходящих по диску звезды) экзопланет. С помощью телескопа «Мастер-II-Урал» сотрудники обсерватории открыли около 400 переменных звёзд. Текущее состояние телескопа и погоду в обсерватории можно посмотреть по адресу: master.kourovka.ru.
Телескоп «АстроСиб».Телескоп-рефлектор российской фирмы «АстроСиб», с диаметром главного зеркала 500 мм и системой Ричи – Кретьена, пришёл на смену старейшему и заслуженному телескопу обсерватории АЗТ-3, крупномасштабная и длиннофокусная оптика которого, созданная в начале 1960-х гг. для работы с электрофотометрами, плохо подходила для питания небольших по размерам панорамных сенсоров ПЗС-камер. Телескоп «АстроСиб» установлен на монтировку американского производства, управляемую от компьютера. Он вступил в строй в декабре 2018 г.
Телескоп-робот RoboPhot с диаметром зеркала 600 мм и полем зрения 22′ изготовлен фирмой APM Telescopes, установлен в Коуровской обсерватории в 2016 г. и находится в процессе ввода в строй. В нём реализована оптическая схема Долла – Кирхема с двухлинзовым корректором. Оптическая труба закреплена на экваториальной монтировке немецкого типа с прямым приводом. RoboPhot предназначен для фотометрической поддержки 1,2-метрового телескопа. Оснащён трёхканальным фотометром, реализующим фотометрическую систему SDSS (полосы g, r, i). Конструкция фотометра позволяет получать изображения одновременно в трёх спектральных диапазонах.
Если сравнивать российские университетские обсерватории по наличию действующих телескопов и качеству принимающей аппаратуры, то Коуровская обсерватория является одной из самых оснащённых среди них. Здесь Уральский федеральный университет уступает только Московскому и Казанскому университетам.
Научная деятельность обсерватории
За годы работы Коуровской обсерватории сложились и признаны мировым астрономическим сообществом научные школы:
по звёздной астрономии (основатель – К. А. Бархатова),
по исследованиям двойных и переменных звёзд (основатель – М. А. Свечников).
Обсерватория активно участвует в государственных и международных программах по наблюдению ИСЗ; космического мусора; малых тел Солнечной системы; астероидов, сближающихся с Землёй; Солнца; переменных звёзд; сверхновых звёзд; областей звёздообразования; рассеянных звёздных скоплений; гамма-всплесков.
Основные направления научных исследований Коуровской обсерватории:
физика звёзд и межзвёздной среды;
строение, происхождение и эволюция Галактики и её подсистем.
Центральная область галактики Туманность Андромеды (М 31). Снимок сделан на телескопе АЗТ-3.В Отделе звёздной астрономии проводятся работы по исследованию структуры нашей Галактики, изучению переменных звёзд и рассеянных звёздных скоплений. Продолжается поддержка электронной версии однородного каталога рассеянных звёздных скоплений c использованием 2-го релиза каталога точечных источников, составленного по результатам наблюдений космической обсерватории GAIA. Каталог скоплений используется для исследования структуры и эволюции Галактики. Создан электронный ресурс «Атлас рассеянных звёздных скоплений», доступный для использования онлайн. Выполняются исследования двойных массивных звёзд, контактных карликовых звёзд типа W UMa, запятнённых звёзд, двойных звёзд с компактными компонентами.
Основными направлениями научных исследований Отдела астрофизики и физики Солнца являются исследования межзвёздной среды, теоретические исследования внутреннего строения звёзд, мониторинг магнитных полей солнечных пятен, изучение вращения солнечных пятен, исследование спектров солнечных пятен и протуберанцев, а также их структуры. За всё время существования обсерватории в отделе собрана большая база данных положений и значений магнитных полей солнечных пятен. На протяжении 55 лет полученные данные посылались и регистрировались в программе Служба Солнца. Многие годы эта программа была международной.
Комета Хейла – Боппа. Снимок сделан на камере SBG.Сотрудники Отдела небесной механики и астрометрии проводят позиционные наблюдения ИСЗ, астероидов и комет на телескопе SBG. На протяжении долгого времени основными объектами наблюдений были геостационарные спутники, также телескоп использовался для наблюдений объектов космического мусора, а по состоянию на начало 2020-х гг. на нём проводятся позиционные и фотометрические наблюдения малых тел Солнечной системы, в основном астероидов, сближающихся с Землёй, и потенциально опасных для Земли объектов.
Комета Хякутакэ. 1996.Основой проводимых в астрономической обсерватории научных исследований служит наблюдательный материал, получаемый на инструментах, установленных в обсерватории, а также на других инструментах России и остального мира. В обсерватории собрана большая стеклотека (коллекция стеклянных фотопластинок). В последние годы наблюдательные фонды пополняются цифровыми наблюдательными материалами.
Будучи равнинной обсерваторией, Коуровская обсерватория не может конкурировать с ведущими высокогорными российскими и зарубежными обсерваториями, которые расположены выше границы плотного и запылённого нижнего слоя земной атмосферы и оборудованы крупными телескопами. Однако имеется большой круг научных задач (например, исследование транзиентных явлений, скоростная фотометрия, длительный мониторинг переменных объектов), которые возможно с успехом решать на телескопах небольшого размера и которые никогда не будут реализованы на крупных инструментах вследствие загруженности задачами переднего плана по изучению космоса и дороговизны наблюдательного времени.
Комета Хартли 2 (103P/Hartley). 2010. Снимок получен на телескопе АЗТ-3.Помимо наблюдений в обсерватории ведутся теоретические исследования. В первую очередь, это работы, проделанные профессором В. М. Даниловым, его соавторами и учениками, посвящённые изучению динамики рассеянных звёздных скоплений. Другое теоретическое направление, которое связано с исследованием молекул в межзвёздной среде, с середины 1980-х гг. возглавил А. М. Соболев. С начала 1990-х гг. в Коуровской обсерватории Е. И. Старицин занимается развитием теории внутреннего строения и эволюции массивных звёзд. Позже, с середины 1990-х гг., под руководством Э. Д. Кузнецова начались исследования динамической эволюции естественных и искусственных небесных тел.
В обсерватории выполнялись прикладные исследования по договорам с ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» (Федеральное космическое агентство), ОАО «Межгосударственная акционерная корпорация "Вымпел"» и другими партнёрами.
Одна из новых программ – экологическая, которая включает наблюдение за космическим мусором и составом земной атмосферы.
Туманность в Орионе (М 42). Снимок сделан на телескопе АЗТ-3.В начале 21 в. появилась новая трасса запуска ИСЗ – с космодрома Байконур на гелиосинхронную орбиту, проходящую вдоль Урала. По заданию государственной корпорации «Роскосмос» наблюдались запуски на эту орбиту космических аппаратов разного назначения. Наблюдения проводились для того, чтобы определить, куда упадёт 2-я ступень ракеты (см. фото ниже).
C 2003 г. Коуровская обсерватория принимает участие в международных программах по мониторингу глобального климата Земли. Она включена в международную сеть солнечных фотометрических измерений AERONET, определяющую аэрозольную замутнённость земной атмосферы. В 2008 г. в обсерватории появилось уникальное оборудование, позволяющее проводить мониторинг парниковых газов во всём атмосферном столбе, включая приземный слой. Оборудование уже опробовано, и в ближайшее время обсерватория официально войдёт в международную сеть по наблюдению за содержанием в воздухе антропогенных парниковых газов, которые загрязняют атмосферу и, предположительно, определяют текущие изменения климата.
Обсерватория проводит фундаментальные исследования в рамках совместных проектов с Институтом астрономии РАН (ИНАСАН), ГАИШ МГУ, Санкт-Петербургским и Томским государственными университетами, КрАО и др.
Падение элементов второй ступени ракеты-носителя «Союз». Снимки использовались для определения места падения элементов ракеты-носителя при запусках ИСЗ на гелиосинхронную орбиту с космодрома Байконур.Результаты спектральных наблюдений звёзд на 1,2-метровом телескопе и фотометрических наблюдений на 700-миллиметровом телескопе используются в совместных работах с научными сотрудниками из ИНАСАН, САО РАН, КрАО и др. Наблюдения на телескопе-роботе «Мастер-II-Урал», осуществляющиеся совместно с другими телескопами сети МАСТЕР в автоматическом режиме, широко используются для проведения поисковых исследований экзопланет и наблюдений переменных звёзд.
Для решения ряда задач наблюдения проводятся на крупных телескопах других обсерваторий по заранее оформленным заявкам, например в радио- и инфракрасном диапазонах. В Коуровской обсерватории радиотелескопы отсутствуют. Несмотря на это, её сотрудники проводили наблюдения на крупных радиотелескопах Европейской южной обсерватории в Чили, а также радиотелескопах Австралии, Германии, Испании, Швеции и др. Постоянно используются российские инструменты – радиотелескопы Пущинской радиоастрономической обсерватории, инфракрасный телескоп Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ и др. Рекорд углового разрешения не только астрономических, но и всех научных исследований установлен при наблюдениях водяных мегамазеров на космическом радиоинтерферометре проекта «РадиоАстрон» по заявке, составленной под руководством А. М. Соболева.
Оптические наблюдения осуществлялись на крупнейшем в Европе российском 6-метровом телескопе БТА САО РАН; на принадлежащем России (ИНАСАН) и Украине телескопе с диаметром главного зеркала 2 м, расположенном на пике Терскол – на высоте 3 км; на 2,5-метровом телескопе Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ; а также на одном из 8-метровых телескопов Европейской южной обсерватории в Чили.
Полёт разгонного блока «Союз 2-1б» над обсерваторией при запуске космического аппарата «Радарсат-2» 17 сентября 2009.Ежегодно коллектив обсерватории публикует около 20–30 статей в ведущих российских и зарубежных научных журналах, входящих в международные базы данных Web of Science и Scopus. Научный совет по астрономии РАН часто включает работы астрономов УрФУ в список важнейших достижений российской астрономии.
В обсерватории созданы база данных MaserDB.net, содержащая информацию о мазерных источниках в Галактике и за её пределами, и «Атлас рассеянных звёздных скоплений».
В ближайшее время планируются:
исследования динамической эволюции космического мусора;
продолжение работ по международным проектам (наблюдения ИСЗ «Спектр-Р» проекта «РадиоАстрон»; объектов из каталога GAIA; объектов, сближающихся с Землёй);
участие в новых международных проектах;
фотометрические наблюдения астероидов V-класса, не принадлежащих семейству астероида Веста, но обладающих похожими на них свойствами. По фотометрическим наблюдениям можно определить куда мигрирует астероид – в сторону семейства или покидает его;
позиционные и фотометрические наблюдения астероидов, сближающихся между собой, для уточнения массы астероида (возмущающего);
позиционные и фотометрические наблюдения астероидов на близких орбитах для поиска потерянных и вновь открытых объектов, а также установления причин нахождения этих тел на близких орбитах.
решение задачи об отождествлении астероидов.
Выполняемые проекты финансируются Министерством образования и науки Российской Федерации, Российским фондом фундаментальных исследований.
Среди планов развития обсерватории можно выделить введение в строй робота-телескопа RoboPhot с диаметром зеркала 600 мм и разработку фотометра-поляриметра главного фокуса 1,2-метрового телескопа с максимальным использованием серийных и доступных элементов конструкции.
Ежегодно обсерватория совместно с Кафедрой астрономии, геодезии и окружающей среды УрФУ издают труды международных студенческих конференций «Физика космоса» и календарь «Астрономия».
Образовательная деятельность обсерватории
Научная и учебная работа в обсерватории проводится совместно с преподавателями Кафедры астрономии и геодезии УрФУ, обеспечивая сочетание науки и образования, необходимое для качественной подготовки специалистов. Многие научные сотрудники обсерватории принимают участие в образовательном процессе, читают студентам лекции, проводят лабораторные занятия и учебную практику в обсерватории. В результате такого взаимодействия студенты по своему желанию включаются в процесс научной работы, результатом которого являются курсовые и дипломные работы, квалификационные работы на соискание степеней бакалавра и магистра, совместные научные статьи, а впоследствии некоторые из них продолжают учёбу в аспирантуре и остаются работать в обсерватории или направляются в аспирантуру в крупные научные центры, обсерватории и университеты России, такие как ИНАСАН, ГАИШ МГУ, СПбГУ, САО РАН и др. В настоящее время все научные сотрудники обсерватории – порядка 30 человек – являются выпускниками Кафедры астрономии и геодезии УрФУ.
С 1970 г. в Коуровской обсерватории регулярно проводятся Зимние студенческие научные конференции «Физика космоса». Ядро конференции составляют научные студенческие доклады, которые оцениваются ведущими профессорами Московского, Санкт-Петербургского, Казанского, Томского и других университетов России. С 1990-х гг. в школе принимали участие зарубежные коллеги из США, Франции, Италии, Польши, Японии, Китая, Сирии, а также ближнего зарубежья. C 1994 г. она называется международной студенческой научной конференцией «Физика космоса».
Сформирована система непрерывного астрономического образования. Научные сотрудники обсерватории преподают астрономию в ряде школ Екатеринбурга. Ежегодно в Коуровской астрономической обсерватории проводится несколько сотен экскурсий для населения Уральского региона, включая школьников и учителей. Благодаря этому ежегодно свыше 5000 учащихся Свердловской области знакомятся с достижениями современной науки.