Первую декаду ноября группа ученых из четырех академических учреждений, подведомственных Минобрнауки России, – Дагестанского федерального исследовательского центра РАН, Специальной астрофизической обсерватории РАН (Карачаево-Черкесия), Астрокосмического центра ФИАН им. П.Л. Лебедева (Москва) и Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород), провела в экспедиции по горным районам Дагестана.

 

 

Целью экспедиции стало натурное изучение микроволнового астроклимата в наиболее перспективных для размещения инструментов субтерагерцового* диапазона точках горного Дагестана. Исследование проводилось в рамках готовящейся академической программы развития субтерагерцовой астрономии. Еще более мощным стимулом активизировать эти исследования стало объявленное правительством России (распоряжение Правительства РФ № 2009-р от 20.07.2021) и подтвержденное протоколом № 22 от 27.10.2021 Российско-Узбекской Межправкомиссии решение об учреждении уже в этом, 2021 году Международной радиообсерватории Суффа. Важной особенностью этой обсерватории станет наличие, наряду с инструментами на территории Узбекистана, субтерагерцового радиотелескопа в России. Оптимальным местом его расположения по широкому ряду причин является Северный Кавказ.

 

 

 

 

 

В течение восьми лет сотрудниками ИПФ РАН, САО РАН и НГТУ велись исследования микроволнового астроклимата в западной части Северного Кавказа – в Карачаево-Черкесии и Кабардино-Балкарии. Минувшим летом была совершена экспедиция даже на вершину Эльбруса. Но все проведенные измерения показали довольно заметное поглощение микроволн чересчур влажной атмосферой западной части Кавказа.

 

 

Научный руководитель САО РАН и научный лидер развития проекта субтерагерцовой астрономии в России, полномочный представитель России в проекте Суффа, вице-президент РАН академик Ю.Ю. Балега, хорошо зная Кавказ, высказал предложение рассмотреть регионы, расположенные немного восточнее. Ведь по метеоданным количество осадков по мере смещения на восток на Кавказе уменьшается на порядок.

 

 

Конечно, осадки – это лишь вероятный индикатор, и даже космические измерения прозрачности атмосферы лишь косвенно свидетельствовали о перспективности восточной части Кавказа. Ведь спутник видит и интегрирует поле примерно в один квадратный градус. В этом градусе в горной местности попадает и вклад влажных долин и сухих вершин, поэтому для достоверной оценки перспектив той или иной площадки необходимо прямое измерение поглощения атмосферы вверх, причем непосредственно с той самой вершины, где предполагается поставить антенну.

С целью проверить гипотезу Ю.Ю. Балеги в 2021 году и были организованы поездки в восточную часть Кавказа. В августе научный руководитель кавказской экспедиции, главный научный сотрудник ИПФ РАН и АКЦ ФИАН, д.ф.-м.н. В. Вдовин с пробным визитом посетил перспективные площадки в Чеченской Республике, и туда предполагается полномасштабная экспедиция будущей весной. Этой же осенью решили сопоставить площадки в Северной Осетии и Дагестане. В Северной Осетии наблюдения завершены лишь 11 ноября, и выводы делать рано. А первая неделя ноября 2021 года была посвящена изучению двух весьма перспективных площадок Дагестана: горы Маяк около с. Гуниб и горы Шалбуздаг около с. Мискинджа. Возглавил дагестанскую экспедицию директор Дагестанского федерального исследовательского центра РАН, чл.-корр. РАН А.К. Муртазаев, в состав экспедиции помимо давно сработавшейся команды САО – ФИАН – ИПФ вошли руководитель ГорБС ДФИЦ РАН Загирбег Асадулаев, заведующий Гунибской базой ГорБС ДФИЦ РАН Идрис Ибрагимов, научный сотрудник ГорБС ДФИЦ РАН Азиз Исмаилов, заведующий лабораторией почвенных и растительных ресурсов ПИБР ДФИЦ РАН Рамазан Муртазалиев.

 

 

 

 

 

Как и во всякой экспедиции, не обошлось без непредвиденных обстоятельств: в горах захлебнулся от обедненной кислородом атмосферы новый бензогенератор, которым буквально накануне экспедиции был заменен старый, проверенный годами источник электропитания. Однако все проблемы были успешно решены. В Гунибе отыскали генератор, правда, весом втрое больше штатного. А каждый лишний килограмм в горах – это проблема. Но и с ней справились!

 

 

Измерения на обеих намеченных площадках состоялись и принесли очень хорошие результаты. Данных довольно много.  Их детальная обработка занятие нескорое, и ее выполнят после окончания экспедиции специалисты ИПФ РАН. Но предварительно уже можно сказать, что гипотеза Ю.Ю. Балеги подтверждена! Восточный Кавказ намного перспективнее с точки зрения установки инструмента субТГц диапазона, чем Западный.

 

 

Гуниб (гора Маяк) продемонстрировал вполне обнадеживающие результаты по прозрачности атмосферы с поглощением не хуже 0,17 непера. Шалбуздаг, будучи более высокой вершиной, дал еще более обнадеживающие результаты – 0,07 и даже 0,04 непера на верхней площадке. Это чрезвычайно низкое поглощение атмосферы, какого не удавалось увидеть на площадках Западного Кавказа. Даже на высоте в 5 км на Эльбрусе поглощение было 0,25 Нп, правда, августовская метель на вершине приводила к погрешности измерения тоже примерно ±0,25 и ничего сказать о реальной картине было нельзя, кроме того, что за полгода попыток найти приемлемое для наблюдений окно не привели к успеху.

 

 

Но и Шалбуздаг визуально не кажется на сто процентов лучшим среди вершин Дагестана. По дороге участники экспедиции поглядывали и на Ярыдаг, и на Базардюзю, они повыше Шалбуздага, да и за Курушем были видны довольно перспективные вершины. Но первые две лежат точно на границе с Азербайджаном, и экспедиции туда сопряжены с определенными сложностями.

Зачем все же ученым нужно забраться повыше в горы? Особенностью слабо освоенного, особенно в России, субтерагерцового диапазона частот является очень большое поглощение этих волн атмосферой. Основные поглотители: вода и кислород, а их-то на высоте как раз очень мало. Оттого лучшая в мире субтерагерцовая обсерватория расположена в Чили в пустыне Атакама на высоте свыше 5 000 метров.

 

 

Еще одной особенностью субтерагерцовых волн является огромный к ним интерес астрономов – это уникальное окно, через которое они изучают как первые мгновения после Большого Взрыва, так и терминальные стадии развития космических объектов – черные дыры. В мире уже десятки обсерваторий оснащены антеннами этого диапазона, а в России на сегодняшний день пока нет ни одной! И экспедиция была организована как первый шаг, намеченный Российской академией наук, чтобы исправить эту ситуацию.

Кстати, в своем стремлении вверх субтерагерцовые астрономы не ограничиваются горами. Итальянские партнеры совместно с командой В. Вдовина запускали со Шпицбергена в 2019 г субТГц обсерваторию на воздушном шаре на 40 км, а АКЦ ФИАН сейчас ведет разработку космической субТГц обсерватории Миллиметрон, которая планируется к полету в 2029 году. Буквально 11 ноября 2021 Миллиметрон стал главной темой обсуждения на Совете по космосу РАН. Кстати, по мнению, высказанному на этом заседании руководителем Роскосмоса Д. Рогозиным, финансирование Миллиметрона будет выделено и Миллиметрон непременно должен полететь. А следовательно, наземное плечо для работы Миллиметрона в режиме интерферометра необходимо построить в России.

 

 

 

 

 

 

Но не только астрономы сейчас активны в субтерагерцах. Здесь есть и возможности радиолокации космических объектов – можно обеспечить обнаружение не только летящих к Земле астероидов, но и слежение за объектами так называемого «космического мусора» – обломками космических кораблей, вплоть до размеров в сантиметры. Есть и серьезные перспективы развития высокопроизводительной дальней космической связи на тех же антенных системах, которые используются для астрономии. Кстати, основным источником финансирования работы стал грант Российского научного фонда № 19-19-00499, одной из задач которого являлось исследование условий распространения субтерагерцовых волн в системах телекоммуникаций. Но реально экспедиция выполнялась при самой активной поддержке всех организаций-участников, и просто все старались решить научную задачу экспедиции – их общего дела, не считаясь ни с расходами, ни с временем, ни с тем, что на самом деле были объявлены длинные выходные дни и можно было бы просто отдохнуть.

 

 

Для измерений атмосферного поглощения на субтерагерцовых волнах в экспедиции использовался радиометр того же субтерагерцового диапазона волн, то есть имело место прямое измерение на той же самой волне. Радиометр был создан в ИПФ РАН, один из экземпляров был изготовлен по заказу НГТУ, начинавшего эти работы, и прибор объездил весь Западный Кавказ. Второй прибор был изготовлен по заказу ФИАНа и провел 8 лет в Узбекистане, где с его помощью был исследован астроклимат на площадке обсерватории Суффа. В этом году он возвратился в Россию в ФИАН и практически сразу же уехал на Кавказ для изучения площадки для второго элемента российско-узбекского интерферометра проекта Суффа. Фактически исследователи получили еще один бонус: сравнить измерения двумя аналогичными, но не идентичными приборами на одних и тех же площадках на Кавказе.

 

 

Резюмируя, можно утверждать, что, если в результате экспедиции будут надежно подтверждены уникальные характеристики микроволнового астроклимата Дагестана, а первые данные вселяют серьезные надежды на это, то в республике есть реальный шанс построить первую в России антенну субтерагерцового диапазона частот, которая может обеспечить широкий спектр актуальных задач радиоастрономии, телекоммуникаций и радиолокации космических объектов. Однако для обоснованного выбора места для установки дорогостоящей субТГц антенны нужны более детальные и продолжительные (не менее полугода) измерения атмосферного поглощения на наиболее перспективных площадках. И они уже предварительно выбраны.

 

 

Участники экспедиции выражают сердечную признательность всем, поддержавшим работу, но особо хотелось бы отметить заслуженного лётчика-испытателя Российской Федерации Магомеда Толбоева, самым активным образом стимулировавшего команду и обеспечившего режим максимального благоприятствования экспедиции в Дагестане.