Suurte ja väikeste teleskoopide saaga

Meenutavad Jaan Einasto, Tõnu Kipper ja Laurits Leedjärv:

Põhimõtteline otsus uue vaatlusbaasi ehitamiseks langetati 1953 NSVL Ta Astronoomianõukogu ja instituudi ühisel sessioonil.

70 cm teleskoop.

Järgneval aastal istus koos juba observatooriumi rekonstrueerimisprojekti arutamise komisjon (A. Mihhailov, O. Melnikov, A. Humal, A. Kipper, A. Massevitš, P. Dobronravin, V. Nikonov, N. Mihhelson), kes otsustas, et muretsetama peaks 70-cm peegliläbimõõduga reflektor, 30-cm kaksikastrograaf ja lainurkastrograaf objektiiviga 25cm, ning lisaks rida laboratoorseid seadmeid.

Esimese teleskoobi paigaldamine 1963. a. Vasakul Uno Veismann, paremal Riho Koppel.

Neist teleskoopidest muretseti tegelikult vaid 70-cm reflektor, mille optika osutus hiljem üsnagi viletsaks ja vahetati lõpuks Soome amatöörastronoomidega ühe tollal (1993) suhtelisel võimsa arvuti AT486 ja CCD kaamera ST-6 vastu.

Observatooriumi rekonstrueerimise projekt kinnitati Eesti NSV Teaduste Akadeemia Presiidiumi poolt 01.dets. 1954.a. Ehitustöid Tõraveres alustati 1958 suvel. Üsna pea selgus, et kavandatud teleskoopide park olnuks astrofüüsikaliste vaatluste jaoks kasutu.

Koostati observatooriumi uus arengukava, mille oluliseks osaks oli otsus asendada stellaarstatistiliste ülesannete lahendamiseks mõeldud kaksikastrograaf ja lainurkastrograaf peamiselt tähtede spektrite uurimiseks sobiva 1,5-meetrilise teleskoobiga. Mõtted selles suunas oli liikunud jaba varem. Peamiseks argumendiks oli asjaolu, et meie suhteliselt lühikeste selgete ööde arvu juures saab detailset informatsiooni spektrite uurimisel palju tõhusamalt, arvestades ka võimalust spektrivaatlusteks suvel valgete ööde ajal.

Seepärast kaaluti suuremate teleskoopide tellimist. Eesti NSV TA presiidiumi ja Astronoomianõukogu Presiidiumi ühisotsusega 21. aug. 1959.a. kavandati suurima teleskoobina 1.5 meetrise reflektori ehitamist. Teleskoobi suurus valiti arvestades meie klimaatilisi tingimusi. Lõplik otsus langetati 8. aug. 1962.a. ja leping Leningradi Optikatehasega LOMO sõlmiti juba samal kuul. 1968 aastast oli teleskoop juba LOMO plaanides. Torni ehitamine algas 1969 Elva Mehhaniseeritud Ehituskolonni poolt. Kupli projekteeris ENSV TA Erikonstrueerimisbüroo.

Kaksikteleskoobi üks teleskoop – Castor.

Enne 1.5-meetrilise teleskoobi valmimist paigutati Tõraverre mitu väiksemat teleskoopi. Juba 1960.a. võeti tehases (ikka seesama LOMO) vastu 48-cm reflektor AZT-14 (Castor), mis 1963.a. oma torni monteeriti. Järgmisel aastal alustati selle teleskoobiga tähtede fotomeetrilisi vaatlusi kohapeal konstrueeritud ja valmistatud fotoelektrilise fotomeetri abil. Kui kiiresti  läks vaja veel üht teleskoobikuplit, võttis projekteerimise ja ehitamise enda peale APES.  V. Tiidu ja J. Streletski idee alusel otsustati kuppel valmistada plastmassist. konstrueeriti 5,25-m läbimõõduga kuppel klaasplastist kerana 2-m läbimõõduga tanki torni kuullaagril (E. Meier, T. Kübbar). Klaasriie ja plastmassisegu saadi Tallinnast Sportlaevade tehasest. See oli esimene plastmassist teleskoobikuppel Nõukogude Liidus, aga võibolla isegi maailmas. Sellesse paigutati 1965.a. Castori kaksikvend Pollux.

Kaksikteleskoop.

Tegelikult oli too kuppel  mõeldud kohapeal 1962.a. APESi jõududega ehitatud 35-cm reflektori Mizar tarbeks, mille optika saadi Leningradist ja statiiv osteti LOMO-st. Valmistati ka astrograaf aerofotoobjektiivi Uran-16 baasil. Kaks teleskoopi AZT-14 ühendati H. Albo idee kohaselt U. Veismanni juhtimisel kaksikteleskoobiks ja varustati kaugjuhitavate fotomeetritega. Seitsmekümnendatel kasutati kaksikteleskoopi ka ühendatuna arvutiga VNIIEM-3, mis oli algselt mõeldud juhtima tulevast 1.5-meetrilist teleskoopi. See ühendamine jäigi toimumata arvuti väga madala töökindluse tõttu.

Samal 1963. aastal saabus ka esialgu plaanitud 70-cm teleskoop AZT-8, mis 1964.a. suvel talle endale mõeldud torni monteeriti. Ka toodi Tartu ülikooli lunoidijaamast Tõraverre Maksutovi optilise süsteemiga 20-cm teleskoop AZT-7, mis 1960.a. Astronoomianõukogu poolt lunoidijaamale oli annetatud koos väikese elektrofotomeetri ja prismaspektrograafiga ASP-9. Selle teleskoobi ja spektrograafiga tehti üldse esimesed spektraalvaatlused Tõraveres. Teleskoop AZT-7 rändas hiljem mitmel pool astrokliima uurimise ekspeditsioonidel, muuhulgas 6 meetrisele teleskoobile koha otsimisel ja planeeritavas Tartu observatooriumi lõunajaamas. See teleskoop anti astrokliima uurimislepingu raames Usbekistanis töötavale ekspeditsioonile. Kuid suurte muutuste tõttu jäigi see teleskoop ühe ligi 4 kilomeetrise mäe otsa. Tõenäoselt on see teleskoop seal praegugi.

Teleskoobiga AZT-8 loodeti katsetada J. Ojaste eestvõtmisel konstrueeritud spektrograaf-fotomeetrit Omikron, mis oli mõeldud miriidide mitmekülgseks uurimiseks.

Käib 1,5 m teleskoobi torni ehitus.

Spektrograafis pidi valgustajurina kasutatama elektronoptilisi muundureid FKT-1. Fotomeetriline pool pidi kasutama fotokordisteid footonite loetlemise režiimis. Tööd selle projekti kallal lõpetati mitmesugustel põhjustel 1971.a., kuigi M.Sisask oli selleks ajaks fotomeetrilise osa juba töökorda arendanud.

Lõpuks, 1972.a., valmis tehases 1.5-meetrine teleskoop AZT-12. Montaažile kulus veel 2 aastat, alles siis alustati proovivaatlusi. Teleskoobi pidulik avamine toimus 21.oktoobril 1976.a. Proovivaatluste käigus selgus, et teleskoobi optika on küllalt kvaliteetne. Ka meie kesiste atmosfääritingimuste kiuste õnnestus saavutada tähekujutiste läbimõõte umbes 0.8 kaaresekundit. Hiljem nii häid kujutisi pole enam vaadeldud. Teleskoobi peapeegel on valmistatud sitallist ja abipeeglid sulatatud kvartsist. Peafookuse (1:3.5) kaugus on 6 meetrit, Cassegraini fookusel (1:16) 24 meetrit ja kudee fookusel (1:35) 52.5 meetrit. Teleskoobil on 2 giidteleskoopi läbimõõtudega 30cm ja fookuskaugustega 4.5 meetrit.

Alguses oli kavandatud teleskoobi juhtimine arvuti VNIIEM-3 abil, aga nagu juba öeldud, seda ühendust ei teostatud. Alles 2011.a. teleskoobi juhtimissüsteemi täieliku renoveerimise käigus realiseeriti esialgne põhimõtteline kava ja muudeti teleskoop täielikult arvuti poolt juhitavaks. Nüüd kasutatakse selleks moodsat personaalarvutit. Uue juhtimissüsteemi projekteeris ja tegelikud ümberehitused teostas AS ABB. Observatooriumi poolt koordineeris töid K. Annuk.

Käib 1,5 m teleskoobi torni ehitus.

1.5 meetrise teleskoobi komplekti kuulub Cassegraini fookuses kasutatav otseste taevafotode kaamera AFR-10. Teleskoop oli plaanitud varustada ka Cassegraini spektrograafiga ASP-72 ja kudee fookuse spektrograafiga ASP-24. Kumbagi neist tegelikult observatoorium ei saanud. Kudee spektrograafi projekteerimine küll õnnestus, kuid hoolimata meie pingutustest ei saanud LOMO valmistamisega hakkama suure sõjaliste tellimuste koorma tõttu. Spektrograafi komplektist on observatooriumis olemas vaid üks kaamera. Valminud suured difraktsioonivõred on praegu kasutusel Venemaa 6 meetrilise teleskoobi juures. Spektrograaf ASP-72 asendati sobivama variandiga ASP-32, mille projekteerimisel observatooriumi töötajad aktiivselt osalesid. ASP-32 katsetused observatooriumis algasid 1982. Praegu on see observatooriumi põhiline spektraalsete vaatluste vahend.

1,5 m teleskoobi montaaž.

Algselt oli spektrograaf projekteeritud fotograafiliste vaatluste jaoks. Suure valgusjõuga kaamera puhul, mida pidi kasutatama galaktikate spektrite registreerimiseks, pidi fookuses olema vilgukivist väljundaknaga elektronoptiline muundaja, millelt kujutist pidi salvestama ikkagi fotograafiliselt. Fotograafia ajastu lõppedes on spektrograafi mitmel korral modifitseeritud kasutamaks teda koos CCD-tüüpi valgusvastuvõtjatega - esmalt vedela lämmastikuga jahutatava CCD kaameraga ORBIS, praegu termo-elektriliselt jahutatava CCD kaameraga Andor Newton DU970N.

1,5 m teleskoobi torni ehitus.

1,5-m teleskoop oli Tõravere Observatooriumi teise ehitusjärgu põhiliseks objektiks. Lisaks kuulus teise ehitusjärku kolmanda standardelamu ning hotelli tüüpi elamu ehitamine, mis hiljem kandis kombinaathoone nimetust. Esialgne kooskõlastus Eesti Teaduste Akadeemia juhtkonnaga oli olemas. Projekteerijaks otsustati kutsuda Leningradi instituut GIPRONII, kes oli projekteerinud ka observatooriumi esimese ehitusjärgu, samuti enamik teisi sel ajal NLiidus ehitatud uusi observatooriume. 1,5-m teleskoobi ja selle torni projekteerimise organiseerimiseks oli vajalik astronoomide poolne osavõtt ja kontroll. Selle ülesande võttis endale Jaan Einasto, kes  määrati direktori ettepanekul astrofüüsika sektori juhatajaks (1963 - 1968). Moodustati Ametkondadevaheline Nõukogu 1,5-m reflektori AZT-12 ehitamise ja projekteerimise suunamiseks. Selle Nõukogu koosseisu kuulusid Tartu astronoomid (J. Einasto, L. Luud, U. Veismann, Ch. Villmann), Astrosoveti Aparaadiehituse Komisjoni esindajad (P.  Dobronravin, N. Michelson), Krimmi Observatooriumi esindaja (A. Bojartšuk), samuti Leningradi Optika-Mehaanika Koondise (LOMO), Üleliidulise Elektromehaaniliste Seadmete Instituudi VNIIEM ning Leningradi projekteerimisfirma GIPRONII esindajad. Nõukogu kinnitas oma otsusega 27. veebruaril 1964  1,5-m teleskoobi ehitamisega seotud dokumendid. Otsuse lisas on toodud kõik vajalikud dokumendid: teleskoobi spektrograafi projekteerimise tehniline ülesanne, teleskoobi juhtimispultide konstrueerimise tehniline ülesanne, teleskoobi juhtimimisarvuti VNIIEM-3 komplekt, teleskoobi torni ja muude teise ehitusjärgu hoonete projekteerimisülesanded. Nõukogu otsuse lisas olid toodud ka Füüsika ja Astronoomia Instituudi ning Eesti Teaduste Akadeemia otsused seoses 1,5-m teleskoobi ja muude teise ehitusjärgu objektide rajamisega (vastavate otsuste kuupäevad olid 13. november 1963 ja 19. november 1963). Nõukogu otsuse viimane punkt kõlas: Pidada otstarbekohaseks, et ENSV TA FAI esindaja mitte harvem kui kord kvartalis tutvub kõigi teleskoobi projekteerimisega seoses olevate töödega. Tõepoolest näitas aeg, et tihe koostöö projekteerijatega on vajalik, mistõttu projekteerimise intensiivsel perioodil tuli sõita Leningradi LOMOsse ja GIPRONIIsse umbes kaks korda kuus. Tõsised raskused kerkisid seoses teleskoobi torni projekteerimisega. Selgus, et Leningradi projekteerijad ei teadnud midagi suurte teleskoopide tornidele esitatavatest soojustehnilistest nõuetest. Sellised nõuded on aga vajalikud, et vältida sooja õhu sattumist kuplialusesse ruumi. Samuti peab kogu torn olema termiliselt väga hästi isoleeritud, et vältida hoone välisseinte soojenemist, mis võiksid tekitada tõusvaid õhuvoole ning rikkuda tähekujutise kvaliteeti.

1,5 m teleskoobi torn tänapäeval.

Sellealast kirjandust polnud kuskilt saada, ka välismaiste suurte teleskoopide tornide kirjeldused olid vaid üldist laadi ja ei sisaldanud vajalikku infot, kuidas soojustehnilisi probleeme lahendada. Ei aidanud muu, kui tuli see probleem iseseisvalt läbi töötada. Tuli tutvuda ehituste soojustehnilise konstruktsiooni põhialustega, õppida tegema soojustehnilisi arvutusi, hinnata hoonete mõju seintel tekkivate tõusvate õhuvoolude iseloomule, et vältida õhuvoolu muutumist turbulentseks. Tõusvad õhuvoolud on paratamatud, kuid nad peavad olema laminaarsed ja aeglased. Kogu vastava uurimistöö tegi Jaan Einasto, arvutuste juures aitas Rein Laigo, tulemused ilmusid ühes Tartu Observatooriumi Publikatsioonide köites. Töö käigus selgus, et torni ehituse esialgset kontseptsiooni tuli muuta. Torni arhitektuurilise lahenduse leidmisel aitas konsultandina eesti arhitekt Raine Karp. Enamik tema soovitusi õnnestus  ellu viia. See polnud lihtne, sest ametlikuks projekteerijaks oli  GIPRONII, kes pidi aktsepteerima meie arhitekti soovitused. Ega Leningradi meestele eriti ei meeldinud, et keegi kõrvalt nende töö ümber teeb. Õnneks läks asi korda ja meie vahekord Leningradi projekteerijatega jäi endiselt sõbralikuks.

Meie ettepanekud teleskoobi torni soojusreziimi kohta olid nii mõistlikud, et GIPRONII kasutas neid ka suure 6-meetrilise teleskoobi torni projekteerimisel. Hiljem oli Jaan Einastol võimalik külastada mitmeid teiste maade suuri teleskoope. Selgus, et nende tornide ehitamisel oli kasutatud samu printsiipe, mis me sõltumatult välja töötasime.

Hiljem torni ehitamise käigus selgus, et torni kütmine ehitati valesti. Vastuolus algse kavaga viidi kõik kütteseadmed kõrvalasuvasse abihooonesse, kust soe õhk torudega viidi torni.

1,5 m teleskoop tänapäeval.

Need soojaõhutorud kütsid aga ka teleskoobi samba ümber oleva ruumi soojaks, mistõttu oli võimatu vältida sooja õhu sattumist kuplialusesse ruumi. Seetõttu tuli kogu küttesüsteem ümber teha ja tuua elektriradiaatorid vajalikesse tööruumidesse, nii nagu alguses oligi kavandatud. Abihoone oli mõeldud vaid kuplialuse ruumi jahutamiseks. Selgus, et seda polegi vaja - kuplialuse ruumi soojustus oli nii hea, et külm öine õhk püsis kaua ning täiendavat jahutamist polnud vaja.

Kõik teise ehitusjärgu projekteerimisega seotud probleemid lahendati tähtajaliselt ning 1968. aastal asus ehitamist korraldama uus astrofüüsika sektori juhataja (hiljem teadusdirektor) Lauri Luud. 1968 aastast oli teleskoop juba LOMO plaanides. Torni hakkas ehitama Elva Mehhaniseeritud Ehituskolonn 1969.a. Kupli projekteeris TA Erikonstrueerimisbüroo.

Enne ASP-32 valmimist tehti spektraalvaatlusi 1.5 meetrilisel teleskoobil Zeissi madala lahutusega spektrograafiga UAGS juba alates 1975. Kaks aastat hiljem katsetati UAGS'i koos optilise mitmekanalise analüsaatoriga OMA. Analüsaatori kiirgusvastuvõtjaks oli superränikon RCA4804, mida tuli jahutada süsihappelumega. 1979 prooviti koos UAGS'iga ka registreeritava spektri võimendamist elektronoptilise muunduriga VJAZ.

Analüsaatorit OMA kasutati kõige enam koos E. Ruusalepa konstrueeritud kudee fookuse spektromeetriga SFM-C (1977), milles oli kasutusel 200x250 mm difraktsioonivõre ja Newtoni optilise skeemiga kaamera, mis OMA-ga hästi sobis.

1998.a. avati uus 0.6-m teleskoop Zeiss 600 (f=7.2m) oma uues kuplis endise plastist ümariku kupli kohal.

Teleskoop Zeiss 600.

Seal enne asunud 0.5-m teleskoop AZT-14 oli selleks ajaks ümber kolitud Kesk-Aasiasse sealsesse planeeritud Lõunabaasi.

Ümmargune torn on kadunud ja tekkinud uus. Selles on teleskoop Zeiss-600.

Zeiss 600 on varustatud CCD-kaameraga ja on praegu enim kasutatud teleskoop fotomeetrilisteks vaatlusteks.

Hetkel uusim Tõraverre püstitatud teleskoop Planewave CDK 12.5 monteeringul Paramount ME on observatooriumile annetatud Raivo Hein. Teaduse väikesemahulise infrastruktuuri täiendamise raames õnnestus saada rahastus arvutiga juhitava 3-meetrise kupli Homedome, CCD-kaamera Apogee Alta U42 ning filtrite muretsemiseks. Vaatlusi uue täisautomaatse teleskoobiga alustati 2013 märtsis. Observatooriumi poolt vedas kõiki töid T. Eenmäe.

Juba esimese uue vaatlusbaasi rajamist puudutava otsuse alusel muretseti terve rida vaatluste töötlemisseadmeid. Need aga eeldasid, et vaatlused kujutavad enesest peamiselt taevast fotode tegemist.

Teleskoobi Zeiss 600 torn.

Muu hulgas muretseti Zeissi suur fotoplaatidelt tähekujutiste koordinaatide mõõtmise seade ja muutlike tähtede otsimiseks blink-komparaator. Kumbagi pole aga observatooriumi töös kasutatud. Zeissi mõõteseadet kasutasid mõnda aega Tartu ülikooli lunoidijaama töötajad sateliidipiltide mõõtmiseks.

Tähtede fotomeetriliseks mõõtmiseks muretseti mikrofotomeetrid MF-2 ja MF-4. Viimast sai kasutada ka spektrite fotometreerimiseks, aga väga algelisel kujul. Tähtede fotomeetriaks hakati üsna pea kasutama kohapeal konstrueeritud ja valmistatud elektrofotomeetreid fotokordistajate baasil ja fotograafiat selleks enam ei kasutatud. Teisalt sai spektroskoopia üheks põhiliseks uurimismeetodiks. Seetõttu konstrueeriti ja ehitati rea aastate jooksul järjest täiuslikumaid fotograafiliste spektrite mõõtmise seadmeid just MF-4 baasil (T. Kipper). Oluline oli seejuures fotoplaadi tumenemise mittelineaarsuse automaatne arvessevõtt. Viimane mikrofotomeeter ehitati universaalse mõõtmikroskoobi UIM-32 baasil. Mikroskoobi stabiilsus ja täpsus võimaldas registrogrammidelt ka radiaalkiirusi mõõta. Katsetati ka spektrite registrogrammide salvestamist otse arvutisse VNIIEM-3. Viimase sammuna õnnestus too mikrofotomeeter ka arvuti ES-1010-ga ühendada. Alles (1983) õnnestus hankida firma Perkin-Elmer mikrodensitomeeter PDS Micro-1010, mis oli tollal fotoplaatide töötlemise tippvahendiks maailmas. PDS oli kasutusel 10 aastat, kuid siis sai fotograafia ajastu astronoomia jaoks lõplikult otsa. Edaspidi kasutatakse kõikjal pooljuht maatriksitel (CCD) põhinevaid kiirgusvastuvõtjaid. Viimase suure tööna kasutati PDS-i Tartu linna digitaalkaardi alusmaterjali skaneerimiseks kiledelt (K. Annuk ja I. Kolka).

Tõravere kuppelmaastik.

Lisaks esimestele nähtava piirkonna elektrofotomeetritele konstrueeriti ja valmistati kohapeal ka mitmeid lähedase infrapuna piirkonna fotomeetreid ja spektraalriistu. Nii konstrueeris Ü. Ibrus mitu Seya-Namioka tüüpi nõgusa difraktsioonvõrega spektrofotomeetrit tähtede pideva spektri fotometreerimiseks spektri eri piirkonnis (1974). Suurimaks registreeritavaks lainepikkuseks oli 1 μmkm. Selleks kasutati fotoelektronkordisti jahutamist süsihappelumega. 1977.a. valmis M. Pehki konstrueeritud infrapuna fotomeeter EFM-5 0.6...2.5 μm piirkonnale, milles vastuvõtjana kasutatakse jahutatavat PbS fototakistit. 1982.a. algasid samuti M. Pehki konstrueeritud Fourier' spektromeetri katsetused. Spektromeeter võimaldas lahutust 100 cm-1 0.65...2.70 μm piirkonnas.

Lõplikult jäi realiseerimata spektraalmonitooringu teleskoop, milles kasutati peapeeglina nõgusat difraktsioonivõret (I. Kolka). 1993.a. teostatud laboratoorsed katsed olid edukad, kuid konstruktsioon osutus liiga raskeks juhtteleskoobiks planeeritud Zeiss-600 jaoks. Planeeritud kasutuskoha, Lõunabaasi, äralangemise tõttu katkestati edasised katsetused.

Kaksikteleskoop.