Поначалу было предложено 11 вариантов. После всестороннего обсуждения и консультации с астрономами, их осталось всего пять. Из них затем выбрали один, оптимальный. В чем же заключались основные трудности?
Обычное оптическое стекло для изготовления отливки не годилось, потому что, кроме однородности состава стекла по всему его объему и отсутствия в нем даже микроскопических пузырьков газа, заготовка для Большого телескопа азимутального (БТА) требовала выполнения еще ряда особых условий. Среди них наиболее важные: возможно меньший коэффициент линейного расширения, очень малая агрессивность и минимальная склонность к кристаллизации.
Расшифруем.
Как известно, стекло — это переохлажденный раствор сплавов различных окислов и силикатов. Для переохлажденной воды такое состояние крайне неустойчиво. Достаточно легкого сотрясения, и она превратится в лед, кристаллизуется. Для стекла же подобное аморфное состояние вещества вполне нормально, оно может находиться в нем очень длительное время. Но если кристаллизация начнется в процессе изготовления стекла, то о высоком качестве и речи быть не может. Во избежание кристаллизации подбирают такой состав, чтобы при небольшом понижении температуры резко возрастала его вязкость. Но вязкое стекло, да еще сразу 70 т, очень трудно быстро переправить из печи в форму. Потому-то и требовалось стекло достаточно жидкое и в то же время малокристаллизующееся.
Еще одна трудность заключалась в том, что масса, нагретая до температуры 1600 °C, чрезвычайно агрессивна. В ней растворяются вольфрам, бор, тантал. Значит, нужны огнеупоры для печи и формы, которые смогли бы выдержать «агрессию» стекла. И, в-третьих, стекло столь большого зеркала должно иметь малый коэффициент расширения. Иначе на его поверхности будет очень трудно, а то и невозможно получить форму идеальной параболы, собирающей световые лучи в один пучок.
Четыре года искали оптимальный состав советские оптики. Одновременно сооружали специальный цех, готовили печь и иное оборудование для отливки. И вот, наконец, по 5,5-метровой трубе толщиной с бревно, изготовленной из чистой платины (именно к этому драгметаллу, как выяснилось, стекло прилипает меньше всего), расплавленная масса из печи пошла в форму. А чтобы она не застыла по дороге, трубу обогревали газовыми горелками.
Но не все поначалу шло гладко. Во время экспериментальных отливок случалось всякое — застывала масса, лопалась сливная труба. Производственно-экспериментальная отливка прошла гладко, масса заполнила форму, но, когда стали проводить отжиг и охлаждение заготовки, коварная трещина рассекла ее пополам.
Лишь с четвертой попытки все удалось. Около шести часов текла огненная река. Сначала стекло гигантским куполом вздымалось в центре, потом купол осел, масса растеклась по всей площади и стала медленно подниматься к проектной отметке, словно тесто в гигантской квашне. Затем трубопровод перекрыли, и форма, накрытая крышкой, отправилась на отжиг.
Ошибки случаются у всех
Отжиг, пожалуй, самая деликатная операция во всем процессе. От того, насколько точно и правильно она выполнена, зависела дальнейшая судьба заготовки. Ее вновь нагревают до определенной температуры и затем медленно охлаждают, избавляя материал от внутренних напряжений.
Электропечь нагрела форму до 600 °C. Затем температуру стали снижать в среднем по 0,5° в сутки. Изменение температуры контролировали автоматы. Дни шли за днями, и с каждым часом заготовка становилась чуточку холоднее. «Поспешишь — людей насмешишь», — гласит старая русская пословица. Как никогда верной она могла оказаться и в данном случае. Поэтому лишь через два года и шесть дней, когда температура снизилась до плюс 20 градусов Цельсия, были открыты сначала печь, а потом и форма. Впереди предстояло еще много работы. Нужно было снять 28 т «лишнего» стекла — операция, с которой блестяще справились рабочие завода. Затем обработать поверхность будущего зеркала алмазными кругами и порошком, просверлить и довести до высокой степени чистоты десятки отверстий, предназначенных для облегчения самого зеркала, а также для укрепления его на подложке. Как потом подсчитали, на все это израсходовали около 7 тыс. каратов алмазов.
В общем, проблем было много. Немало помучились и с доставкой многотонного груза на гору Андырчи, что в районе поселка Нижний Архыз в Карачаево-Черкесии. А уже на горе после монтажа зеркала выяснилось, что его качество, увы, далеко от идеала.
Кстати, не у нас одних случился такой конфуз. Немного позднее нечто подобное произошло и с космическим телескопом «Хаббл». Причем его «близорукость» выявилась уже после вывода телескопа на орбиту. Пришлось американцам посылать в космос специальную бригаду ремонтников, которые установили на телескоп специальную корректирующую приставку.
Наши специалисты тоже придумали специальную корректирующую систему. Изображение улучшилось, телескоп пустили в эксплуатацию. Но со временем его зоркость все ухудшалась, и пришлось пойти на радикальную операцию. В 2007 году было принято решение о капитальном ремонте зеркала.
Лыткаринские оптики вновь принялись за дело. К реставрации привлекли даже заводчан-ветеранов, которые сорок лет тому назад, будучи молодыми специалистами, принимали участие в первой полировке зеркала. К примеру, вновь встал к станку К. Бачманов, хотя ему уже за 70… Реконструкция телескопа не ограничивается только зеркалом. Модернизируются и его металлоконструкции.
