Лавеллівський телескоп (, /ˈlʌvəl/) — радіотелескоп в обсерваторії Джодрелл-Бенк поруч з селом в графстві Чешир на північному заході Англії. На момент завершення будівництва в 1957 році телескоп діаметром 76,2 м був найбільшим параболічним повноповоротним радіотелескопом у світі. Зараз він третій за величиною після телескопа Грін-Банк у США та Еффельсберзького телескопа в Німеччині.
Спочатку він був відомий як 250-футовий телескоп або радіотелескоп в Джодрелл-Бенк, потім близько 1961 року його стали називати Марк І (тоді обговорювались майбутні телескопи Марк II, III і IV)Lovell, The Jodrell Bank Telescopes. Назву «Лавеллівський телескоп» він отримав 1987 року на честь Бернарда Лавелла. Телескоп є частиною радіоінтерферометра MERLIN і Європейської РНДБ-мережі.
Лавеллівський телескоп зробив ряд важливих відкриттів. Він відкрив першу гравітаційну лінзу й перші астрофізичні мазери, брав участь у відкритті мілісекундних пульсарів і виявленні першого кільця Ейнштейна. В перше десятиліття своєї роботи радіотелескоп також активно використовувався для відстеження космічних апаратів і забезпечення зв'язку з ними.
Бернард Лавелл і Чарльз Газбенд отримали лицарські звання за їх роль у створенні телескопа. Телескоп є І категорії (1988). Він переміг в онлайн-конкурсі BBC на головну «Неоспівану пам'ятку» Великої Британії (2006). Разом з усією обсерваторією внесений до Світової спадщини ЮНЕСКО (2019).
Будівництво
Концепція й конструкція Марка І Бернард Лавелл побудував Транзитний телескоп у Джодрелл-Бенк наприкінці 1940-х років. Це був радіотелескоп діаметром 66 метрів, який був спрямований тільки вертикально вгору; наступним логічним кроком було побудувати телескоп, який міг спостерігати всі частині неба, щоб мати можливість досліджувати більше джерел та наводитись на кожне з них протягом тривалішого часу. Транзитний телескоп спроєктували й побудували астрономи, які його використовували, однак повноповоротний телескоп мали проєктувати й будувати професійні інженери. Отже, перше завдання полягало в тому, щоб знайти інженера, готового виконати цю роботу. Зрештою, за цю роботу взявся , з яким Лавелл вперше зустрівся 8 вересня 1949 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 28Lovell, Astronomer by Chance, p. 195.
Два підшипникові вузли з 15-дюймових (38-см) гармат були куплені задешево в 1950 році; вони походили з лінкорів Першої світової війни HMS Revenge і HMS Royal Sovereign (05), які в той час розбирали. Підшипники стали двома основними підшипниками для обертання телескопа по висоті, і пов'язані з ними частини телескопа проєктувались під нихLovell, Story of Jodrell Bank, p. 29. Газбенд представив перші креслення запропонованого гігантського повноповоротного радіотелескопа в 1950 році. Після уточнення ці плани докладно викладено в «Синій книзі», яка була представлена Департаменту науково-промислових досліджень Великої Британії 20 березня 1951 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 35. Пропозицію було схвалено у березні 1952 рокуLovell, Astronomer by Chance, p. 222.
Будівництво почалося 3 вересня 1952 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 44. Фундамент телескопа був заглиблений в землю на 27 метрів, а його будівництво було завершено 21 травня 1953 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 47Lovell, Astronomer by Chance, p. 225. Після цього до середини березня 1954 року будували подвійну залізничну колію, доки не досягли необхідної точностіLovell, Story of Jodrell Bank, p. 65a (caption of lower photograph)Lovell, Astronomer by Chance, p. 232. Центральний шарнір був доставлений на місце 11 травня 1954 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 80a (caption of upper photograph), а останній візок — у середині квітня 1955 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 71.
Чаша телескопа спочатку повинна була мати сітчасту поверхню для спостереження на довжинах хвиль від 1 до 10 метрів (частоти від 30 до 300 МГц). Її замінили на сталеву поверхню, щоб телескоп міг спостерігати на лінії водню 21 см, яка був виявлена в 1951 році. Крім того, в лютому 1954 року Лавелл обговорив з представниками Міністерства авіації можливість залучення додаткових коштів для підвищення точності чаші радіотелескопа. Це дало б можливість застосовувати її на сантиметрових довжинах хвиль — для досліджень для цілей Міністерства, а також «інших цілей». Хоча фінансування від міністерства зрештою не вдалося отримати, процес планування просунувся достатньо далеко, і це підвищення точності все-таки запровадилиLovell, Astronomer by Chance, pp. 235—236.
Телескоп побудовано так, що чашу можна повністю перевернути. Спочатку передбачалося використовувати рухомі вежі біля основи телескопа, щоб міняти ресивери у фокусіLovell, Story of Jodrell Bank, p. 88. Однак, рухливу вежу так і не побудували через фінансові труднощі і те, що значна частина приймальної апаратури була поміщена в основу телескопа, а не в фокус. Замість цього, приймачі були встановлені на 15-метрових сталевих трубах, які були встановлені у верхню частину повітряної вежі, коли чаша була перевернута. Кабелі ресиверів провели всередині цих труб, і потім підключили, коли телескоп був направлений в зеніт. Приймальні пристрої могли бути поміщені або в невелику підвішену лабораторію безпосередньо під поверхнею, або в приміщеннях на вершинах двох веж, біля основи балок, або в будівлі системи управлінняLovell (1957).
Телескоп вперше був зрушений 3 лютого 1957 року: на 1 дюймLovell, Story of Jodrell Bank, p. 155. 12 червня 1957 року його було вперше переміщено азимутально під дією електродвигунаLovell, Story of Jodrell Bank, p. 157. Чаша вперше була нахилена за допомогою електродвигунів 20 червня 1957 року. До кінця липня того ж року поверхня чаші була завершенаLovell, Astronomer by Chance, p. 250. 2 серпня 1957 року телескоп отримав перше світло - зробив дрифтове сканування Чумацького Шляху на частоті 160 МГц, з чашею в зенітіLovell, Story of Jodrell Bank, p. 158, plus the image at the bottom of p177a. Телескоп був вперше контрольований із залу управління 9 жовтня 1957 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 193Lovell, Astronomer by Chance, p. 260 за допомогою спеціально створеного аналогового комп’ютера.
Будівництво телескопа обійшлось значно дорожче за заплановану вартість, в першу чергу через значне здорожчання сталі під час будівництва. Оригінальний грант для будівництва телескопа надійшов спільно від та уряду; ця сума склала £335 000. Уряд збільшив свою частку фінансування у кілька разів в міру росту вартості; інші гроші надійшли з приватних пожертв. Заключна частина боргу за будівництво телескопа, £50 000, була погашена за рахунок і Фонду Наффілда 25 травня 1960 рокуStory of Jodrell Bank, p. 244 (почасти через ранню, дуже публічну роль телескопа у відстеженні космічних зондів; див. нижче), і обсерваторія Джодрелл-Бенк була перейменована в Радіоастрономічні лабораторії Наффілда. Остаточна загальна вартість телескопа склала £700 000Piper, Story of Jodrell Bank, p. 95.
Оновлення до Марк ІА Незабаром після того, як телескоп був закінчений, Лавелл і Газбенд почали розглядати ідею модернізації телескопа так, щоб він мав точнішу поверхню й управлявся за допомогою цифрового комп'ютера. Плани цієї модернізації були розроблені Husband and Co. і представлені Лавеллу в квітні 1964 рокуLovell, Jodrell Bank Telescopes, pp. 60–61. Ці плани стали нагальнішими, коли у вересні 1967 року в системі приводу підйому виявили тріщини через втому металу. Телескоп був розрахований на термін експлуатації до 10 років, і Газбенд попереджав про втрату міцності телескопа з 1963 року. Поява тріщин від втоми металу була першою з проблем, які загрожували зупинити роботу телескопа. Без належного ремонту система підйому могла б вийти з ладу та заклинитиLovell, Jodrell Bank Telescopes, pp. 65-66. Тому телескоп відремонтували й модернізували, і в оновленій версії він отримав назву Марк ІА. 8 липня 1968 року Науково-дослідницька рада оголосила про виділення £400 000 для модернізації телескопаLovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 68Out of the Zenith, p. 237. Модернізація була проведена в три етапи: етап 1 тривав з вересня 1968 по лютий 1969 рокуLovell, Jodrell Bank Telescopes, pp. 75-81, етап 2 - з вересня по листопад 1969 рокуLovell, Jodrell Bank Telescopes, pp. 81-83, етап 3 - з серпня 1970 по листопад 1971Lovell, Jodrell Bank Telescopes, pp. 83-94.
На першому етапі було додано внутрішню колію, яка мала прийняти третину ваги телескопа. На другому етапі, зовнішня колія, яка почала руйнуватися та просідати, була наново перекладена. Крім того, на цьому етапі були додані чотири візки на внутрішню колію, а на наявних візках зовнішньої колії проведено капітальний ремонт.
Найбільші зміни відбулися на третьому етапі. Поверх старої поверхні чаші була побудована нова, точніша поверхня, що означало розширення робочого діапазону телескопа до хвиль завдовжки 6 см. Також була додана центральна опора, встановлена нова комп'ютерна система управління (повторне використання комп'ютера Ферранте Аргус 104 від радіотелескопа Марк II), відремонтовані тріщини втоми в конусах, які з'єднували чашу з вежами, а центральна антена подовжена і посилена. У січні 1972 року через аварію підйомника загинув один інженер і зазнав серйозних поранень другийLovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 91.
Модернізація до Марк ІА була офіційно завершена 16 липня 1974 року, коли телескоп було передано Манчестерському університету. У зв'язку зі збільшенням вартості сталі під час оновлення, остаточна вартість модернізації склала £664 793,07Lovell, Jodrell Bank Telescopes, p. 94.
Пізніші модернізації та ремонти Під час бурі 2 січня 1976 року вітер швидкістю близько 140 км/год майже знищив телескоп. Вежі викривились, а один із підшипників, який поєднував чашу з вежами, висковзнув. Після дорогого ремонту до веж були додані діагональні розпірки, щоб не допустити повторення такої аварії в майбутньому.
До 1990-х років поверхня телескопа сильно проіржавіла. У 2001—2003 роках телескоп відшліфували, що підвищило його чутливість на частоті 5 ГГц уп'ятеро. На поверхні було використано метод голографічного профілювання, так що поверхня оптимально працює на довжині хвилі 5 см (тоді як раніше поверхня була оптимізована для довжини хвилі 18 см). Була встановлена нова система двигунів, яка забезпечує значно вищу точність наведення. Зовнішня колія була реконструйована, а фокусна вежа була укріплена, щоб витримати важчі приймачі.
У 2007 році телескоп потребував нового колісного приводу, оскільки одне з 64 оригінальних коліс тріснуло; у 2008 році знадобилась ще одна нова сталева шина, коли тріснуло друге колесо. Це були єдині дві заміни коліс з початку роботи в телескопа у 1957 році.
Технічні характеристики Маса телескопа: 3 200 т Маса чаші: 1 500 т Діаметр чаші: 76,2 м Площа поверхні чаші: 5 270 м² Площа збору чаші: 4 560 м² Висота осі: 50,5 м Максимальна висота над землею: 89,0 м Радіус колісних ригелів: 38,5 мЗовнішній діаметр колії: 107,5 м Кількість фарби на 3 шари покриття чаші: 5300 лПотужність азимутального приводу Два електродвигуни по 50 кінських сил, один біля підніжжя кожної башти Максимальна швидкість 15 градусів на хвилину по азимуту10 градусів на хвилину по висоті
Стеження космічних апаратів
Штучні супутники Землі
Телескоп почав працювати влітку 1957 року, якраз під час запуску Супутника-1, першого у світі штучного супутника. Хоча передача від Супутника легко могла вловлюватись побутовим радіо, Лавеллівський телескоп був єдиним телескопом, здатним відстежувати радаром ракету-носій «Супутника»; телескоп вперше зафіксував ракету незадовго до опівночі 12 жовтня 1957 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 196Lovell, Astronomer by Chance, p. 262. Він також виявив ракету-носій «Супутника-2» відразу після опівночі 16 листопада 1957 рокуLovell, Story of Jodrell Bank, p. 197.