АстроКуб - бюджетная обсерватория с куполом (Подмосковье)

[Nick]

Это наш совместный с Александром Хабаровым проект, постепенно воплощаемый в железе у меня на даче на юге Подмосковья (Домодедовский район). И в итоге мы планируем представить на суд общественности не просто очередную обсерваторию, а наглядное доказательство того, что полноповоротный купол не сложнее и не дороже откатной крыши схожего размера, и что такой купол вполне возможно построить в одиночку из материалов со строительного рынка, имея минимальные навыки металлообработки простейшим инструментом (рулетка, уровень, болгарка, дрель, профелегиб). А что касается непомерно растянутых сроков строительства в моём случае - так это исключительно по причине отнимающих массу времени многочисленных садово-огородных и хозяйственных работ

Краткая предыстория. Моя первая обсерваторию вступила в строй в 1994 году - деревянный павильон с отодвигающейся крышей и 270-мм Ньютоном на самодельной немецкой монтировке. Что, конечно, было гигантским шагом по отношению к предшествующим наблюдениям с Мицаром ТАЛ-1 из сада. Но с годами, а особенно - после установки новой, более длинной трубы 300-мм f/6 Ньютона, в этом павильоне стало тесновато, да и хотелось уже надёжной защиты от главных "прелестей" ночных наблюдений под открытым небом - росы, ветра и уличных фонарей.

В итоге осенью 2003 года на месте павильона был установлен 3,3-метровый купол моей нынешней, уже второй обсерватории "Пегас" (которая на моём аватаре), а в последующие годы было полностью модифицировано и "наследие" старой обсерватории - перестроено всё здание (со скромной, но оборудованной мастерской на первом этаже), установлена надёжная колонна под самодельную английскую полусимметричную монтировку с часовым приводом. Главным инструментом остался 300-мм Ньютон, но на монтировке изначально было предусмотрено место для второй большой трубы, и в 2011 году там разместился 8" ШК, а в 2023 его заменил 11" ШК. Кроме того, на этой монтировке можно было дополнительно установить и оптику поскромнее - Коронадо ПСТ или зеркалку с большим телеобъективом. Помимо этого, на самом куполе имеется стационарный штатив-держатель для большого астрономического бинокля (25х100), а с крыши купола на зеркалку с "рыбьим глазом" периодически делались снимки всего неба. Иными словами, становилось возможным решение всё более широкого круга задач, как в плане визуальных наблюдений, так и астрофотографии.

И, собственно, переходим к истокам самого проекта. Все эти годы у меня в гостях нередко бывали друзья и знакомые (рекорд - сразу 10 человек под куполом, 4 взрослых и 6 детей!), всегда старался в просветительских целях показывать желающим всякие астрономические красоты и рассказывать о них, да и общеастрономические темы регулярно затрагивались. Астрономы-любители также приезжали (и чаще всех - Александр), проводили и совместные наблюдения под куполом, и ставили небольшие инструменты на огороде, если было нужно. Помнится, несколько лет назад для наблюдения серебристых облаков мы даже выходили ночью в поле ("в высокую густую рожь") в поисках открытого северного горизонта. И вот на этой почве много лет вызревала идея о желательности второго наблюдательного места - с хорошим обзором, стационарной колонной, подведённым электричеством и т.д.

[Nick]

Но мечты мечтами, а жизнь внесла свои коррективы. В августе-сентябре 2013 года затеял на даче грандиозную эпопею со сносом старого дома и постройкой нового, так что в несколько последующих лет первоочередной задачей было обустройство нового дома, и на астростройки просто не было ни времени, ни сил. И только летом 2017 года был дан старт к воплощению идеи - выбрали подходящее место на огороде, у западного забора, и начали копать яму под стационарную колонну!

[Nick]

Судя по архивным фото, год спустя яма (глубиной 230 см!) уже была вырыта, и приступили к установке колонны. В качестве колонны использован тяжеленный стальной тавр длиной 270 см, с толщиной стенок 10 мм. Вроде бы - направляющая из лифтовой шахты. В комплект ещё входил обрезок того же тавра, прикрученный болтами, и на верхний конец этой балки по нашей просьбе сосед по даче Геннадий приварил обрезок 50-мм трубы с резьбой для крепления фланца.

[Nick]

Август 2018 года. Стационарная колонна есть! Через дополнительную вставку и фланец на неё устанавливается голова монтировки, а на последнюю через ластохвост крепится труба любого подходящего по весу телескопа.

Замечу, что на данном этапе о постройке новой обсерватории речи не было! По крайней мере, лично мне в финале виделся некий помост вокруг колонны с каким-нибудь раскладным или откатным кожухом, защищающим колонну от непогоды. А рядом - столы для принадлежностей, скамейки и т.д. И, конечно, с подведённым электричеством.

[Nick]

За последующие два года проект площадки с кожухом сначала вырос до павильона с откатной крышей (который по опыту моей первой обсерватории мне сразу не понравился), потом - в гораздо более комфортный полноповоротный купол (благо, опыт постройки такового уже имелся), немного приподнятый над землёй. А затем, уже после очередной большой закупки стройматериалов (не только для купола, но и для других хозяйственных построек), вдруг пришла мысль приподнять этот купол на пару метров над землёй! Что существенно улучшало обзор и затрудняло доступ в постройку посторонних.

Так и решили! С размерами каркаса (на котором будет стоять купол) определились просто - поскольку 3 метра вроде бы многовато, а 2 - маловато, то пусть будет 2,5 метра! И по периметру, и в высоту. Что удобно и с экономической точки зрения - стандартный профиль 6-м длины режется на два куска по 2,5 м и остаётся 1 м для растяжек-укосин. Ввиду сравнительно небольших размеров купола поворачивать его (как и сдвигать забрало) планировалось вручную.

И тут уместно будет упомянуть, что, конечно, новую обсерваторию и её купол планировалось собирать по образцу имеющейся, и в то же время АстроКуб не является уменьшенной копией "Пегаса". Потому что возводится с учётом опыта постройки и 20-летней эксплуатации "Пегаса", что, надеюсь, позволит избежать допущенных там конструктивных ошибок и неудачных технических решений. Кроме того, "Пегас" собирался в основном из "даров свалки" (наследия 90-х), а АстроКуб - из новых материалов со строительных рынков, т.е. закупался именно необходимый для стройки ассортимент материалов в нужных объёмах.

С фундаментом особо заморачиваться не стали - в качестве такового были слегка прикопаны четыре самых больших камня, оставшихся от фундамента старого дома. Их расположили по вершинам квадрата 2,5х2,5 м, а их верхние плоские стороны выставлены на одном уровне. Особенности грунта в этом месте (плотная глина, начиная с небольшой глубины) допускали такое решение - с другими постройками на огороде со сходными фундаментами проблем никогда не было.

[Nick]

И работа пошла! Каркас обсерватории собирали из самого большого имеющегося профиля - 40х60 мм. Конечно, хотя бы угловые вертикальные стойки надо было делать из профиля большего сечения (если бы изначально планировалась именно такая постройка, то и был бы закуплен соответствующий профиль). Но мы решили их укрепить, свинчивая 40х60 попарно, получив сечение в виде буквы "Г". Для крепления горизонтальных балок к вертикальным в последних подпиливался и загибался кусок меньшей грани, в пропил забивался конец горизонтальной балки и сбоку сквозь оба профиля сверлилось отверстие для болта М10 с гайкой. По такой технологии (уже опробованной при постройке беседки) были очень быстро собраны две квадратные боковые стенки с укосинами.

[Nick]

Дальше - понятно: обе боковые стенки устанавливались на фундамент и через поперечные балки были соединены друг с другом. И в итоге получился куб со сторонами 2,5 метра. Собственно, отсюда и сложилось название обсерватории - "АстроКуб"!

И замечание насчёт темпов строительства. Показанный каркас мы с Александром собрали за одни выходные! На старте было только 8 нарезанных и покрашенных кусков профиля (из них были сделаны угловые стойки), всё остальное мы пилили, сверлили, собирали и красили эти два дня, занимаясь только этим!

[Habaroff]

От себя хочу добавить, что идея строительства ещё одной обсерватории возникла после того, как наши с Николаем совместные наблюдения стали регулярными, а мои поездки систематическими в течение сезона апрель-октябрь.
Со временем каждый раз расставлять и настраивать оборудование на участке стало утомительным занятием и тратило просто уйму наблюдательного времени. Да и устав после наблюдений, иногда почти до утра, надо было всё это драгоценное имущество перетащить опять на место хранения в сарай.
Так что медленно, но верно мы приступили к строительству. Теперь первый этап создания обсерватории закончен, и можно уже наблюдать под куполом, что было мной уже оценено в конце лета уходящего года. Начало нового сезона будет, скорее всего, посвящено отладке и укреплению колонны, а также косметических работ и обустройству внешней и внутренней части обсерватории. Самое главное, она практически готова к работе.
Должен сказать, что строительство обсерватории — это не просто стройка. Это ещё и генерация новых решений по сборке и монтажу, начиная с нулевого цикла и заканчивая куполом, нестандартный подход к сборке элементов конструкции.
Конечно, надо отдать должное Николаю, его инженерной смекалке и продуманности предстоящей работы. В итоге мы совместными усилиями произвели на свет «штучное изделие». Наша обсерватория в будущем, надеюсь, послужит на благо любительской наблюдательной астрономии, и может даже просветительской деятельности по изучению неба.

[Nick]

Дополню пост Александра в плане раскрытия, как это сейчас модно называть, мотивации постройки на дачном участке второй обсерватории (которая лично для меня будет уже третьей).
Да, второе оборудованное наблюдательное место в плане комфорта (экономии времени и сил перед наблюдениями и после них) - это важно. Как и возможность одновременно решать разные задачи, не мешая друг другу.

Но есть и ещё пара существенных моментов. Прежде всего - в "Пегасе" установлены сразу два крупных телескопа, но, увы, самодельный часовой привод там работает недостаточно стабильно, что не является проблемой при визуальных наблюдениях, съёмках с короткими выдержками или видеосъёмке планет. Но при фотографировании дипскаев в прямых фокусах этих телескопов всегда были проблемы с ведением. Например, при съёмке недавней Сверхновой в М101 пришлось снимать галактику сериями с выдержками всего по 4 секунды, чтобы избежать смаза изображения из-за неточности ведения. А на Астрокубе будет установлена голова от хорошей фабричной монтировки (в перспективе - с автогидом), которая, как мы надеемся, обеспечит качественное ведение и предоставит широкие возможности для астрофотографии с большими выдержками (конечно, насколько это позволит изрядно засвеченное небо Подмосковья).

Кроме того, у двух обсерваторий, разнесённых примерно на 30 метров, немного разный обзор. В частности, у "Пегаса" деревом и крышей соседнего дома закрыт участок неба на северо-востоке (как раз там, где восходят Телец и Близнецы), а из АстроКуба этот сектор доступен! С другой стороны, из "Пегаса" в последние пару лет стал доступен участок южного неба у самого горизонта! На приложенной фотографии - снимок Фомальгаута, сделанный из купола в августе этого года. Поскольку широта места - 55°17', а склонение гаммы Южной Рыбы -32°45', то данная звезда у меня поднимается над горизонтом всего на два с четвертью градуса (с учётом рефракции)! А с АстроКуба, насколько я помню, над деревьями едва виден Антарес (склонение -27°). Т.е. обсерватории дополняют друг друга в плане доступности разных участков неба!

[Nick]

Продолжаю рассказ.
Неделю спустя кубический каркас из профиля 40х60 уже полностью был оформлен - со всеми укосинами-растяжками, предохраняющими конструкцию от складывания и перекосов. Его углы стоят на вышеупомянутых камнях, но железо не соприкасается с камнем, а изолировано от него кусками толстой резины.

[Nick]

Ещё через неделю началось крепление балок перекрытия второго этажа. Высота пола здесь - свободный параметр, мы сделали его равным 180 см над уровнем нижних балок, чтобы не слишком пригибаться при входе (подниматься наверх будем изнутри), и чтобы верхние балки каркаса были на высоте 70 см над полом.

Интересная деталь - тем летом обсерватория строилась параллельно с беседкой! Эти два снимка сделаны в один день, и на них - два почти одинаковых куба! Но в этом расточительстве был заложен глубокий смысл - на беседке отрабатывались технические решения и технологии сборки, которые затем переносились на АстроКуб!

[Nick]

Состояние на окончание сезона 2020 года. Закреплены все балки перекрытия, установлена промежуточная стойка на западной стенке и наклонная лестница для подъёма наверх. Лестница - готовая (из даров свалки), из приваренных на небольшие швеллеры обрезков арматуры. Со своей историей - по ней я поднимался в свою первую обсерваторию, с отодвигающейся крышей (только там она стояла вертикально)!

[Nick]

В 2021 году колонну нарастили до 2-го этажа и на перекрытия временно уложили старые доски, что дало возможность приступить к пробным наблюдениям. Можно сказать, начали обживать новую обсерваторию. Невзирая на то, что основание колонны осталось от первоначального проекта и было предназначено для размещения телескопа в метре-полутора от земли, но никак не на уровне второго этажа! Естественно, в таком виде жёсткость у неё никакая, и, конечно, в дальнейшем будем её кардинально укреплять! А вышло так потому, что если бы с самого начала запланировали строить именно такую обсерваторию, то, безусловно, колонна была бы совсем другой!

[Nick]

Теперь настало время ударной работой закрепить успех! В буквальном смысле - и ударной, и закрепить. Ударами колуна изнутри каркаса (в северо-восточном, северо-западном углах и на середине южной стороны) были забиты в землю на полтора метра три толстые стальные трубы. Затем в них были просверлены сквозные отверстия и болтами к ним были прикручены нижние балки каркаса. Таким образом каркас был привязан к земле - для защиты от смещений всей конструкции и её опрокидывания при сильном ветре, а также для заземления всего сооружения. Решение, уже опробованное ранее при постройке беседки.

Заодно были забиты ещё три трубы вокруг колонны, образуя равносторонний треугольник со сторонами по 2 метра и колонной в центре. К ним в дальнейшем будут прикручены (или даже приварены) наклонные растяжки для укрепления колонны. А первый этап работы с колонной уже пройден - для борьбы с неизбежной вибрацией её нижняя часть заключена в заполненный гравием корявый кожух из старых бочек.

[Nick]

В июле 2021 года был сделан и снимок с высоты птичьего полёта - на нём хорошо видно, как расположен АстроКуб относительно других построек и всего прочего на моём участке.

[Nick]

Август 2021 года. АстроКуб теперь со штатным электропитанием от сети. От здания "Пегаса" натянут стальной тросик в пластиковой обмотке, и на него подвешен провод. Теперь для подачи питания нужно только воткнуть вилку в розетку в мастерской "Пегаса", а в Астрокубе, пока нет крыши, блок розеток в нерабочее время укрывается от осадков плёнкой вместе с верхом колонны.

[Nick]

Тем временем каркас дополнен промежуточными стойками на каждой стороне, а с северной их установлены две, чтобы одна из них обозначила будущую дверь напротив лестницы.

Далее начались работы по установке укосин по верхним углам каркаса. И это не только защита от перекосов, но и новый этап в постройке обсерватории, о чём пойдёт речь дальше.

[Nick]

Сезон 2022 года. Наблюдения в недостроенной обсерватории продолжаются! И уже установлены по две укосины в каждом верхнем углу каркаса. А нужны они для крепления роликов, по которым будет кататься опорное кольцо купола! Расположение укосин было рассчитано так, чтобы в среднем положении противоположные ролики были на расстоянии 275 см друг от друга, и была возможность регулировки положения роликов вдоль оси на 7 см в каждую сторону. Конечно, укосины крепились снизу потому, что радиус рабочих поверхностей роликов позволил это сделать - при этом лежащее сверху опорное кольцо купола должно было возвышаться над верхними балками каркаса всего на 1 см! Если бы ролики были меньше, пришлось бы крепить их по-другому..

Напомню, на "Пегасе" в качестве роликов использованы 14" - 16" диски от автомобильных колёс, прекрасно показавшие себя за 20 лет эксплуатации благодаря широким U-образным рабочим поверхностям, компенсирующим неточности формы опорного кольца (которое гнулось вручную и изначально было слегка помятое). Кроме того, там диски крепились на стойках, прикрученных к полу второго этажа (выше крепить было просто не к чему - верхняя часть каркаса здания была именно на этом уровне). Первоначально на АстроКуб я также планировал поставить подобные диски, только меньшего размера. Но в итоге мы всё-таки решили применить колёса от садовых тачек, несмотря на опасения из-за их V-образных внутренних профилей. А для компенсации вероятных отклонений формы опорного кольца от окружности предусмотреть возможность небольшого сдвига двух колёс вдоль оси.

[Nick]

Август 2022 года. Все четыре опорных ролика уже закреплены. И собрано основание купола - квадрат 270х270 см из толстостенных 50-мм уголков. Традиционно (по опыту сборки купола "Пегаса") расположенного на земле и в перевёрнутом виде, для удобства дальнейших работ с ним. Размеры выбраны такими, чтобы с каждой стороны основание купола на 10 см выступало за пределы стенок каркаса. В дальнейшем это обеспечит надёжный отвод от стенок дождевой воды с купола и увеличит диаметр опорного кольца, что полезно для повышения устойчивости купола.

После тщательного выравнивания диагоналей натянутые верёвочки обозначили геометрический центр квадрата, и в этом месте была вбита надёжная железка, которая послужит осью для предстоящей разметки положения опорного кольца. И уже прикручена первая укосина - с таким расчётом, чтобы опорное кольцо закрепить на основании купола и укосинах в 16 равноудалённых точках - по две на каждой из сторон основания и по две на каждой укосине. На куполе "Пегаса" таких точек было 12, но там опорное кольцо - из более толстой полосы.

[Nick]

Сезон 2023 года. Подготовка крепления опорного кольца к основанию купола. От оси в центре основания протянута толстая проволока, свободным концом которой на уголках основания и укосин прочерчена окружность диаметром 275 см. Затем по этой окружности в 16 равноудалённых точках (это было рассчитано заранее!) прикручивались уголки для крепления опорного кольца. Но строго с учётом разности высот элементов основания! Поскольку профили основания были соединены внахлёст, то к верхним крепёжные уголки привинчены для примыкания полосы снаружи (как показано на фото), к нижним - изнутри (чтобы толщина уголков компенсировала толщину профиля), а к укосинам - изнутри и с дополнительной прокладкой той же толщины.