"АстроКуб" - бюджетная обсерватория с куполом (Подмосковье)

[AstroNick]

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 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.

[AstroNick]

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!

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

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.

Ещё немного добавлю для раскрытия, как это сейчас модно называть, мотивации постройки на дачном участке второй обсерватории (которая лично для меня будет уже третьей).

Прежде всего, конечно, захотелось иметь второе оборудованное наблюдательное место в плане комфорта (экономии времени и сил перед наблюдениями и после них), которое даёт 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-под 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!

[AstroNick]

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.

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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!

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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 (только у беседки он жёлтого цвета)! Но в этом расточительстве был заложен глубокий смысл - на беседке отрабатывались технические решения и технологии сборки, которые затем переносились на АстроКуб!

[AstroNick]

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)!

[AstroNick]

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!

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

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.

[AstroNick]

После установки крепёжных уголков пришло время заняться самим опорным кольцом. В моём случае - двумя полукольцами, поскольку стандартная длина металлопроката - 6 метров. Соответственно, от каждой из двух полос 60х8 мм было отрезано по лишнему куску, с небольшим запасом и учётом того, что по 7 см по краям профилегиб не сгибает. И началось сгибание полосы, а затем - и дуг каркаса купола (из профиля 20х40), и дуг каркаса забрала (из 20-мм труб). Работа, ранее уже пройденная при сгибании профиля для крыши беседки.