BTA-6

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1. 개요
2. 역사
3. 기술적 특징
4. 과학적 성과
5. 비교
참조

1. 개요

BTA-6는 1970년대 후반에 제작된 구경 6m의 반사 망원경으로, 러시아 과학 아카데미 특별 천체 물리학 관측소에 설치되었다. 1950년대 소련 과학 아카데미의 심우주 관측 프로젝트의 일환으로 시작되어, 1974년 주경 완성 후 1977년부터 본격적인 연구 관측에 사용되었다. 초기에는 주경 제작 및 설치 과정에서 여러 기술적 문제에 직면했으나, 2018년 주경을 교체하며 성능을 개선했다. BTA-6는 핼리 혜성 사진 촬영, 왜소 은하 발견 등 천문학 연구에 기여했으며, 1970년대 후반 가장 큰 광학 천체 망원경 중 하나였다.

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BTA-6
개요
BTA-6 망원경
종류	반사 망원경
위치	러시아 카라차이-체르케스 공화국
좌표	43°38′47″N 41°26′31″E
건설 시작	1966년
완공	1975년
첫 관측	1975년
구경	6 m
초점	주 초점: f/4 나스미스 초점: f/30
설계	altazimuth 마운트
역사
배경	BTA-6는 소비에트 연방이 건설했으며, 특수 천체 물리학 천문대의 일부임. 1975년 완공 당시 세계 최대의 망원경이었음.
문제점	망원경은 여러 가지 문제에 직면했음. 원래 설계에는 구조적인 결함이 있었고, 거울 표면이 고르지 않았으며, 날씨 조건이 열악함. 이러한 요인으로 인해 망원경의 성능이 저하되었고, 관측 시간이 제한되었음.
개선	1978년 거울을 교체했고, 1990년대 초에 새로운 제어 시스템을 설치하는 등 망원경을 개선하기 위한 여러 가지 시도가 있었음. 이러한 개선에도 불구하고 BTA-6는 여전히 세계에서 가장 큰 망원경 중 하나이지만, 다른 대형 망원경만큼 생산적이지는 않았음.
기술적 세부 사항
거울	BTA-6의 주경은 6미터(236인치) 직경의 단일 조각 실리카 유리로 만들어짐. 거울의 무게는 42톤이며, 특수하게 설계된 마운트에 의해 지지됨.
마운트	망원경은 altazimuth 마운트를 사용하는데, 이는 망원경이 고도와 방위각으로 움직일 수 있음을 의미함. altazimuth 마운트는 적도 마운트보다 저렴하고 구조적으로 더 안정적이지만, 천체의 움직임을 추적하기 위해서는 복잡한 컴퓨터 제어가 필요함.
광학	BTA-6는 카세그레인 초점, 쿠데 초점, 주 초점을 포함한 다양한 초점을 가지고 있음. 각 초점은 서로 다른 종류의 기기를 수용하도록 설계됨.
장비	BTA-6에는 분광기, 카메라 및 기타 기기를 포함한 다양한 기기가 장착되어 있음. 이러한 기기를 통해 천문학자들은 천체의 스펙트럼, 이미지 및 기타 데이터를 얻을 수 있음.

2. 역사

19세기 중반, 러시아의 주요 천문대는 상트페테르부르크 인근의 풀코보 천문대였다. 그러나 풀코보 천문대는 주로 실용적인 업무에 전념했고, 과학 연구는 부차적인 역할이었다. 1950년대에 소련 과학 아카데미는 심우주 관측을 위한 새로운 망원경 건설을 결정했다.^[1] 바그라트 이오안니시안의 지휘 아래 풀코보 천문대에서 설계가 시작되었으며, 당시 세계 최대였던 팔로마 천문대의 5m 헤일 망원경을 능가하는 6m 구경의 망원경을 목표로 했다.^[1]

BTA-6의 이론적 각분해능은 약 0.021 초각이지만, 대기 효과로 인해 실제 분해능은 이보다 낮다. BTA-6 설계와 함께 RATAN-600 전파 망원경도 설계되었는데, 두 장비를 같은 장소에 배치하기로 결정했다. 16개 탐험대의 조사 결과, 젤렌추크스카야 근처 북 코카서스 산맥의 해발 2,070m 지점이 선정되었다. 1966년, BTA-6과 RATAN-600을 수용하기 위해 특별 천체물리 관측소가 설립되었다.^[1]

1960년 11월, 소련 과학 아카데미 천문학 평의회와 망원경 건설 위원회는 6m 구경의 대형 망원경 건설을 결의했고,^[11] 이 계획과 건설은 로모에 일임되었다.^[11] 1964년, 미국과 소련 과학 아카데미 간의 협정으로 소련 기술자들이 미국을 방문하여 관련 토론회를 가졌다.^[11] 건설지는 젤렌추크스카야 근처 해발 2,100m의 파투코프 산으로 결정되었다.^[11]

주경 제작에는 저팽창 붕규산 유리가 사용되었으며,^[11] 특수 주조 및 소둔 과정을 거쳤다.^[11] 두 번의 실패 후, 1968년에 세 번째 주경이 완성되었다.^[11] 1974년 주경이 완성되었고,^[11] 1975년 12월 첫 관측에 성공,^[11] 1977년 1월부터 정식 연구 관측을 시작했다.^[11]

리트카리노 광학 유리 공장에서 제작된 첫 번째 주경은 너무 빨리 어닐링하여 균열과 기포가 발생해 쓸모없게 되었다.^[1] 1978년, 개선된 세 번째 주경이 설치되었으나,^[7] 여러 문제가 남아있었다. BTA-6는 코카서스 산맥의 바람 하강 지역에 위치하여 천문 시상이 좋지 않았다.^[2]

주 반사경, 망원경, 돔의 거대한 열 질량도 문제였다. 열 효과는 주 반사경에 매우 커서 하루에 2°C에도 영향을 받았다.^[2]

소련 붕괴 후, 2007년 주경의 알루미늄 도금을 제거하는 과정에서 문제가 발생하여 주경을 교체하게 되었다.^[13] 2018년 5월에 이전에 방치되었던 두 번째 주경을 깎아 성형한 후 교체하였으나, 부적합 판정을 받고 이전 거울로 교체되었다.^[13]

2. 1. 배경

19세기 중반, 러시아의 주요 천문대는 상트페테르부르크 인근의 풀코보 천문대였다. 이 천문대는 시간 측정, 기상 관측 등 실용적인 업무에 주로 전념했으며, 과학 연구는 부차적인 역할이었다. 설립 50주년 무렵에는 당시 세계 최대 규모였던 76cm 망원경이 설치되어 심우주 관측을 수행하기도 했다. 그러나 이후 여러 요인으로 인해 추가적인 업그레이드는 제한되었고, 그동안 세계 각지에서 훨씬 더 큰 망원경들이 제작되었다.^[1]

1950년대에 소련 과학 아카데미는 심우주 관측을 위한 새로운 망원경 건설을 결정했다. 1959년, 바그라트 이오안니시안의 지휘 아래 풀코보 천문대에서 설계 작업이 시작되었다. 당시 세계 최대였던 팔로마 천문대의 5m 헤일 망원경을 능가하는 6m 구경의 망원경을 목표로 했다. 이는 단단한 거울이 기울어질 때 심각한 왜곡 없이 가질 수 있는 최대 크기로 여겨졌다.^[1]

망원경의 이론적 각분해능은 구경에 의해 결정되는데, BTA-6의 6m 구경은 약 0.021 초각의 분해능을 갖는다. 그러나 대기 효과로 인해 실제 분해능은 이보다 낮아지므로, 고해상도 장비는 가능한 한 높은 고도에 배치하는 것이 중요했다. 해발 75m 높이에 위치한 풀코보 부지는 이러한 목적에 적합하지 않았다. BTA-6 설계와 함께 RATAN-600 전파 망원경도 설계되었는데, 두 장비를 같은 장소에 배치하고 승무원을 위한 단일 부지를 건설하기로 결정했다. 16개의 탐험대가 소련 각지를 조사한 결과, 최종적으로 젤렌추크스카야 근처 북 코카서스 산맥의 해발 2,070m 지점이 선정되었다. 1966년, BTA-6과 RATAN-600을 수용하기 위해 특별 천체물리 관측소가 설립되었다.^[1]

2. 2. 건설

1960년 11월, 소련 과학 아카데미 천문학 평의회와 망원경 건설 위원회는 합동 회의를 열고 6m 구경의 대형 망원경 건설을 결의했다.^[11] 이 계획과 건설은 로모에 일임되었다.^[11]

1964년, 미국과 소련 과학 아카데미 간의 협정으로 소련 기술자들이 미국을 방문하여 대형 망원경 기술 관련 합동 연구 토론회를 가졌다.^[11]

건설지는 소련 내 16곳의 후보지 중 젤렌추크스카야 근처 해발 2,100m의 파투코프 산으로 결정되었다.^[11]

주경 제작에는 소련에서 개발한 저팽창 붕규산 유리가 사용되었으며,^[11] 특수 주조 및 소둔 과정을 거쳤다.^[11] 두 번의 실패 후, 1968년에 세 번째 주경이 완성되어 로모로 운반되었다.^[11]

1974년 주경이 완성되었고,^[11] 1975년 12월 첫 관측에 성공,^[11] 1977년 1월부터 정식 연구 관측을 시작했다.^[11]

2. 3. 초기 문제점

리트카리노 광학 유리 공장에서 주 반사경 제작이 이루어졌으나, 첫 번째 주경은 유리를 너무 빨리 어닐링하여 균열과 기포가 발생해 쓸모없게 되었다.^[1] 1975년에 설치된 두 번째 주경 역시 결함이 있어, 작업자들은 검은 천 조각으로 결함 부분을 가려야 했다.^[7] 주 반사경은 입사광의 61%만을 0.5각초 원으로, 91%를 지름이 두 배인 원으로 향하게 했다.^[2]

개장 초기부터 망원경에 심각한 문제가 있다는 소문이 돌았고, 제임스 오버그의 저서 ''Uncovering Soviet Disasters''에서도 언급될 정도로 골칫거리로 여겨졌다.^[3]

1978년, 개선된 세 번째 주경이 설치되었으나,^[7] 여러 문제가 여전히 남아있었다. BTA-6는 코카서스 산맥의 바람 하강 지역에 위치하여 천문 시상이 좋지 않았다. 1각초 해상도보다 좋은 경우는 드물었고, 2각초 미만이면 좋은 것으로 간주되었다.^[2] 대부분의 주요 천문 관측소는 평균 시상이 1각초 미만인 것에 비하면 이는 매우 좋지 않은 수치이다.^[7] 유리한 조건에서도 시상 원반(FWHM)의 너비는 관측 밤의 20%에 대해 ≈1 각초였다.^[4] 날씨의 영향으로 연중 절반 미만의 밤에만 관측이 가능했다.^[2]

주 반사경, 망원경, 돔의 거대한 열 질량도 문제였다. 열 효과는 주 반사경에 매우 커서 하루에 2°C에도 영향을 받았으며, 주 반사경과 외부 공기의 온도가 10도 이상 차이 나면 관측이 불가능했다. 돔의 큰 크기는 돔 내 열 기울기를 발생시켜 문제를 악화시켰다.^[2]

2. 4. 개선 및 교체

소련 붕괴 후에도 관측은 계속되었으나, 2007년 주경의 알루미늄 도금을 제거하는 과정에서 질산을 사용해 유리가 부식되는 문제가 발생했다.^[13] 이 때문에 주경을 교체하게 되었는데, 2018년 5월에 주조 시 왜곡이 발생하여 방치되었던 두 번째 주경을 깎아 성형한 후 교체하였다.^[13] 그러나 몇 달 간의 테스트를 거쳐 부적합 판정을 받고, 이전 거울로 교체되었다.

3. 기술적 특징

BTA-6는 605cm 구경의 f/4 주경을 가진 반사 망원경이다.^[1] 주경의 초점 거리는 2497cm이다.^[11] 카세그레인 방식을 따르지만, 전통적인 카세그레인 초점은 아니다. 주 초점에서의 이미지 배율은 밀리미터당 8.6초각이다.^[2]

주 초점에서 작업할 때는 로스 코마 보정기를 사용하여 코마와 비점수차를 0.5초각 미만으로 보정하며, 보정된 시야는 약 14분각이다. 초점 전환에는 약 3~4분이 소요된다.^[4] 나스미스식 망원경으로 사용할 때는 직경 76cm의 볼록 쌍곡면 부경을 넣어 합성 초점 거리 180m, F30이 된다.^[11]

컴퓨터 제어 방식의 경위대식 가대에 탑재되어 있으며, 망원경을 움직이면 시야가 회전하기 때문에 주 초점 영역을 회전시켜 이를 상쇄한다.

망원경은 최고 높이 53m, 원통형 받침대에서 48m에 달하는 거대한 돔 안에 설치되어 있다.^[4] 돔과 망원경 사이에는 12m의 간격이 있다.