Jak powstawał radioteleskop RT-9 w Rzepienniku Biskupim

Bogdan Wszołek

W roku 2010, z likwidowanego Centrum Usług Satelitarnych w Psarach, pozyskano cztery radioteleskopy [1] [2]. RT-9, najmniejszy oraz najnowszy instrument, został po zdemontowaniu w Psarach przewieziony do Rzepiennika Biskupiego (woj. małopolskie, powiat tarnowski, gmina Rzepiennik Strzyżewski) w celu instalacji w powstającym tam obserwatorium astronomicznym. Obserwatorium znajduje się w trudno dostępnym miejscu, na polanie pośród lasów, na wzniesieniu oddalonym kilkaset metrów od najbliższych zabudowań oraz od utwardzonej drogi. Ta niedogodność zawsze istotnie pomnażała trudy wszelkich przedsięwzięć budowlanych powstającego obserwatorium, a w szczególności ostatniej instalacji anteny z Psar. Przez wzgląd na utrudnienia lokacyjne oraz na skromne środki finansowe inwestora, budowa RT-9 przebiegała w sposób odległy współczesnym standardom organizacji podobnych przedsięwzięć.

Latem 2011 doprowadzono wodę oraz zasilanie w energię elektryczną na miejsce budowy radioteleskopu. Miejsce to zostało wybrane w możliwie największej odległości (ok. 100 m) od istniejących zabudowań obserwatorium. Przywieziono też 70 m3 żwiru na fundament. Nic więcej nie udało się zrobić na budowie w roku 2011ze względu na deszczowe lato.

Budowę RT-9 w zakresie mechanicznym udało się zrealizować latem roku 2012. Poniżej, w punktach, przybliżono jej etapy:

1. Wykop na fundament.

Ręcznie, z pomocą szpadli i taczek, wykonano okrągły wykop o średnicy siedmiu metrów i głębokości 130 cm. Prace, w wyjątkowo upalne dni początku lipca, trzech ludzi wykonało w trzy dni. Wydobyta glina została wykorzystana dla niwelacji lekko pochyłego terenu w miejscu budowy.

Wykop pod fundament radioteleskopu RT-9. (fot. B.Wszołek)

2. Pierwsza faza betonowania.

Przyjęta strategia budowy przewidywała trzy etapy betonowania fundamentu. W pierwszym etapie wykonano zbrojoną podstawę (o grubości 65 cm). Wszelkie prace betoniarskie wykonano ręcznie, z pomocą betoniarki napędzanej elektrycznie, łopat i taczek. Trzech ludzi pracowało przez dwa dni.

Mieszanie i wylewanie betonu metodą klasyczną. (fot. A.Kołodziejczyk)

Wypełnianie wykopu betonem. (fot. B.Wszołek)

3. Ustawianie podstawy czaszy i kontenera serwerowni.

Po odczekaniu miesiąca dla stwardnienia betonu przystąpiono do montażu ruchomej nogi radioteleskopu oraz jej podpór. Podstawa czaszy musiała być aż w czterech miejscach mocowana śrubami do fundamentu. Łącznie osiemnaście śrub mocujących długich na 70 cm i grubych na 3 cm należało wbetonować w ściśle określonych miejscach. Problem rozwiązano w ten sposób, że odpowiednio przygotowane zespoły śrub mocujących najpierw we właściwych miejscach dokręcono do konstrukcji radioteleskopu, a dopiero potem zabetonowano (druga faza). Z pomocą dźwigu, przystosowanego konstrukcyjnie do prac przy wyrębach lasu, ustawiono podstawę czaszy z przymocowanymi
zespołami śrub bezpośrednio na betonie. Niezależnie, ustawiono na wcześniej przygotowanym fundamencie klimatyzowany kontener na wszelką elektronikę radioteleskopu. Tak podstawę czaszy jak sam kontener należało wcześniej przetransportować na plac budowy z miejsca składowania odległego prawie dwa km. Nie było to zadanie łatwe, ze względu na ciężar elementów (np. kontener waży ponad 5 ton) i ich gabaryty oraz na brak bitej drogi. Przy sprzyjającej suszy oraz przy wsparciu miejscowego Wójta dziesięcioma kubikami tłucznia, do wysypania w najbardziej podmokłym miejscu, udało się własnymi siłami przystosować drogę do potrzeb transportowych.

Wjazd pierwszych elementów radioteleskopu na teren obserwatorium. (fot. B.Wszołek)

Ustawianie nogi. (fot. A.Kuźmicz)

Ustawianie podpór. (fot. A.Kuźmicz)

4. Drugi etap betonowania.

Zupełnie niestabilna konstrukcja podstawy czaszy, ustawiona na twardym betonie domagała się szybkiego usztywnienia. Wykonano drugi etap betonowania, aż pod wierzchołki śrub mocujących. Grube elementy zbrojenia
wystające z twardego betonu połączono z dalszym zbrojeniem. Trzech ludzi pracowało przez dwa dni.

Wygląd podstawy czaszy przed drugą fazą zbrojenia i betonowania.
W tle zainstalowany kontener serwerowni. (fot. B.Wszołek)

5. Niwelacja i ostateczny etap betonowania.

Przed zabetonowaniem górnych odcinków śrub dokonano precyzyjnej niwelacji całego układu podstawy czaszy. Wykorzystano niwelator geodezyjny, pion oraz poziomicę. Po wykonaniu niwelacji podjęto końcowy etap betonowania. Prace niwelacyjne i końcowe betonowanie wykonano w jeden dzień przy zaangażowaniu czterech osób.

Dokręcanie śrub mocujących według dyspozycji geodetki.
W akcji (od lewej) Kamil Wszołek i Sławomir Surowiec. (fot. B.Wszołek)

Małgosia Surowiec z łatą. (fot. B.Wszołek)

W akcji Ewa Surowiec z córką Hanią. (fot. B.Wszołek)

6. Montaż konstrukcji czaszy.

Po przetransportowaniu elementów czaszy z miejsca wcześniejszego składowania przystąpiono do montażu. W pierwszej kolejności do bębna czaszy dokręcono 24 promieniście wychodzące elementy nośne konstrukcji, tzw. szprychy. Potem dokręcono elementy poprzeczne, usztywniające te szprychy. Niezależnie, do zwierciadła wtórnego dokręcono długie wsporniki. Dokonano też mycia konstrukcji czaszy. Te prace trwały cztery dni przy zaangażowaniu trzech osób. W końcu, przy użyciu dźwigu leśnego podniesiono czaszę i umocowano ją do podstawy. Dokręcono również podpory zwierciadła wtórnego oraz siłowniki do obracania czaszą w obu współrzędnych, czyli w azymucie i wysokości.

Szkielet czaszy przygotowany do montażu na słupie. (fot. B.Wszołek)

Bogdan Wszołek i Piotr Firlej z jednym spośród dwudziestu czterech
większych paneli w dniu skręcania szkieletu czaszy. (fot. B.Wszołek)

Magdalena Wszołek w akcji mycia szkieletu czaszy przez montażem. (fot. B.Wszołek)

Przenoszenie przy pomocy dźwigu wcześniej wypoziomowanej czaszy w stronę
uchwytów na nodze. Operacja była bardzo niebezpieczna. (fot. B.Wszołek)

Akcja idealnego dopasowania otworów dla wbicia sworzni mocujących. Praca pod wiszącą czaszą.
Drobny defekt dźwigu podczas tej rozciągłej w czasie operacji mógł spowodować tragedię. (fot. M.Wszołek)

Operacja ustawiania czaszy do pozycji pozwalającej na zamontowanie siłownika
odpowiedzialnego za pionową regulację położenia anteny. (fot. B.Wszołek)

Montaż siłownika do pionowej regulacji anteny.
W akcji Bogdan Wszołek i Sławomir Surowiec. (fot. M.Wszołek)

Piotr Beściak w akcji czyszczenia szkieletu czaszy. (fot. B.Wszołek)

Szkielet czaszy gotowy do przykręcania paneli. (fot. B.Wszołek)

Sławomir Surowiec ze swoimi uczniami w akcji przykręcania pierwszych paneli,
po wyczerpującej pracy ich wcześniejszego mycia. Uczniowie to (od lewej):
Kamil Uriasz, Natalia Kowalów, Michał Żak i Agnieszka Cząba. (fot. B.Wszołek)

7. Przykręcanie paneli.

Na koniec należało zawieszoną konstrukcję czaszy pokryć panelami, tworzącymi właściwą powierzchnię odbijającą. Wszystkich paneli było 48; 24 wewnętrzne, dokręcane trzema śrubami do konstrukcji czaszy, oraz 24 zewnętrzne, przykręcane czterema śrubami. Przykręcanie paneli okazało się bardzo pracochłonne. Nie wystarczyło tylko przymocować elementy do konstrukcji, ale na bieżąco należało uzgadniać ustawienie danego panela z wcześniej dokręconymi. Ostatecznie, wszystkie 48 paneli musiało pasować do siebie i mieścić się, nie zachodząc jeden na drugi, w konstrukcji czaszy.

Zgromadzenie pod szkieletem anteny setek osób przybyłych w dniu 9 września w ramach
akcji turystycznej „dokręcania śruby” zorganizowanej przez Piotra Firleja. (fot. M.Wszołek)

Paweł Barszcz (z prawej) i Bogumił Bubniak w akcji mocowania paneli. (fot. B.Wszołek)

Szczęśliwy finał montażu paneli. Triumfują od lewej: Paweł Barszcz, Bogdan Wszołek
i Bogumił Bubniak. (fot. B.Wszołek)

Widok na antenę od strony głównego gmachu obserwatorium. Po prawej stronie leży jedenasto tonowa
podstawa RT-16 z przeznaczeniem na wieżowy teleskop słoneczny. Czasza od tej podstawy czeka w Obserwatorium
Astronomicznym UJ w Krakowie na montaż w miejsce istniejącego tam starego RT-15. (fot. B.Wszołek)

Plany na dalszy ciąg budowy obejmują: doskonalenie geometrii czaszy, odtworzenie i instalację oryginalnego sterowania elektronicznego, a w razie potrzeby i możliwości stworzenie od podstaw lepszego sterowania (np. pozwalającego śledzić za poruszającym się na niebie satelitą), budowę odbiorników radiowych dedykowanych różnym problemom badawczym z zakresu radioastronomii i ewentualnie telekomunikacji satelitarnej. Czyni się również przymiarki ku włączeniu w przyszłości RT-9 w system inerferometryczny z innymi polskimi lub zagranicznymi radioteleskopami.

Radioteleskop jest na wyposażeniu prywatnego obserwatorium, ale jest przewidziany do powszechnego użytku, zwłaszcza przez wszystkich, którzy w taki czy inny sposób przyczynią się do jego elektronicznego uzbrojenia. RT-9 powinien pracować wielozadaniowo, z możliwością łatwego przechodzenia z jednego trybu pracy na inny. Oprócz funkcji odbiorczej antenie można nadać funkcję nadawczą. Konstrukcja pozwala też na użycie instrumentu do pomiaru polaryzacji promieniowania. Usytuowanie RT-9 w cichym radiowo obszarze, oraz daleko od innych radioteleskopów może sprzyjać pomysłom wykorzystania anteny, jako naziemnej stacji obsługi niektórych sztucznych satelitów Ziemi. Może to być szczególnie interesujące wobec przystąpienia Polski w 2012 roku do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i planowaniem umieszczania na orbicie pierwszych polskich satelitów.

W czasie trwającej w sumie trzy miesiące budowy, wiele osób miało okazję w niej uczestniczyć. Można je podzielić na trzy grupy: najbliższa rodzina inwestora, robotnicy najemni oraz wolontariusze. Tym ostatnim autor wyraża wdzięczność w sposób szczególny:

Sławomirowi Surowcowi, nauczycielowi fizyki w II LO w Dębicy, za pomoc we wszystkich najcięższych i najtrudniejszych pracach,
Ewie Surowiec, geodetce, za wykonanie prac niwelacyjnych,
Piotrowi Firlejowi, za pomoc przy skręcaniu konstrukcji czaszy oraz za zorganizowanie turystycznej imprezy „dokręcania śruby”, która w dniu 9 września zgromadziła pod anteną setki osób,
Pawłowi Barszczowi i Bogumiłowi Bubniakowi, głównie za ogrom pracy przy dokręcaniu paneli,
Piotrowi Beściakowi, za specjalistyczne czyszczenie radioteleskopu,
Agnieszce Cząba, Natalii Kowalów, Kamilowi Uriaszowi i Michałowi Żakowi, uczniom II LO w Dębicy, za nieocenioną pomoc przy czyszczeniu paneli.

[1] Wszołek B., 2011, „Siedem anten radiowych z Psar”, CKA2011 (red. B.Wszołek), Wydawnictwo AJD w Częstochowie, 87
[2] Wszołek B., 2011, „Koncepcja utworzenia polskiego interferometru radiowego”, CKA2012 (red. B.Wszołek), Wydawnictwo AJD w Częstochowie, 195