در ادامه مقالات ۱۰۰ پروژه مهندسی ایران که باید قبل از مرگ دید، در این نوشتار به معرفی رصدخانه ملی ایران می پردازیم.
اولین ایده ساخت رصدخانه بزرگ ایران به دهه 60 باز میگردد. در سال 1365 فردی به نام آگاه که در اسپانیا زندگی میکرد تصمیم گرفت سرمایهای را به دانشگاه کرمان اهدا کند تا رصدخانهای در سطح ملی ساخته شود. گویا ایشان با دانشگاه به توافق نمیرسند و ساخت رصدخانه در این دوره متوقف میشود.
سالها بعد دو طرح کلان پژوهشی اولویتدار کشور در شورای پژوهشی علمی کشور پذیرفته شد: طرح شتابگر ملی ایران و رصد خانه ملی ایران. بر همین اساس مطالعات کتابخانهای طرح رصدخانه ملی با بودجهای اندک در سال 1379 آغاز شد.
22 سال بعد در سال 1401 اولین تصویر از دو کهکشان در حال برخورد توسط تلسکوپ رصدخانه به تصویر کشیده شد و این مسیر طولانی به سرانجام رسید.
در ادامه کارهای زیاد دیگری در ادامه برای بهبود عملکرد آن انجام شده و در حال انجام است.
پروژه رصدخانه ملی را میتوان به 5 زیر پروژه اصلی تقسیم کرد:
1- مطالعات پایه و مکانیابی
2- طراحی و ساخت آینه
3- طراحی و ساخت سازه تلسکوپ (پایه و نگهدارنده آینه اصلی)، گنبد و محفظه تلسکوپ
4- امور عمرانی (آمادهسازی قله، جاده دسترسی و رصدسرا)
5- راهاندازی نهایی
در ادامه در خصوص هرکدام از موارد زیر توضیحات ارائه میشود.
1- مطالعات پایه و مکانیابی رصدخانه ملی
مطالعات پایه و مکانیابی با همکاری دانشگاه زنجان انجام شد. مسئول این طرح دکتر یوسف ثبوتی بود که ایشان نیز کار را به گروهی سپردند که سرپرست آنها، دکتر سعدالله نصیری قیداری بود.
مکانیابی یک فرآیند چندین ساله است و مهمترین موضوع در آن تعداد روزهای آفتابی منطقه مورد نظر است. بررسی مفصل تاریخچه هواشناسی و سایر عوامل به انتخاب 4 مکان جنوب خراسان، کرمان، قم و کاشان منجر شد.
پس از آن نیاز بود که اندازهگیری دقیقی در این مناطق صورت پذیرد که علاوه بر افراد آموزش دیده به تجهیزات ویژهای هم نیاز بود تا بتوانند از چند ماه تا چند سال هر شب اطلاعات را گردآوری کنند.
در اوایل سال 1384 مذاکرات مفصلی با یک گروه دانشگاهی در سوئد به سرپرستی استاد آرنه آردهبرگ صورت پذیرفت. در نهایت در سال 1388 شرکتی در شهر لوند سوئد برای مشاوران رصدخانه ملی و آموزش مهندسان ایرانی به ثبت رسید. البته همزمان از مشورتهای گوناگون آنها در پروژه استفاده میشد.
یکی از آنها تصمیم نهایی محل استقرار تلسکوپ بود. آرنه آردهبرگ باعث شد که در میان مکانهای مطرح شده قله وحشی گرگش برای مطالعه بیشتر مشخصات نجومی انتخاب شود.
گروهی به سرپرستی علیرضا بهنام مسئول شدند که راهی برای صعود به قله و انتقال تجهیزات بیابند. این گروه توانست در سختترین شرایط اقلیمی نزدیک به دو سال بالای این قله در ارتفاع 3600 متری دادهگیری کند. در نهایت همین قله برای استقرار تلسکوپ انتخاب شد.
دکتر منصوری در خاطراتش این گونه بازگو میکند:
در همین روزها، بازدید سه منجم با تجربه اروپایی را از دو قله دینوا و گرگش داشتیم. هنگامی که از گرگش
به سمت روستای کامو پایین آمدیم، یوهانس دیتریش جملهای گفت که برای مان تعیین کننده بود.
«چراغهای کامو و میمه را از بالای قله که دیدم چشمک نمیزدند. چنین شرایطی را حتی در لاپالما محل استقرار تلسکوپهای اروپایی در جزایر قناری هم ندیدم.»
چشمک نزدن به معنای تلاطم کم جو در بالای قله بود.
محل قله گرگش:
- روستای کامو، 35 کیلومتری جنوب غربی کاشان و 12 کیلومتری جنوب غرب قمصر
ارتفاع قله: 3600 متر
2- طراحی و ساخت آینه
آن زمان کمتر کسی تصور میکرد که متخصصان بخواهند به سمت تلسکوپی با اهمیت جهانی بروند.
عدهای اصرار داشتند حالا که طرح در دولت تصویب شده یک تلسکوپ نیم متری هم کفایت میکند.
بر تلسکوپ 2 متری تاکید شد و در نهایت اینگونه شد که در سال 1384 قبل از به سرآمدن فعالیت دولت هشتم سیاست «به دست گرفتن مدیریت ساخت یک تلسکوپ رده دو متری با اعتبار جهانی» پذیرفته شد.
به این شکل جامعه علمی و مهندسی ایران، نه فقط خریدار تلسکوپ بلکه صاحب دانش مدیریت و ساخت تلسکوپ میشد.
خرید شیشه و قرارداد صیقل شیشه خام اصلی تلسکوپ با شرکت شوت آلمان بسته شد. آنهم برای یک تلسکوپ 3.4 متری!
تغییر از 2 متر به 3.4 متر، دو دلیل داشت: اول تغییر رده باعث ارتقای علمی فاحشی میشد. دوم اینکه شیشه خام مناسبی در شرکت شوت (Shott) آلمان وجود داشت و باعث کوتاه شدن زمان سفارش و ساخت شیشه خام به میزان 5 سال میشد.
شیشه از آلمان تهیه و در شرایط سخت تحریمی در شرایط دشوار آب و هوایی به فنلاند برای صیقل نهایی برده شد (1388). در سال 1393 شیشه اصلی تلسکوپ در شرکت اپتیون (Opteon) فنلاند آماده تحویل شد. کشور در زمینه اپتیک تلسکوپ و آزمون شیشهها به حدی رسیده بود که فنلاندیها قبول کردند روش آزمون آقای دکتر درودی را بپذیرند. بررسیها نشان داد که آینه ساخته شده دقت لازم را ندارد.
این شرکت مجبور شد 9 ماه دیگر آینه را صیقل بدهد تا به دقت مورد نظر برسد.
نهایتاً در ۲ اسفند 1393، آینه اصلی تلسکوپ رصدخانه ملی ایران، پس از طی مسیر زمینی سه هفتهای از فنلاند به ایران منتقل شد.
3- طراحی و ساخت سازه تلسکوپ (پایه و نگهدارنده آینه اصلی)، گنبد و محفظه تلسکوپ
طرح مفهومی پروژه به بازبینی مشاوران و متخصصان بینالمللی گذاشته شد و مورد پذیرش قرار گرفت. این مرحله در سال ۱۳۹۱ پایان یافت.
طراحی تفصیلی بلافاصله پس از پایان طراحی مفهومی آغاز شد. در این مرحله، هر یک از اجزای طرح رصد خانه ملی از جمله ساختمانها، آینهها، پایه، سامانهی کنترل نرمافزاری و … بصورت جداگانه طراحی شدند.
طراحی تفصیلی تلسکوپ در سال 1395 به اتمام رسید. ساخت اجزای آن توسط شرکت ماشینسازی خاور پِرس در سال 1397 آغاز شد. سازه تلسکوپ شامل نگهدارنده آینه و سازه مکانیکی است.
سازه نگهدارنده از مهمترین بخشهای تلسکوپ است که با اعمال نیرو بر آینه اصلی از تغییر شکل آینه در اثر وزن خودش یا باد جلوگیری میکند. بدون این تجهیز آینه تحت وزن خود از شکل اولیه خارج میشود و کارآیی خود را از دست میدهد. این سازه از ۶۰ عملگر (Actuator) در پشت آینه اصلی و ۲۴ عملگر جانبی تشکیل شده است.
پایه تلسکوپ شامل دو محور چرخش است که ترکیب آنها باهم اجازه میدهد تا اجرام آسمانی رصد شوند و هم تلسکوپ فضای کمی را اشغال کند.
سازه تلسکوپ ۹۰ تن وزن دارد که ۷۰ تن آن متحرک است. قسمت متحرک روی چهار عدد یاتاقان هیدرواستاتیک شناور است که اصطکاک ایستایی در این قسمت سازه تقریبا صفر است. این یاتاقان ها، نخستین نمونه از چنین قطعاتی با دقت زیاد است که در کشور طراحی و ساخته شدهاند.
نتایج مطلوب تست تلسکوپ در محل کارخانه منجر به این شد که پیشنهاد ساخت محفظه تلسکوپ نیز به شرکت خاورپرس واگذار شد.
ساختمان محفظه به همراه گنبد، ۲۲ متر ارتفاع و ۱۶ متر قطر دارد. بخش ثابت آن که سازهای بتنی به ارتفاع ۱۰ متر است. این سازه دارای چهار طبقه است که دو طبقه زیرین به تجهیزات مکانیکی و کنترلی اختصاص داده شدهاند؛ طبقه میانی، طبقه سرد است که مانع انتقال حرارت ایجاد شده در طبقات پایینی به طبقه رصد که تلسکوپ در آن قرار دارد، میشود.
گنبد تلسکوپ، یک ماشین به ابعاد تقریبا ۱۶متر در ۱۶ متر مجهز به ۸ چرخ است. ۴ عدد از این چرخها محرک و ۴ چرخ دیگر هرزگرد هستند، ولی همه چرخها در تحمل بار مشارکت میکنند.
حدود ۲۰ قطعه متحرک غولپیکر دیگر مانند شاترها، پنجرههای هواشویی، سپر باد، سپر ماه، جرثقیل و… روی این سازه عظیم و وزین ۲۵۰ تنی، که با دقت دهم درجه میچرخد و با تلسکوپ همگام است، قرار دارند. برخی از این قطعات در کمتر گنبدی در جهان وجود دارند. گنبد رصدخانه در عین محافظت از تلسکوپ در برابر شرایط محیطی، با دوران همزمان با تلسکوپ، شرایط را برای رصد آسمان فراهم می کند.
4- امور عمرانی (آمادهسازی قله، جاده دسترسی و رصدسرا)
برای آغاز ساخت محوطه و ساختمانهای رصدخانه ملی، باید ناهمواریهای طبیعی قله گرگش حذف میشد. براساس طراحی، ارتفاع ۱۰ متر پایینتر از نوک قله بهعنوان سطح مبنا انتخاب و عملیات تسطیح آن در سال ۱۳۹۱ انجام شد.
قله گَرگَش در ابتدا یک قلّه غیرقابل دسترس بود. برای رسیدن به آن 11.5 کیلومتر جاده کوهستانی از ارتفاع 2400 تا 3600 متری قله ساخته شد. جاده در سال 1391 آغاز و در سال 1395 به پایان رسید. در سال ۱۴۰۱ روکش آسفالت جاده و خط انتقال برق و فیبر نوری به قله گرگش تکمیل شد. جاده دسترسی از بخشهای پرهزینه پروژه رصدخانه به شمار میرفت.
در زمان ساخت جاده رصدخانه به قله باید دو موضوع مدنظر قرار میگرفت:
1- باید مسائل زیستمحیطی بسیاری لحاظ میشد تا خللی در زیست جانوران بومی این منطقه ایجاد نشود.
2- باید امکان انتقال تجهیزات، قطعات و ابزارهای مکانیکی و اپتیکی آسیبپذیر با اندازه و وزن غیرمتعارف را در شرایط آبوهوایی این قله با حداکثر ایمنی فراهم میکرد.
با پایان یافتن عملیات ساخت جاده در سال ۱۳۹۵، احداث ساختمانها در قله آغاز شد. در مورد ساختمان محفظه تلسکوپ در بالا توضیح ارائه شد. علاوه بر آن نیاز به احداث ساختمان پشتیبانی و لایه نشانی نیز بود.
در این ساختمان اتاق های مجزا برای تیم کنترل و رصدگران، اتاق جلسات، اتاق سرور و مکانیک و امکانات رفاهی مورد نیاز افراد در نظر گرفته شده است. سالن لایه نشانی به مساحت ۲۰۰ متر مربع و مجهز به جرثقیل سقفی ۱۵ تن است. این سالن شامل محفظه ۴۰ متر مکعبی خلا نیز است. شستشو و لایه نشانی تلسکوپ در این سالن انجام میشود.
ساختمان پشتیبانی رصدخانه در ابتدا قرار بود در نزدیکی و ۳۰۰ متر پایینتر از نوک قله ساخته شود، ولی با مخالفت مشاوران بینالمللی پروژه روبهرو شد. کارشناسان هشدار دادند که نباید در ارتفاع بیش از ۳ هزار متر، امکانات خوابگاهی برای منجمان در نظر گرفته شود زیرا نتایج برخی پژوهشها نشان میدهند که ۳ درصد افرادی که در این ارتفاع میخوابند، دیگر بیدار نمیشوند.
با این ملاحظه مقرر شد تا رصدسرا در روستای کامو احداث شود. طراحی آن در سال 1391 به اتمام رسید. با توجه به اولویت داشتن احداث رصدخانه، در حال حاضر (1404) رصدسرایی موقت در نظر گرفته شده است. عملیات عمرانی احداث رصدسرا نیز در حال انجام است.
