Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

Вот как выглядели на экране осциллографа сигналы первого искусственного спутника Земли, его знаменитые «бип-бип».

Первые спутники Земли были предназначены для исследования околоземного пространства, о котором ученые в то время знали гораздо меньше, чем теперь. Так, им еще не были точно известны границы земной атмосферы, и они не могли даже достаточно точно предсказать, сколько времени просуществует на орбите первый спутник.

После запуска первых трех спутников наука получила очень ценные сведения о метеоритной опасности, о космическом излучении; она открыла пояса интенсивной радиации, окружающие Землю, уточнила свои знания об атмосфере. Не менее ценные знания получила и техника. Опыт по созданию и запуску спутников позволил вскоре перейти к решению более сложной проблемы. 2 января 1959 года был дан старт первой космической ракете, которая стала первой искусственной планетой солнечной системы. Осенью того же года была запущена новая космическая ракета, достигшая Луны. А через два года после запуска первого спутника советские люди послали новую ракету.

Отделившаяся от этой ракеты межпланетная станция облетела Луну и, приблизившись к Земле, передала с помощью телевизионных устройств фотографии неведомой дотоле обратной стороны Луны. Это был новый триумф на пути прямых исследований солнечной системы [28] 12 апреля 1961 года сбылась мечта человечества — первый космонавт, советский летчик Ю. А. Гагарин, облетел Землю на корабле-спутнике «Восток»; 6 августа 1961 года совершил 25-часовой полет второй космонавт Г. С. Титов; а 11 и 12 августа 1962 года уже два советских космонавта А. Г. Николаев и Π. Р. Попович совершили групповой полет. .

Современная техника вооружила астрономов еще одним мощным инструментом для исследования Вселенной.

Последовательные снимки искусственной кометы — облака натрия, которое было вы пущено в космосе автоматической межпланетной станцией, сфотографировавшей Луну.

Мы уже знаем, что принципиальной разницы между радио и световыми волнами нет. Она заключается лишь в том, что самые длинные световые волны значительно короче самых коротких радиоволн. Поэтому и на радиоволнах можно создать некое устройство, которое по своему назначению будет похоже на телескоп. Такое устройство должно улавливать не световые волны, а радиоволны, излучаемые небесными телами. По аналогии с телескопом его назвали «радиотелескоп».

И это не поверхностная аналогия. Между оптическим и радиотелескопом действительно очень много общего. По существу, радиотелескоп очень похож на телескоп-рефлектор. Так же как и в рефлекторе, в радиотелескопе используется параболическое собирающее зеркало. Правда, оно отличается от оптических зеркал. Его поверхность делают из листов металла или даже из металлической сетки. Для световых волн она не является зеркалом, но радиоволны великолепно отражаются не только от листов металла, но и от металлической сетки, при условии, что размеры сторон каждой из ее ячеек будут меньше наикратчайшей из принимаемых радиоволн.

Этот радиотелескоп сравнительно невелик — диаметр его антенны всего лишь 25 метров.

Сетка в параболических зеркалах для радиоволн применяется для того, чтобы облегчить вес зеркала и уменьшить давление ветра на него. На первый взгляд это может показаться странным, но станет понятным, если назвать размеры зеркала. Они очень велики. У среднего радиотелескопа диаметр зеркала достигает 20–25 метров, а у самого большого из существующих он равен 76 метрам, то есть в 15 раз больше, чем у самого крупного оптического телескопа.

Известный радиотелескоп в Джодрел Бэнк, Англия. Диаметр параболического зеркала этого телескопа равен 76 метрам.

Такие огромные зеркала радиотелескопов строятся с той же самой целью, что и в оптике, — собрать как можно большую энергию радиоизлучений и сфокусировать ее. В фокусе параболического зеркала устанавливается антенна сравнительно небольшого размера. Она предназначена для преобразования энергии электромагнитных волн в пропорциональные по величине электрическое напряжение и ток.

В оптических системах в качестве приемников световой энергии используются глаз, фотопластинка, фотоэлемент и некоторые другие типы приемников света. В радиотелескопах эти приемники не применимы. Их заменяет сверхчувствительный радиоприемник, к которому подводится из антенны электрическое напряжение радиочастоты. Но это не единственное различие между оптическим телескопом и радиотелескопом. Очень важное различие состоит в том, что в радиотелескопе не создается какого-либо изображения в том смысле, в котором мы привыкли понимать его. Вся энергия радиоволн концентрируется в очень малом объеме — в фокусе зеркала. Здесь она захватывается антенной и практически целиком подводится к радиоприемнику.

Разрешающая способность радиотелескопов гораздо хуже, чем у оптических, несмотря на столь большие размеры зеркал. Это, оказывается, зависит от того, что отношение диаметра зеркала к длине волны в радиотелескопах во много раз меньше, чем в оптических.

Вид радиотелескопа в Джодрел Бэнк с самолета.

В настоящее время в США приступили к постройке радиотелескопа, у которого диаметр зеркала будет равен 180 метрам. Высота этого гигантского телескопа будет такой же, как у 66-этажного небоскреба. Вес стальных и алюминиевых конструкций составляет 20 тысяч тонн.

Но даже его разрешающая способность будет все же очень мала. Например, при работе на волне длиной 21 сантиметр этот радиотелескоп сможет различить два источника радиоизлучения, находящиеся на Луне, только при условии, если расстояние между ними будет не менее 480 километров. А оптический телескоп с диаметром зеркала 5 метров различит два источника света на Луне, если они будут разделены расстоянием всего в 50 метров.

Проект гигантского радиотелескопа с диаметром зеркала 180 метров.