Ирина Радунская - Безумные идеи

Задача казалась не из сложных. Надо было измерить радиоизлучение от Луны на различных волнах – короткие волны испускаются верхним слоем почвы, более длинные идут из глубины. (Пиддингтон и Миннет ловили радиоволны лишь одной длины – 1,25 сантиметра.) Под Горьким, на обрывистом берегу Волги, в местечке Зименки под руководством В.С. Троицкого, одного из ведущих советских радиоастрономов, с 1953 года началось строительство радиотелескопов, рассчитанных на длину волны в 0,4, 1,6 и 3,2 сантиметра. В Москве, в Физическом институте имени Лебедева Академии наук СССР, под руководством А.Е. Саломоновича строился огромный радиотелескоп для приема радиоволн длиной 0,8 сантиметра. Один из миллиметровых радиотелескопов начал работать в 1959 году, одновременно с подобным, построенным в США.

Работы велись быстро и энергично. Но первые же полученные материалы своей разноречивостью поставили радиоастрономов в тупик. Одни наблюдения подтверждали, что у Луны есть «шуба», другие начисто отвергали это. Был разнобой и в определении температуры поверхностных слоев.

Исследователи снова и снова повторяли замеры, проверяли работу аппаратуры. И в конце концов пришли к единодушному мнению: причина недоразумений в слишком больших погрешностях измерений. Да и как им не быть? В зеркало радиотелескопов попадает радиоизлучение не только от Луны, но и так называемый космический фон – радиоволны, приходящие из глубины вселенной. В антенну попадают и радиоволны, излучаемые поверхностью Земли. На чашу радиотелескопа радиоволны от Луны ложились как бы в «упаковке» радиоволн от других небесных тел и Земли.

Если в магазине продавец взвешивает, скажем, сметану прямо в банке, покупатель, естественно, требует, чтобы банку он взвесил отдельно или по крайней мере поставил такую же на другую чашу весов. Ведь покупателя интересует только чистый вес, без тары.

А как отделить лунное радиоизлучение от его «упаковки», от паразитного излучения, если ни то, ни другое неизвестно?! Это паразитное радиоизлучение неизбежно добавлялось к слабым радиоволнам, приходящим от Луны, и отделить их казалось невозможным.

– Выделить излучение Луны на фоне внешних помех и внутренних шумов аппаратуры так же трудно, как расслышать шелест отдельного дерева сквозь шум леса при сильном ветре. – Так обрисовал трудность задачи В.С. Троицкий. – Поэтому ошибки измерений достигали 20 процентов. Мы же могли позволить себе ошибиться лишь на один-два процента. Не больше.

И вот после десяти лет трудной, хлопотной, кропотливой работы с Луной горьковские радиоастрономы отважились на отчаянное средство.

«Вот если бы существовала еще одна Луна...» – мелькнула у них однажды невероятная мысль. И если бы радиоизлучение от этой другой Луны было точно известно... Тогда можно было бы сравнить известное радиоизлучение от «новой» Луны с неизвестным от «старой», настоящей Луны («упаковка»-то у них одинаковая) и столь нехитрым путем определить его.

И горьковчане осуществили это дерзкое намерение: создали на Земле искусственную Луну. Она должна была корректировать измерения радиоизлучения, принимаемого от естественной Луны. Это была безумная идея, которая, однако, спасла проблему.

...Возле Судака в Крыму на высокой скале, стоящей на самом берегу моря, с давних времен сохранились причудливые развалины старинных укреплений. Стены, сложенные из больших каменных глыб, узкие проходы, крутые лесенки – это остатки Генуэзской крепости. Когда-то ее воздвигли генуэзцы, приплывшие к крымским берегам из Италии.

А в середине 1962 года на горе возле развалин остановилось несколько грузовиков. Группа людей выгрузила кучу громоздких ящиков и осторожно стала подниматься к самой высокой башне. Вскоре над башней показался черный пятиметровый диск. Это была искусственная Луна №1. Предназначалась она для измерения радиоизлучения на волнах в 1,6 сантиметра и 3,2 сантиметра. Ближе к морю на расстоянии 200 метров от радиотелескопа была установлена искусственная Луна №2, предназначенная для работы на волне 10 сантиметров.

Закончив установку аппаратуры, ученые приступили к наблюдениям. Сначала радиотелескоп поворачивался в сторону искусственной Луны. Когда в поле его зрения попадал черный диск, радиотелескоп впитывал идущее от него радиоизлучение и посылал сигнал в приемник. Перо самописца тотчас записывало этот сигнал. После этого зеркало радиотелескопа направлялось на настоящую Луну. Самописец записывал сигнал и от нее. Затем вся процедура повторялась. Много раз в день. Каждый день в течение месяца. Затем последовали второй и третий месяцы.

Уравнение со многими неизвестными

В чем смысл этой процедуры? А в том, что, сравнивая излучение от настоящей Луны и ее двойника, используя искусственную Луну в качестве гири на своеобразных весах, ученые надеялись узнать вес «сметаны» – энергию лунного радиоизлучения без тары. Или, переходя от бытовой аналогии к более научной, такой метод помогает решить своего рода уравнение с двумя неизвестными, где х – радиоизлучение Луны, а у – космический и земной фон радиоизлучения. Сигнал от искусственной Луны известен, а главное, известно, что помехи при приеме сигналов искусственной и естественной лун почти одинаковы. Сравнивая оба сигнала, можно точно учесть помехи и таким путем надежно определить собственное радиоизлучение Луны.

Но все оказалось гораздо сложнее. Просто взвесить и сравнить было недостаточно. Прошло немало времени, прежде чем так просто объясняемый метод принес результаты. Было апробировано несколько искусственных лун. Это были и просто круги из листового алюминия или железа размером 30...40 метров, выложенные на склоне оврага в Зименках. Это были и черные, абсолютно черные диски, сделанные из специальных материалов и поднятые на шестах или вышках.

Месяцами горьковчане крутили свои антенны между искусственной и естественной лунами, и все получалось не так.

Тщательный анализ показал, что металлический двойник Луны не пригоден. Наряду с известным излучением он как зеркало отражает в антенну радиотелескопа радиоизлучение, исходящее от поверхности Земли. Поэтому результаты измерений сильно зависели от положения этого зеркала, от того, какой участок Земли отражался им в антенну радиотелескопа. От металлической Луны пришлось отказаться. Но черная Луна тоже не обеспечивала однозначных результатов.

Долгое время задача казалась неразрешимой. Лишь после сопоставления большого числа наблюдений удалось установить, что причина кроется в дифракции – в огибании радиоволнами края искусственной Луны. Первоначально исследователи полагали, что в антенну попадает только та часть радиоизлучения Земли и космического фона, которая минует диск. Они не учитывали, что земное и космическое излучения частично огибают диск и тоже попадают в антенну. Точно так же морская волна, разрезанная торчащей сваей, миновав ее, снова смыкается и бежит дальше, почти не изменившись.