Реферат: Радиотехника и космос

Реферат: Радиотехника и космос

Ðåôåðàò

ïî àñòðîíîìèè

Òåìà:Ðàäèîòåõíèêà è êîñìîñ

Ñ î ä å ð æ à í è å.

1. Введение. Çàðîæäåíèå ðàäèîàñòðîíîìèè. 3

2. Ïðîçðà÷íà ëè àòìîñôåðà. 5

3. Ðàäèîòåëåñêîïû è ðåôëåêòîðû. 7

4. Áîðüáà ñ ïîìåõàìè. 10

5. Î çîðêîñòè ðàäèîòåëåñêîïîâ. 11

6. «Ðàäèîýõî â àñòðîíîìèè. 14

7. Ðàäèîëîêàöèÿ Ëóíû è ïëàíåò. 14

8. Ìåòåîðû íàáëþäàþò äíåì. 18

9. Â ïîèñêàõ âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé. 19

10. Заключение. 22

Èñïîëüçîâàííàÿ ëèòåðàòóðà. 24

1.Зарождение радиоастрономии.

Декабрь 1931 года ... В одной из армейских лабораторий ее сотрудник Карл Янский

изучает атмосферные помехи радиоприему. Нормальный ход радиопередачи на волне

14,7 м нарушен шумами, интенсивность которых не остается постоянной.

Постепенно выясняется загадочная периодичность — каждые 23 часа 56 минут

помехи становятся особенно сильными. И так изо дня в день, из месяца в месяц.

Впрочем, загадка быстро находит свое решение. Странный период в точности

равен продолжительности звездных суток в единицах солнечного времени. Через

каждые 23 часа 56 минут по обычным часам, отсчитывающим солнечное время,

земной шар совершает полный оборот вокруг своей оси, и все звезды снова

возвращаются в первоначальное положение относительно горизонта любого пункта

Земли.

Отсюда Янский делает естественный вывод: досадные помехи имеют космическое

происхождение. Какая-то таинственная космическая «радиостанция» раз в сутки

занимает такое положение на небе, что ее радиопередача достигает наибольшей

интенсивности.

Янский пытается отыскать объект, вызывающий радиопомехи. И, несмотря на

совершенство радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из

созвездия Стрельца, того самого, в направлении которого находится ядро нашей

звездной системы — Галактики.

Так родилась радиоастрономия — одна из наиболее увлекательных отраслей

современной астрономии.

Первые пятнадцать лет радиоастрономия почти не развивалась. Многим было еще

не ясно, принесут ли радио методы какую-нибудь существенную пользу

астрономии.

Разразившаяся вторая мировая война привела к стремительному росту радиотехники.

Радиолокаторы были приняты на вооружении всех армий. Их совершенствовали,

всячески стремились повысить чувствительность, вовсе не предполагая, конечно,

использовать радиолокаторы для исследования небесных тел.

Советские ученые академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси теоретически

обосновали возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.

Это было первое радиоастрономическое исследование в Советском Союзе.

Два года спустя ( в 1946 году ) оно было осуществлено сначала в США, а затем

в Венгрии. Радиоволны, посланные человеком, достигли Луны и, отразившись от

нее, вернулись на Землю, где были уловлены чувствительным радиоприемником.

Последующие десятилетия — это период необыкновенно быстрого прогресса

радиоастрономии. Его можно назвать триумфальным, так как ежегодно радиоволны

приносят из космоса удивительные сведения о природе небесных тел.

Радиоастрономия использует сейчас самые чувствительные приемные устройства и

самые большие антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины

космоса, которые пока остаются не досягаемыми для обычных оптических

телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного

естествознания. Перед человечеством раскрылся радио космос — картина

Вселенной в радиоволнах.

Каждая наука изучает определенные явления природы, используя свои методы и

средства. Для радиоастрономии объектом изучения служит весь необъятный

космос, все бесчисленное множество небесных тел. Правда, это изучение

несколько одностороннее — оно ведется лишь посредством радиоволн. Но и в

таком «разрезе» Вселенная оказывается бесконечно многообразной, неисчерпаемой

для исследователя.

Мы живем в мире волн. Любое тело, будь то книга, ваше тело или звезда,

излучает энергию в форме электромагнитных волн. Человеческий глаз

чувствителен далеко не ко всем из них. Лишь ничтожная доля электромагнитных

волн, попадая на сетчатку глаза, вызывает ощущение света. Но и этой доли

оказывается достаточно, чтобы наполнить земной шар сиянием солнечного света и

гаммой всевозможных красок. Быть может, наша ограниченность в восприятии

электромагнитных волн есть благодетельная забота о нас самой природы. Ведь

если бы человек воспринимал все излучения, существующие в природе, не был ли

бы он подавлен их бесконечным многообразием?

Как бы там ни было, но человеческому глазу доступны лишь те электромагнитные

волны, длина которых заключена в пределах от 400 до 760 миллимикрон. Разлагая

трехгранной стеклянной призмой белый луч на составные части, мы получаем

спектр — радужную полоску, в которой представлены все цвета, доступные глазу.

Хорошо известно, что по обе стороны видимого спектра располагаются области

невидимых излучений. Таковы ультрафиолетовые лучи с длиной волны меньше 400

миллимикрон. Они обнаруживают свое существование по-разному. В жаркий

солнечный день некоторые из них вызывают загар на нашей коже. Те же лучи

сильно воздействуют на эмульсию обычных фотопластинок, оставляя на ней хорошо

видимые следы. К ультрафиолетовым лучам примыкают рентгеновы лучи, широко

применяемые в медицине. Наиболее коротковолновые из известных излучений, так

называемые гамма лучи, выделяются при радиоактивном распаде. Их энергия

весьма велика и они очень опасны — мощное гамма-излучение может породить

мучительные явление лучевой болезни.

За красной границей видимого спектра лежит область невидимых инфракрасных

лучей. Некоторые из них, с длиной волны значительно меньшей одного

сантиметра, способны заметно нагреть наше тело, и потому их иногда называют

тепловыми лучами. Когда вы подносите руку к раскаленному утюгу и на каком-то

расстоянии чувствуете его тепло, в этот момент ваша рука подвергается именно

этих инфракрасных, «тепловых» лучей.

За инфракрасными лучами следуют радиоволны. Их длины измеряются миллиметрами,

сантиметрами, дециметрами и метрами.

Несмотря на количественные и качественные различия, перечисленные излучения —

от гамма лучей до радиоволн — обладают одним общим свойством: все они имеют

общую природу, являются электромагнитными волнами.

Благодаря общности природы всем электромагнитным волнам свойственны,

например, такие процессы. Как одинаковая скорость распространения, отражение,

и преломление, поглощение и рассеивание. Радиоволны, как и лучи видимого

света, могут складываться друг с другом, то есть, говоря языком физики,

интерферировать.

В некоторых случаях можно наблюдать дифракцию радиоволн, или «огибание» ими

предметов, размеры которых сравнимы с их длиной.

Замечательно, что всякое нагретое тело излучает электромагнитные волны

всевозможных длин. Отложив по горизонтальной оси графика длины волн, а по

вертикальной оси величины, характеризующие интенсивность излучения, то есть

излучаемой энергии для данной длины волны, можно получить, как говорят

физики, распределение энергии по спектру данного тела.

Для Солнца максимум кривой распределения энергии по спектру лежит в области

желтых лучей. И действительно, удаленное от Земли на расстояние звезд наше

Солнце казалось бы желтенькой. Желтый цвет Солнца обычно не заметен только

из-за ослепительной яркости дневного светила.

В области инфракрасных лучей кривая распределения энергии по спектру

постепенно приближается к горизонтальной оси, теоретически говоря, нигде ее

не пересекая. Это значит, что всякое нагретое тело в какой-то степени

излучает и радиоволны. Договоримся излучение радиоволн, вызванное нагретостью

тела, называть тепловым радиоизлучением.

Как видите, радиоволны далеко не всегда имеют искусственное происхождение.

Скорее наоборот — естественных радиостанций несравненно больше, чем тех,

которые созданы руками человека. Строго говоря, любое тело может

рассматриваться как естественная радиостанция, пусть ничтожной мощности.

Вам, конечно, случалось наблюдать досадные помехи на экране телевизора. Где-

то рядом проезжает троллейбус или автобус, и сразу изображение портится — по

экрану бегут какие-то белые полоски. И в этом случае виновник — естественные

радиоволны. Их породили искровые разряды на концах токоприемников троллейбуса

или в щетках генератора автомашины. «Непрошеные» радиоволны вмешались в

передачу, испортили настройку телевизора и вызвали помехи.

Каждая электрическая искра — это естественная «радиостанция».

Электрические разряды всегда порождают радиоволны. Как известно, первый

радиоприемник А. С. Попова был «грозоотметчиком» — он улавливал волны,

порождаемые молнией.

Есть, однако, существенное отличие радиоволн, излучаемых электрической искрой

и радиоизлучением, например, нагретого утюга.

Радиоизлучение искры вызвано не только нагретостью раскаленного воздуха, но и

другими, более сложными процессами. В таких случаях говоря не о тепловом

радиоизлучении. Как мы увидим в дальнейшем, нетепловое радиоизлучение может

возникнуть, например, при торможении сверхбыстрых электронов под действием

магнитных сил.

Казалось бы, обилие всевозможных радио излучений позволяет изучать Вселенную

в любом диапазоне радиоволн. Но, к сожалению, этому препятствует атмосфера.

2.Прозрачна ли атмосфера?

Трудно поверить, что воздух почти не прозрачен, что до наших глаз доходит

лишь ничтожная доля всех излучений, существующих в природе.

Взгляните на рисунок 1. Он иллюстрирует прозрачность земной атмосферы для

электромагнитных волн различных длин. Гладкая горизонтальная часть кривой,

совпадающая с горизонтальной осью графика, отмечает те излучения, для которых

земная атмосфера совершенно не прозрачна. Два «горба» кривой, один узкий,

другой широкий, соответствуют двум «окнам прозрачности» в земной атмосфере.

Левое из них лежит в основном в области видимых лучей — от ультрафиолетовых

до инфракрасных. К сожалению, атмосфера Земли совершенно не прозрачна для

лучей, длина волны которых меньше 290 миллимикрон. Между тем в далеких

ультрафиолетовых областях спектра расположены спектральные линии многих

химических элементов. Мы их не видим, и поэтому наши сведения о химическом

составе небесных тел далеко не полны.

рис.1 Прозрачность земной атмосферы.

В последнее время астрономы пытаются вырваться за границы воздушной оболочки

Земли и увидеть космос, в «чистом виде». И это им удается. Высотные ракеты и

воздушные шары выносят спектрографы и другие приборы в верхние, весьма

разряженные слои атмосферы, и там автоматически фотографируют спектр Солнца.

Начато изучение этим способом и других астрономических объектов.

Другой край «оптического окна» атмосферы упирается в область спектра с длиной

волны около микрона. Инфракрасные лучи с большей длиной волны сильно

поглощаются главным образом водяными парами земной атмосферы.

Много тысячелетий астрономы изучали Вселенную только через одно узкое

«оптическое окно» атмосферы. Они не подозревали что есть еще одно «окно»,

гораздо более широкое. Оно лежит в области радиоволн.

Левый край «радио окна» отмечен ультракороткими радиоволнами длиной 1,25 см,

правый край радиоволнами длиной около 30 м.

Радиоволны длина которых меньше 1,25 см (кроме волн длиной около 8

мм), поглощаются молекулами кислорода и водяных паров. От них есть

непрерывный переход к тем электромагнитным волнам, которыми мы называем

инфракрасными.

Радиоволны, длина которых больше 30 м, поглощаются особым верхним слоем

атмосферы, носящим название ионосферы. Как показывает само название, ионосфера

состоит из ионизированных газов, то есть таких газов, атомы которых лишены

части своих электронов (которые так же входят в ионосферу).

Для некоторых радиоволн слой ионизированного газа подобен зеркалу — радиоволны

отражаются от него как солнечный луч от поверхности воды. Поэтому приходящие

волны больше 30 м почти полностью отражаются от ионосферы. Для них

Земля является «блестящим шариком» (как для солнечных лучей блестящий

игрушечный елочный шар), и пробить ионосферу они не в состоянии.

«Радио окно» гораздо шире «оптического окна». На рисунке 1 по горизонтальной оси

отложена так называемая логарифмическая шкала длин, то есть единицы масштаба

вдоль этой оси есть единицы степени числа 10. Если же иметь дело с числами, а

не с их логарифмами, то ширина «радио окна» (около 30 м) получится

почти в десять миллионов раз больше ширины «оптического окна». Таким образом,

«оптическое окно» скорее следует считать чрезвычайно узкой щелью, и можно

только удивляться, что исследуя Вселенную через такую «щель», мы знаем о ней

очень многое.

Естественно ожидать, широко распахнутое в космос «радио окно» покажет нам

Вселенную еще более многообразной и сложной.

Если излучение небесного тела по длине волны подходит для «радио окна», оно

практически беспрепятственно достигает земной поверхности, и задача

астрономов состоит в том, чтобы уловить и исследовать каким-то способом это

излучение.

Для этого и созданы радиотелескопы.

3.Радиотелескопы и рефлекторы.

Вспомним, как устроен телескоп-рефлектор. Лучи, посылаемые небесным телом,

попадают на вогнутое параболическое зеркало и, отражаясь от его поверхности,

собирается в фокусе рефлектора. Здесь получается изображение небесного тела,

которое рассматривается через сильную лупу — окуляр телескопа. Маленькое

второе зеркало, отражающее лучи в сторону окуляра, имеет чисто

конструктивное, а не принципиальное значение.

Роль главного зеркала здесь достаточно ясна. Оно создает изображение

небесного тела, и это изображение будет наилучшим в том случае, когда

небесное тело находится на продолжении оптической оси телескопа. Телескоп в

таком случае направлен прямо на наблюдаемый объект.

Приемником излучения в телескопе-рефлекторе служит человеческий глаз или

фотопластинка. Чтобы увеличить угол зрения и подробно рассмотреть изображение

светила, приходиться пользоваться промежуточным устройством — окуляром.

Итак, в телескопе-рефлекторе есть собиратель излучения — параболическое

зеркало и приемник излучения — глаз наблюдателя или фотопластинка.

По такой же схеме устроен, в сущности, и простейший радиотелескоп (рис.2). В

нем космические радиоволны собирает металлическое зеркало, иногда сплошное, а

иногда решетчатое.

рис.2 Схема устройства радиотелескопа.

Форма зеркала радиотелескопа, как и в рефлекторе, параболическая. Конечно и

здесь сходство не случайное — только параболическая (или, точнее,

параболоидная) поверхность способна собрать в фокусе падающее на нее

электромагнитное излучение.

Если бы глаз мог воспринимать радиоволны, устройство радиотелескопа могло бы

быть неотличимым от устройства телескопа-рефлектора. На самом деле приемником

радиоволн в радиотелескопах служит не человеческий глаз или фотопластинка, а

высокочувствительный радиоприемник.

Зеркало концентрирует радиоволны на маленькой дипольной антенне, облучая ее.

Вот почему эта антенна в радиотелескопах получила название облучателя.

Радиоволны, как и всякое излучение, несут в себе некоторую энергию. Поэтому,

падая на облучатель, они возбуждают в этом металлическом проводнике

упорядоченное перемещение электронов, иначе говоря, электрический ток.

Радиоволны с невообразимой скоростью «набегают» на облучатель. Поэтому в

облучателе возникают быстро переменные токи.

Теперь эти токи надо передать на приемное устройство и исследовать. От

облучателя к радиоприемнику электрические токи передаются по волноводам —

специальным проводникам имеющим, форму полых трубок. Форма сечений волноводов

и их размеры могут быть различными.

Космические радиоволны или, точнее, возбужденные ими электрические токи

поступили в радиоприемник. Можно было бы, пожалуй, подключив к приемнику

репродуктор, послушать «голоса звезд». Но так обычно не делают. Голоса

небесных тел лишены всякой музыкальности — не чарующие «небесные мелодии», а

режущее наш слух шипение и свист послышались бы из репродуктора.

Астрономы поступают иначе. К приемнику радиотелескопа они присоединяют

специальный самопишущий прибор, который регистрирует поток радиоволн

определенной длины.

Два типа установок есть не только у рефлекторов, но и у радиотелескопов. Одни

из них могут двигаться только вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Другие снабжены параллактической установкой — таких, правда, пока

меньшинство. Установки радиотелескопов имеют очень важное назначение: как

можно точнее нацелить зеркало на объект и сохранить такую ориентировку во

время наблюдений.

Есть между радиотелескопами и рефлекторами большие различия. Столь большие что

забывать о них нельзя. Прежде всего, размеры собирателей излучений — зеркал.

Самый большой из существующих в нашей стране телескопов-рефлекторов 6-метровый

инструмент Специальной астрофизической обсерватории. Зеркала радиотелескопов

значительно больше. У рядовых из них они измеряются метрами, а один из самых

больших подвижных действующих радиотелескопов имеет зеркало

поперечником 76м. До последнего времени крупнейшим радиотелескопом был

телескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико). Неподвижное зеркало этого телескопа имеет

диаметр 300 м и вмонтировано в кратер одного бездействующих вулканов.

Этот инструмент может работать и как радиолокатор, причем радиосигналы от него

могут быть уловлены (на уровне земной радиотехники) в пределах всей нашей

Галактики.

В той же Специальной астрофизической обсерватории АН СССР находится 600-метровый

радиотелескоп. В отличии от радиотелескопа в Пуэрто-Рико, главная часть нашего

радиотелескопа представляет собой не сплошное металлическое вогнутое зеркало, а

кольцо диаметром 600 м, состоящее из 895 подвижных алюминиевых

отражателей, каждый из которых имеет размеры 2*7,5 м. Этот крупнейший в

мире радиотелескоп рассчитан на прием радиоволн с длиной волны от 8 мм

до 30 см. По ряду параметров (в частности, по разрешающей способности)

этот инструмент не имеет себе равных в мире. В недалеком времени будут

построены еще большие радиотелескопы, тогда как рефлекторы с поперечником

зеркала 10 м вряд ли удастся создать в ближайшие двадцать-тридцать лет.

В чем же причина столь существенного различия?

Секрет прост. Изготовить зеркало телескопа-рефлектора в техническом

отношении несравненно труднее, чем гораздо большее по размерам зеркало

радиотелескопа.

Для того чтобы параболическое зеркало давало в своем фокусе достаточно

редкое, четкое изображение небесного объекта (неважно, в видимых или

невидимых лучах), поверхность зеркала не должна уклоняться от идеальной

геометрической поверхности более чем на 1/10 длины волны собираемого

излучения. Такой «допуск» верен как для видимых лучей света, так и для

радиоволн. Но для радиоволн 1/10 длины волны измеряется миллиметрами, а то и

сантиметрами, тогда как для лучей видимого света этот допуск ничтожно мал —

сотые доли микрона! Как видите, важны не абсолютные значения шероховатости

зеркал, а их отношение к длине волны собираемого излучения.

О том, как трудно создать крупный рефлектор, мы уже говорили. Радиотелескоп с

поперечником в десятки метров построить легче. Ведь если даже этот телескоп

будет принимать радиоволны с длиной волны 1,25 см, то шероховатости не

должны по размерам превышать 1 мм — допуск вполне технически

осуществимый.

В некоторых радиотелескопах, рассчитанных на прием радиоволн с длиной,

измеряемой многими метрами, зеркала делаются не сплошные, а сетчатыми. Этим

значительно уменьшается вес инструмента, ив то же время, если размеры ячеек

малы в сравнении с длиной радиоволн, решетчатое зеркало действует как

сплошное. Иначе говоря, для радиоволн отверстия в зеркале радиотелескопа, в

сущности, являются неощутимыми «неровностями».

Подчеркнем одну замечательную особенность описываемых радиотелескопов — они

могут работать на различных длинах волн. Ведь очевидно, что свойство

параболических зеркал концентрировать излучение в фокусе не зависит от длины

волны этого излучения. Поэтому, меняя облучатель, то есть приемную антенну,

можно «настраивать» радиотелескоп на желаемую длину волн. При этом, конечно,

требуется изменить частоту радиоприемника.

Чем больше размеры зеркала, тем больше излучения оно собирает. Количество

собираемого излучения, очевидно, пропорционально площади зеркала. Значит, чем

больше зеркало, тем чувствительнее телескоп, тем более слабые источники

излучения удается наблюдать — ведется ли прием на радиоволнах или в лучах

видимого света.

Замечательно, что радиотелескопы можно устанавливать в любом пункте страны.

Ведь они совсем не зависят от капризов погоды или прозрачности атмосферы. С

помощью радиотелескопов можно исследовать Вселенную хоть в проливной дождь!

4.Борьба с помехами.

Нелегко создать сплошное металлическое зеркало с поперечником в несколько

десятков метров, да еще установить так, чтобы, перемещая зеркало с

удивительной плавностью, его можно было нацелить на любой участок неба.

Каждое такое творение рук человеческих есть истинное чудо современной

техники.

Иногда зеркало радиотелескопа, как уже говорилось, делают очень большим, но

неподвижным. При высокой чувствительности подобный телескоп ограничен в своих

возможностях — он всегда направлен на одну и ту же точку неба.

Впрочем, и неподвижный телескоп все-таки движется, ведь он находиться на

поверхности Земли, а земной шар непрерывно и равномерно вращается вокруг

своей воображаемой оси. Поэтому в поле зрения неподвижного радиотелескопа

постоянно появляются все новые и новые небесные тела, причем наблюдению

доступен довольно широкий круговой пояс неба. Разумеется, через сутки, когда

Земля совершит полный оборот, картины в поле зрения радиотелескопа снова

начнут повторяться.

Радиоприемники присоединенные к антенне радиотелескопа, очень чувствительны.

Если, например, к ним просто подключить какой-нибудь проводник, то приемник

станет реагировать на беспорядочные тепловые движения в этом проводнике.

Яснее говоря, тепловое движение электронов вызывает на концах проводника

беспорядочно меняющиеся напряжения, пропорциональные температуре проводника.

В приемнике эти процессы приобретут характер «шумов».

Хотя мощность таких помех от антенного устройства ничтожно мала, они все же,

как это не обидно, подчас в десятки, а иногда и в сотни раз превосходят

мощность космического радиоизлучения. Мешают также и шумы, возникающие в

самом приемнике при работе транзисторов.

Шумы, порожденные аппаратурой, как бы маскируются под космическое излучение.

Они похожи друг на друга и усиливаются в приемнике одновременно. Этим

обстоятельством ограничивается чувствительность современных радиотелескопов.

Однако с помощью большого усложнения аппаратуры удается зарегистрировать

сигналы в сто раз более слабые, чем шумы аппаратуры.

При изучении слабых источников космических радиоволн применяют довольно

сложные и хитроумные методы и устройства. позволяющие уловить неуловимое. И

здесь победа остается в конце концов за человеком. Рост техники

радиоастрономии происходит очень бурно, и с каждым годом радиотелескопы

становятся все более и более чувствительными.

Впрочем, уже сейчас чувствительность радиотелескопов вызывает удивление. Если

сравнить энергию излучения, воспринимаемую самыми лучшими из современных

радиотелескопов, с энергией видимого света, посылаемого звездами, то

окажется, что радиотелескопы в тысячи раз чувствительны гигантских

телескопов-рефлекторов. Среди всевозможных приемников электромагнитных волн

радиотелескопы не имеют себе равных.

5.О зоркости радиотелескопов.

Благодаря сложным оптическим явлениям лучи от звезды, уловленные телескопом,

сходятся не в одной точке (фокусе телескопа), а в некоторой небольшой области

пространства вблизи фокуса, образуя так называемое фокальное пятно. В этом

пятне объектив телескопа конденсирует электромагнитную энергию светила,

уловленную телескопом. Если взглянуть в телескоп, звезда нам покажется не

точкой, а кружочком с заметным диаметром. Но это не настоящий диск звезды, а

только ее испорченное изображение, вызванное несовершенством телескопа. Мы

видим созданное телескопом фокальное пятно.

Чем больше диаметр объектива, тем меньше и размеры фокального пятна.

С величиной фокального пятна тесно связана разрешающая способность телескопа.

Так называют наименьшее расстояние между двумя источниками излучения, которые

данный телескоп дает различить в отдельности. Если, например, в двойной

звезде обе звезды так близки на небе друг к другу, что их изображения,

создаваемые телескопом, попадают практически внутрь фокального пятна, двойная

звезда покажется в телескоп одиночной.

Îïòè÷åñêèå òåëåñêîïû îáëàäàþò âåñüìà áîëüøîé ðàç­ðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèëó÷­øèå èç îïòè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ ñïîñîáíû «ðàçäåëèòü» äâîéíûå çâåçäû ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó ñîñòàâëÿþùèìè â 0,1 ñåêóíäû äóãè! Ïîä òàêèì óãëîì âèäåí ÷åëîâå÷å­ñêèé âîëîñ íà ðàññòîÿíèè 30 ì.

Ðàäèîòåëåñêîïû âîñïðèíèìàþò âåñüìà äëèííîâîë­íîâîå èçëó÷åíèå. Ïîýòîìó ôîêàëüíîå ïÿòíî â ðàäèî­òåëåñêîïàõ îãðîìíî. È ñîîòâåòñòâåííî ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ýòèõ èíñòðóìåíòîâ âåñüìà íèçêà. Îêàçû­âàåòñÿ, íàïðèìåð, ÷òî ðàäèîòåëåñêîï ñ äèàìåòðîì çåðêàëà 5 ì ïðè äëèíå ðàäèîèçëó÷åíèÿ 1 ì ñïîñîáåí ðàçäåëèòü èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ, åñëè îíè îòñòîÿò äðóã îò äðóãà áîëüøå ÷åì íà äåñÿòü ãðàäóñîâ!

Äåñÿòü ãðàäóñîâ—ýòî äâàäöàòü âèäèìûõ ïîïåðå÷­íèêîâ Ëóíû. Çíà÷èò, óêàçàííûé ðàäèîòåëåñêîï íå ñïî­ñîáåí «ðàçãëÿäåòü» â îòäåëüíîñòè òàêèå ìåëêèå äëÿ íåãî íåáåñíûå ñâåòèëà, êàê Ñîëíöå èëè Ëóíà.

ßñíî, ÷òî íèçêàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü îáû÷­íûõ íåáîëüøèõ ðàäèîòåëåñêîïîâ — áîëüøîé íåäîñòà­òîê; äàæå ïðè îãðîìíûõ ðàçìåðàõ çåðêàëà îíà, êàê ïðàâèëî, óñòóïàåò ðàçðåøàþùåé ñèëå ÷åëîâå÷åñêîãî ãëàçà (íå ãîâîðÿ óæå îá îïòè÷åñêèõ òåëåñêîïàõ). Êàê æå ìîæíî óñòðàíèòü ýòî ïðåïÿòñòâèå?

Ôèçèêàì óæå äàâíûì-äàâíî èçâåñòíî ÿâëåíèå ñëî­æåíèÿ âîëí, íàçâàííîå èìè èíòåðôåðåíöèåé.  øêîëü­íîì ó÷åáíèêå ôèçèêè ïîäðîáíî îïèñàíî, êàêîå çíà÷å­íèå èìååò èíòåðôåðåíöèÿ íà ïðàêòèêå. Îêàçûâàåòñÿ, èíòåðôåðåíöèþ ìîæíî èñïîëüçîâàòü â ðàäèîàñòðî­íîìèè.

Âîîáðàçèì, ÷òî îäíîâðåìåííî èç äâóõ èñòî÷íèêîâ ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ äâå âîëíû. Åñëè îíè, êàê ãîâîðÿò ôèçèêè, íàõîäÿòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ ôàçàõ, òî åñòü «ãîðá» îäíîé ïðèõîäèòñÿ êàê ðàç ïðîòèâ «âïàäèíû» äðóãîé, îáå âîëíû «ïîãàñÿò» äðóã äðóãà, è êîëåáàíèÿ ñðåäû ïðåêðàòÿòñÿ. Åñëè ýòî ñâåòîâûå âîëíû—íàñòó­ïèò òüìà, åñëè çâóêîâûå—òèøèíà, åñëè âîëíû íà âîäå — ïîëíûé ïîêîé.

Ìîæåò ñëó÷èòüñÿ, ÷òî âîëíû íàõîäÿòñÿ â îäèíàêî­âûõ ôàçàõ («ãîðá» îäíîé âîëíû ñîâïàäàåò ñ «ãîðáîì» äðóãîé). Òîãäà òàêèå âîëíû óñèëèâàþò äðóã äðóãà, è êîëåáàíèÿ ñðåäû áóäóò ñîâåðøàòüñÿ ñ óäâîåííîé èí­òåíñèâíîñòüþ.

Ïðåäñòàâèì

ñåáå òåïåðü

óñòðîéñòâî,

íàçûâàåìîå

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðîì

(ðèñ.3). Ýòî äâà

îäèíàêîâûõ

ðàäèîòåëåñêîïà,

ðàçäåëåííûõ

ðàññòîÿíèåì

(áàçîé) è ñîåä

èíåííûõ

ìåæäó ñîáîé

ýëåêòðè÷åñêèì

êàáåëåì, ê

ñåðåäèí

å êîòîðîãî

ïðèñîåäèíåí

ðàäèîïðèåìíèê.

Îò

èñòî÷íèêà

ðàäèîèçëó÷åíèÿ

íà îáà

ðàäèîòåëåñêîïà

íå­ïðåðûâíî

ïðèõîäÿò

ðàäèîâîëíû.

Îäíàêî òåì

èç íèõ,

êîòîðûå

ïîïàäàþò íà

ëåâîå

çåðêàëî,

ïðèõîäèòñÿ

ïðî­äåëàòü

íåñêîëüêî

áîëüøèé

ïóòü, ÷åì

ðàäèîâîëíàì,

óëîâëåííûì

ïðàâûì

ðàäèîòåëåñêîïîì.

Ðàçíèöà â

ïó­òÿõ,

íàçûâàåìàÿ

ðàçíîñòüþ

õîäà, ðàâíà

îòðåçêó

ÀÁ.

Íåòðóäíî

ñîîáðàçèòü,

÷òî åñëè â

ýòîì

îòðåçêå

óêëàäû­âàåòñÿ

÷åòíîå

÷èñëî

ïîëóâîëí

óëàâëèâàåìîãî

ðàäèî­èçëó÷åíèÿ,

òî «ëåâûå» è

«ïðàâûå»

ðàäèîâîëíû

ïðèäóò â

ïðèåìíèê ñ

îäèíàêîâîé

ôàçîé è

óñèëÿò äðóã

äðóãà. Ïðè

íå÷åòíîì

÷èñëå

ïîëóâîëí

ïðîèçîéäåò

îáðàòíîå—

âçàèìíîå

ãàøåíèå

ðàäèîâîëí, è

â ïðèåìíèê

ðàäèîñèã­íàëû

âîâñå íå

ïîñòóïÿò.

Îáðàòèòå âíèìàíèå: ïðè èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ íà èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ ìåíÿåòñÿ è ðàçíîñòü õîäà.

Äîñòàòî÷íî ïðè ýòîì (÷òî î÷åíü âàæíî!) ëèøü âåñüìà íåçíà÷èòåëüíîå èçìåíåíèå óãëà j, ÷òîáû «ãàøåíèå» âîëí ñìåíèëîñü èõ óñèëèåì èëè íàîáîðîò, íà ÷òî ñðà­çó æå îòçîâåòñÿ âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíûé ðàäèîïðè­åìíèê.

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû äåëàþò, êàê ïðàâèëî, íå­ïîäâèæíûìè. Íî âåäü Çåìëÿ âðàùàåòñÿ âîêðóã ñâîåé îñè, è ïîýòîìó ïîëîæåíèå ñâåòèë íà íåáå íåïðåðûâíî ìåíÿåòñÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, â ðàäèîèíòåðôåðîìåòðå ïî­ñòîÿííî áóäóò íàáëþäàòüñÿ ïåðèîäè÷åñêèå óñèëåíèÿ è îñëàáëåíèÿ ðàäèîïåðåäà÷è îò íàáëþäàåìîãî èñòî÷íè­êà êîñìè÷åñêèõ ðàäèîâîëí.

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû

ãîðàçäî

«çîð÷å»

îáû÷íûõ

ðàäèîòåëåñêîïîâ,

òàê êàê îíè

ðåàãèðóþò

íà î÷åíü

ìà­ëûå

óãëîâûå

ñìåùåíèÿ

ñâåòèëà, à

çíà÷èò, è

ïîçâîëÿ­þò

èññëåäîâàòü

îáúåêòû ñ

íåáîëüøèìè

óãëîâûìè

ðàç­ìåðàìè.

Èíîãäà

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû

ñîñòîÿò íå

èç äâóõ, à èç

íåñêîëüêèõ

ðàäèîòåëåñêîïîâ.

Ïðè ýòîì

ðàç­ðåøàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà

ñóùåñò­âåííî

óâåëè÷èâàåòñÿ.

Åñòü è

äðóãèå

òåõíè÷åñêèå

óñò­ðîéñòâà,

êîòîðûå

ïîçâîëÿþò

ñîâðåìåííûì

«ðàäèî

ãëàçàì»

àñòðîíîìîâ

ñòàòü î÷åíü

«çîðêèìè»,

ãîðàçäî

áîëåå

çîðêèìè, ÷åì

íåâîîðóæåííûé

÷åëîâå÷åñêèé

ãëàç!

рис.3 Схема радиоинтерферометра (d- его база, т.е. расстояние между

радиотелескопами, j характеризует направление на источник радиоволн).

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû

ãîðàçäî

«çîð÷å»

îáû÷íûõ

ðàäèîòåëåñêîïîâ,

òàê êàê îíè

ðåàãèðóþò

íà î÷åíü

ìà­ëûå

óãëîâûå

ñìåùåíèÿ

ñâåòèëà, à

çíà÷èò, è

ïîçâîëÿ­þò

èññëåäîâàòü

îáúåêòû ñ

íåáîëüøèìè

óãëîâûìè

ðàç­ìåðàìè.

Èíîãäà

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû

ñîñòîÿò íå

èç äâóõ, à èç

íåñêîëüêèõ

ðàäèîòåëåñêîïîâ.

Ïðè ýòîì

ðàç­ðåøàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà

ñóùåñò­âåííî

óâåëè÷èâàåòñÿ.

Åñòü è

äðóãèå

òåõíè÷åñêèå

óñò­ðîéñòâà,

êîòîðûå

ïîçâîëÿþò

ñîâðåìåííûì

«ðàäèî

ãëàçàì»

àñòðîíîìîâ

ñòàòü î÷åíü

«çîðêèìè»,

ãîðàçäî

áîëåå

çîðêèìè, ÷åì

íåâîîðóæåííûé

÷åëîâå÷åñêèé

ãëàç!

 ôåâðàëå 1976

ãîäà

ñîâåòñêèå è

àìåðèêàíñêèå

ó÷åíûå

îñóùåñòâèëè

èíòåðåñíûé

ýêñïåðèìåíò—

ðàäèî­òåëåñêîïû

Êðûìñêîé è

Õàéñïòåêñêîé

(ÑØÀ) îáñåðâà

­òîðèé â

ýòîì îïûòå

èãðàëè ðîëü

«ãëàç»

èñïîëèíñêîãî

ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà,

à

ðàññòîÿíèå

âî ìíîãî

òûñÿ÷

êèëîìåòðîâ

ìåæäó ýòèìè

îáñåðâàòîðèÿìè

áûëî åãî

áàçîé. Òàê

êàê áàçà

áûëà î÷åíü

âåëèêà è

êîñìè÷åñêèå

ðàäèî

îáúåêòû

íàáëþäàëèñü

ñ ðàçíûõ

êîíòèíåíòîâ,

äî­ñòèãíóòàÿ

ðàçðåøàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü

îêàçàëàñü

ïîèñ­òèíå

ôàíòàñòè÷åñêîé—îäíà

äåñÿòèòûñÿ÷íàÿ

äîëÿ ñå­êóíäû

äóãè! Ïîä

òàêèì óãëîì

âèäåí ñ

Çåìëè íà

Ëóíå ñëåä îò

íîãè

êîñìîíàâòà!

Ïîçæå ê ýòèì

ýêñïåðèìå

í­òàì

ïðèñîåäèíèëèñü

è

àâñòðàëèéñêèå

ó÷åíûå, òàê

÷òî

àñòðîíîìû

«âçãëÿíóëè»

íà

êîñìè÷åñêèå

ðàäèîèñòî÷­íèêè

ñðàçó ñ òðåõ

êîíòèíåíòîâ.

Ðåçóëüòàòû

îïðàâäàëè

çàòðà÷åííûå

óñèëèÿ: â

ÿäðàõ

ãàëàêòèê è

êâàçàðàõ

îáíàðóæåíû

âçðûâíûå

ïðîöåññû

íåîáû÷àéíîé

àêòèâ­

íîñòè,

ïðè÷åì â ðÿäå

ñëó÷àåâ

íàáëþäàåìàÿ

ñêîðîñòü

ðàçëåòà

êîñìè÷åñêèõ

îáëàêîâ â

êâàçàðàõ, ïî

-âèäèìî­ìó,

ïðåâîñõîäèò

ñêîðîñòü

ñâåòà!

Òàêèì îáðàçîì, íîâàÿ òåõíèêà ïîñòàâèëà ïåðåä íàóêîé è íîâûå ïðîáëåìû ïðèíöèïèàëüíîãî õàðàêòå­ðà. Äîñòèãíóòàÿ íûíå ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ðà­äèîèíòåðôåðîìåòðîâ — ýòî åùå íå ïðåäåë.  áóäóùåì, âåðîÿòíî, ðàäèîòåëåñêîïû ñòàíóò åùå çîð÷å.

Êñòàòè ñêàçàòü, è â îïòè÷åñêîé àñòðîíîìèè èñïîëü­çóþò èíòåðôåðîìåòðû. Èõ ïðèñîåäèíÿþò ê êðóïíûì òåëåñêîïàì, ÷òîáû èçìåðèòü ðåàëüíûå ïîïåðå÷íèêè çâåçä.  îáîèõ ñëó÷àÿõ èíòåðôåðîìåòðû èãðàþò ðîëü ñâîåîáðàçíûõ «î÷êîâ», ïîçâîëÿþùèõ ðàññìîòðåòü âàæ­íûå ïîäðîáíîñòè â îêðóæàþùåé íàñ Âñåëåííîé.

Íî îïòè÷åñêèå èíòåðôåðîìåòðû ïî çîðêîñòè çíà­÷èòåëüíî óñòóïàþò òåì, êîòîðûå óïîòðåáëÿþòñÿ íûíå â ðàäèîàñòðîíîìèè.

6.«Ðàäèîýõî» â àñòðîíîìèè.

Äî ñèõ ïîð ðå÷ü øëà î ïàññèâíîì èçó÷åíèè êîñìè÷å­ñêèõ ðàäèîâîëí. Îíè óëàâëèâàþòñÿ ðàäèîòåëåñêîïàìè, è çàäà÷à àñòðîíîìà çàêëþ÷àåòñÿ ëèøü â òîì, ÷òîáû íàèëó÷øèì îáðàçîì ðàñøèôðîâàòü ýòè ñèãíàëû, ïîëó­÷èòü ñ èõ ïîìîùüþ êàê ìîæíî áîëüøå ñâåäåíèé î íå­áåñíûõ òåëàõ. Ïðè ýòîì èññëåäîâàòåëü íèêàê íå âìå­øèâàåòñÿ â õîä èçó÷àåìîãî èì ÿâëåíèÿ—îí ëèøü ïàññèâíî íàáëþäàåò.

Òà îòðàñëü ðàäèîàñòðîíîìèè, ñ êîòîðîé ìû òåïåðü êðàòêî ïîçíàêîìèìñÿ, èìååò èíîé, åñëè òàê ìîæíî âûðàçèòüñÿ, àêòèâíûé õàðàêòåð. Åå íàçûâàþò ðàäèî­ëîêàöèîííîé àñòðîíîìèåé.

Ñëîâî «ëîêàö

èÿ»

îçíà÷àåò

îïðåä

åëåíèå

ìåñòîïîëî­æ

åíèÿ

êàêîãî-

íèáóäü

ïðåäìåòà.

Åñëè,

íàïðèìåð, äëÿ

ýòîãî

èñïîëüçóåòñÿ

çâóê, òî

ãîâîðÿò î

çâóêîâîé

ëîêà­öèè

. Åþ, êàê

èçâåñòíî,

øèðîêî

ïîëüçóþòñÿ

ñîâðåìåí­íûå

ìîðåïëàâàòåëè.

Îñîáîå

óñòðîéñòâî,

íàçûâàåìîå

ýõîëîòîì,

ïîñûëàåò â

íàïðàâëåíèè

êî äíó

îêåàíà

êî­ðîòêèå, íî

ìîùíûå

íåñëûøèìûå

óëüòðàçâóêè.

Îòðà­çè

âøèñü îò äíà,

îíè

âîçâðàùàþòñÿ,

è ýõîëîò

ôèêñè­ðóåò

âðåìÿ,

çàòðà÷åííîå

çâóêîì íà

ïóòåøåñòâèå

äî äíà è

îáðàòíî.

Çíàÿ

ñêîðîñòü

ðàñïðîñòðàíåíèÿ

çâóêà â âîäå,

ëåãêî

ïîäñ÷èòàòü

ãëóáèíó

îêåàíà.

Ïîäîáíûì æå

îáðàçîì

ìîæíî

èçìåðèòü è

ãëóáèíó

êîëîäöà èëè

êàêîãî-íèáóäü

óùåëüÿ.

Ãðîìêî

êðèêíóâ,

затем ждите, когда до вашего уха донесется эхо — отраженный звук. Учтя, что

скорость звука в воздухе равна 337 м/с, легко вычислить искомое

расстояние. Любопытно, что звуковая локация встречается и в мире животных.

Летучая мышь обладает специальным естественным локационным органом, который,

испуская неслышимые звуки, помогает мыши ориентироваться в полете. Эти

ультразвуки поглощаются в толстом слое волос, и поэтому, не получив обратного

звукового эха, летучая мышь воспринимает голову как «пустое место». Этим и

объясняется, что летучая мышь иногда в темноте ударяется о головы людей, не

прикрытые головным убором.

Когда говорят о «радиолокации», то под этим словом подразумевают определение

местоположения предмета с помощью радиоволн. Радиолокационная астрономия —

еще совсем молодая отрасль науки. Систематически радиолокационные наблюдения

небесных тел начались всего пятьдесят лет назад. И все же достигнутые успехи

весьма значительны. Очень интересны и дальнейшие перспективы этого активного

метода изучения небесных тел.»Активного» потому, что здесь человек сам

направляет в космос созданные им искусственные радиоволны и, наблюдая их

отражения, может затем по собственному желанию видоизменить эксперимент.

Образно говоря, в радиолокационной астрономии человек «дотрагивается» до

небесных тел созданным им радиолучем, а не пассивно наблюдает их излучение.

7.Ðàäèîëîêàöèÿ Ëóíû è ïëàíåò.

Åùå â 1928 ãîäó, êîãäà áîëüøèíñòâî ðàäèîëþáèòåëåé ïîëüçîâàëèñü ïðèìèòèâíûìè äåòåêòîðíûìè ïðèåìíè­êàìè, ñîâåòñêèå ó÷åíûå Ë. È. Ìàíäåëüøòàì è Í. Ä. Ïàïàëåêñè ðàññìàòðèâàëè âîïðîñ î ïîñûëêå ðà­äèîñèãíàëà íà Ëóíó è ïðèåìå ïà Çåìëå ðàäèîýõà. Òîãäà ýòî áûëà òîëüêî ñìåëàÿ ìå÷òà, äàëåêî îïåðå­æàâøàÿ äåéñòâèòåëüíîñòü. Íî òàêîâà õàðàêòåðíàÿ ÷åðòà áîëüøèõ ó÷åíûõ—èõ ìûñëü îïåðåæàåò ôàêòû è âèäèò òî, ÷òî ñòàíîâèòñÿ ðåàëüíîñòüþ ëèøü â áóäóùåì.

 ãîäû âòîðîé ìèðîâîé âîéíû Ë. È. Ìàíäåëü­øòàì è Í. Ä. Ïàïàëåêñè ñíîâà âåðíóëèñü ê çàíèìàâ­øåé èõ èäåå. Òåïåðü íàñòàëè äðóãèå âðåìåíà. Ðàäèî­ëîêàöèÿ ïðî÷íî âîøëà â ïðàêòèêó âîåííîé æèçíè, è ðàäèîëîêàòîðû óâåðåííî íàùóïûâàëè íåâèäèìûå öåëè.

Ñîâåòñêèå

ó÷åíûå íà

îñíîâå

íîâûõ

äàííûõ

ïîäñ÷è­òàëè,

êàêîâà

äîëæíà áûòü

ìîùíîñòü

ðàäèîëîêàòîðà

è äðóãèå åãî

êà÷åñòâà,

÷òîáû ñ åãî

ïîìîùüþ

ìîæíî áûëî

îñóùåñòâèòü

ðàäèîëîêàöèþ

Ëóíû.

Íàó÷íàÿ

öåí­íîñòü

òàêîãî

ýêñïåðèìåíòà

áûëà âíå

ñîìíåíèé.

Âåäü äî ñèõ

ïîð, ÷òîáû

îïðåäåëèòü

ðàññòîÿíèå

äî Ëóíû,

ïðèõîäèëîñü

íàáëþäàòü

åå ïîëîæåíèå

ñðåäè çâåçä

îä­íîâðåìåííî

èç äâóõ

äîñòàòî÷íî

óäàëåííûõ

äðóã îò äðóãà

îáñåðâàòîðèé.

Ðàäèîëîêàöèÿ

ðåøèëà áû òó

æå çàäà÷ó

ïðè

íàáëþäåíèÿõ

èç îäíîãî

ïóíêòà.

Ó÷èòûâàÿ

áûñòðûé

ïðîãðåññ

ðàäèîòåõíèêè,

ìîæíî áûëî

îæè­äàòü, ÷òî

ðàäèîëîêàöèîííûå

èçìåðåíèÿ

àñòðîíîìè÷å­ñêèõ

ðàññòîÿíèé

äàäóò

ðåçóëüòàòû

ãîðàçäî

áîëåå

òî÷­íûå, ÷åì

òå, êîòîðûå

áûëè

ïîëó÷åíû â

ïðîøëîì.

Òðóäíîñòè, îäíàêî, îêàçàëèñü îãðîìíûìè. Ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ ìîùíîñòü îòðàæåííîãî ñèãíàëà óáûâàåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëü­íî ÷åòâåðòîé ñòåïåíè ðàññòîÿíèÿ äî öåëè. Ïîëó÷àëîñü, ÷òî ëóííûé ðàäèîëîêàòîð äîëæåí îáëàäàòü ïðèìåðíî â òûñÿ÷ó ðàç áîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ, ÷åì îáû÷­íàÿ ðàäèîëîêàöèîííàÿ ñòàíöèÿ áåðåãîâîé îáîðîíû, îáíàðóæèâàâøàÿ â òå ãîäû ñàìîëåò íåïðèÿòåëÿ ñ ðàñ­ñòîÿíèÿ â äâåñòè êèëîìåòðîâ.

È âñå æå ïðîåêò êàçàëñÿ äîâîëüíî óáåäèòåëüíûì, è óâåðåííîñòü åãî àâòîðîâ â óñïåõå âñêîðå áûëà îï­ðàâäàíà ôàêòàìè.

 íà÷àëå 1946 ãîäà ïî÷òè îäíîâðåìåííî, íî ñ ðàç­ëè÷íûìè óñòàíîâêàìè, âåíãåðñêèå è àìåðèêàíñêèå ðàäèîôèçèêè îñóùåñòâèëè ðàäèîëîêàöèþ Ëóíû.

Íà Ëóíó ïîñûëàëèñü ìîùíûå èìïóëüñû ðàäèîâîëí äëèíîé 2,7 ì. Êàæäûé èìïóëüñ èìåë ïðîäîëæèòåëü­íîñòü 0,25 ñåêóíäû, ïðè÷åì ïàóçà ìåæäó èìïóëüñàìè ñîñòàâëÿëà 4 ñåêóíäû. Àíòåííà ðàäèîëîêàòîðà áûëà åùå âåñüìà íåñîâåðøåííà: îíà ìîãëà ïîâîðà÷èâàòüñÿ òîëüêî âîêðóã âåðòèêàëüíîé îñè. Ïîýòîìó èññëåäîâà­íèÿ âåëèñü ëèøü ïðè âîñõîäå èëè çàõîäå Ëóíû, êîãäà ïîñëåäíÿÿ íàõîäèëàñü âáëèçè ãîðèçîíòà.

Ïðèåìíîå óñòðîéñòâî ðàäèîëîêàòîðà óâåðåííî çà­ôèêñèðîâàëî ñëàáûé îòðàæåííûé ñèãíàë, ëóííîå ðà­äèîýõî.

Ïóòü äî Ëóíû è îáðàòíî ðàäèîâîëíû ñîâåðøèëè âñåãî çà 2,6 ñåê, ÷òî, âïðî÷åì, ïðè èõ íåâîîáðàçèìî áîëüøîé ñêîðîñòè íå äîëæíî âûçûâàòü óäèâëåíèÿ. Òî÷íîñòü ýòîãî ïåðâîãî ðàäèîèçìåðåíèÿ èç-çà íåñîâåð­øåíñòâà àïïàðàòóðû áûëà åùå î÷åíü íèçêà, íî âñå æå ñîâïàäåíèå ñ èçâåñòíûìè ðàíåå äàííûìè áûëî âåñüìà õîðîøåå.

Ïîçæå ðàäèîëîêàöèÿ Ëóíû áûëà ïîâòîðåíà íà ìíîãèõ îáñåðâàòîðèÿõ, è ñ êàæäûì ðàçîì ñî âñå áîëü­øåé òî÷íîñòüþ è, êîíå÷íî, ñ áîëüøåé ëåãêîñòüþ.

Áîëüøèå âîçìîæíîñòè ðàäèîëîêàöèè îáíàðóæè­ëèñü ïðè íàáëþäåíèè òàê íàçûâàåìîé ëèáðàöèè Ëóíû. Ïîä ýòèì òåðìèíîì àñòðîíîìû ïîíèìàþò ñâîåîáðàç­íûå «ïîêà÷èâàíèÿ» ëóííîãî øàðà, âûçâàííûå îò÷àñòè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïðè÷èíàìè (óñëîâèÿìè âèäèìîñòè), îò÷àñòè ïðè÷èíàìè ôèçè÷åñêîãî õàðàêòåðà. Áëàãîäàðÿ ëèáðàöèè çåìíîé íàáëþäàòåëü âèäèò íå ïîëîâèíó, à îêîëî 60% ëóííîãî øàðà. Çíà÷èò, ëèáðàöèÿ ïîçâîëÿ­åò íàì èíîãäà «çàãëÿäûâàòü» çà êðàé âèäèìîãî ëóí­íîãî äèñêà è íàáëþäàòü ïîãðàíè÷íûå ðàéîíû îáðàò­íîé ñòîðîíû Ëóíû.

Ïðè «ïîêà÷èâàíèè», èëè ëèáðàöèè, Ëóíû îäèí åå êðàé ïðèáëèæàåòñÿ ê íàáëþäàòåëþ, à äðóãîé óäà­ëÿåòñÿ. Ñêîðîñòü ýòîãî äâèæåíèÿ î÷åíü ìàëà — ïî­ðÿäêà 1ì/ñåê, ÷òî ìåíüøå äàæå ñêîðîñòè ïåøåõîäà. Íî ðàäèîëîêàòîð ñïîñîáåí, îêàçûâàåòñÿ, îáíàðóæèòü è òàêèå ñìåùåíèÿ.

Ðàäèîëîêàòîð

ïîñûëàåò íà

Ëóíó âîëíû

îïðå­äåëåííîé

äëèíû.

Åñòåñòâåííî,

÷òî è

îòðàæåííûé

радиосигнал будет обладать той же длиной волны. Можно сказать, что радиоспектр

отраженного сигнала представляет собой одну определенную «радиолинию».

Если бы Луна не «покачивалась» относительно земного наблюдения, радиоспектры

посланного и отраженного импульса были бы совершенно одинаковыми. На самом же

деле разница, хотя и небольшая, все же есть. Радиоволна, отразившаяся от того

края Луны, который приближается к земному наблюдателю, по принципу Доплера

будет иметь несколько большую частоту и, следовательно, меньшую длину, чем

радиоволна, посланная на Луну. Для другого удаляющегося края Луны должен

наблюдаться противоположный эффект. В результате «радиолиния» в радиоспектре

отраженного импульса будет более широкой, растянутой, чем «радиолиния»

посланного импульса. По величине расширения можно вычислить скорость удаления

краев Луны. Этим же методом можно определить периоды вращения планет вокруг

оси и скорости их движения по орбите.

Раньше требовались многолетние высокоточные оптические наблюдения Луны, чтобы

затем после долгих вычислений получить величину либрации. Радиолокаторы

решили эту задачу, так сказать, непосредственно и несравненно быстрее.

При каждом измерении пользуются некоторым эталоном — меркой, употребляемой

как единица длины. Для измерений на земной поверхности таким эталоном служит

метр. Для астрономии расстояние ни метр, ни даже километр не являются вполне

подходящей единицей масштаба — слишком уж велики расстояния между небесными

телами. Поэтому астрономы употребляют вместо метра гораздо более крупную

единицу длины. Называется она «астрономической единицей» ( сокращенно

«а.е.»). По определению астрономическая единица равна среднему расстоянию от

Земли до Солнца. Чтобы связать астрономические измерения длины с чисто

земными мерками расстояний, астрономическую единицу в конечном счете

сопоставляют с метром — выражают астрономическую единицу в метрах или

километрах.

Во времена Иоганна Кеплера (17 век) величину астрономической единицы еще не

знали — она впервые была найдена только век спустя. Не были известны и

расстояния от Солнца до других планет Солнечной системы. Тем не менее, третий

закон Кеплера гласит, что «квадраты времен обращения планет вокруг Солнца

относятся между собой как кубы их средних расстояний до Солнца». Каким же

образом, не зная расстояний планет до Солнца, Кеплер мог открыть этот важный

закон?

Весь секрет, оказывается, в том, что не зная абсолютных (выраженных в

километрах) расстояний планет до Солнца, можно сравнительно просто из

наблюдений вычислить их относительные расстояния, то есть узнать, во сколько

раз одна планета дальше от Солнца, чем другая.

Зная же относительные расстояния планет от Солнца, можно сделать чертеж

Солнечной системы. В не будет хватать только одного — масштаба. Если бы можно

было указать, чему равно расстояние в километрах между любыми двумя телами на

чертеже, то, очевидно, этим самым был бы введен масштаб чертежа, и в единицах

данного масштаба сразу можно было бы получить расстояние всех планет до

Солнца.

До применения радиолокации среднее расстояние от Земли до Солнца, то есть

астрономическая единица, считалось равным 149504000 км. Эта величина

измерена не абсолютно точно, а приближенно с ошибкой в 17000 км в ту

или другую сторону.

Некоторых такая ошибка может ужаснуть. С этой точки зрения расстояние от Земли

до Солнца измерено очень точно — относительная ошибка не превышает сотых долей

процента. Но постоянное стремление к повышению точности характерно для любой

точной науки . Поэтому можно понять астрономов , когда они снова и снова

уточняют масштаб Солнечной системы и

ñòðåìÿòñÿ

ïðèìåíèòü

ñàìûå

ñîâåðøåííûå

ìåòîäû äëÿ

èçìåðåíèÿ

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû. Âîò

òóò-òî è

ïðèõîäèò íà

ïîìîùü

ðàäèîàñòðîíîìèÿ.

Ñîâåðøåííî î÷åâèäíî, ÷òî ðàäèîëîêàöèÿ ïëàíåò èç-çà èõ óäàëåííîñòè íåñðàâíåííî òðóäíåå ðàäèîëî­êàöèè Ëóíû. Íå çàáóäüòå, ÷òî ìîùíîñòü ðàäèîýõà ïàäàåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ÷åòâåðòîé ñòåïåíè ðàññòîÿíèÿ, òî åñòü î÷åíü ñèëüíî. Íî ñîâðåìåííàÿ ðàäèîòåõíèêà ïðåîäîëåëà è ýòè òðóäíîñòè.

 ôåâðàëå 1958 ãîäà àìåðèêàíñêèìè ó÷åíûìè âïåðâûå ïðîâåäåíà ðàäèîëîêàöèÿ áëèæàéøåé èç ïëà­íåò—Âåíåðû, à â ñåíòÿáðå òîãî æå ãîäà ïîéìàíî ðàäèîýõî îò Ñîëíöà.

Âî âðåìÿ ðàäèîëîêàöèè Âåíåðà íàõîäèëàñü â 43 ìèëëèîíàõ êèëîìåòðîâ îò Çåìëè. Çíà÷èò, ðàäèîâîëíå òðåáîâàëîñü ïðèìåðíî 5 ìèíóò äëÿ ïóòåøåñòâèÿ «òóäà è îáðàòíî». Ñèãíàëû ïîäàâàëèñü â òå÷åíèå 4 ìèíóò 30 ñåêóíä, à ñëåäóþùèå 5 ìèíóò «ïîäñëóøèâàëîñü» ðàäèîýõî. Äëèòåëüíàÿ ïîñûëêà ðàäèîñèãíàëîâ áûëà âûçâàíà íåîáõîäèìîñòüþ—ïðè êîðîòêîì èìïóëüñå åäèíè÷íîå îòðàæåíèå îò Âåíåðû íå ìîãëî íàáëþ­äàòüñÿ.

Äàæå ñ òàêèìè óõèùðåíèÿìè ðàçîáðàòüñÿ â ïðè­íÿòûõ ðàäèîñèãíàëàõ áûëî íåëåãêî. Êðàéíå ñëàáûå, îòðàæåííûå îò Âåíåðû ðàäèîâîëíû ìàñêèðîâàëèñü ñîáñòâåííûìè øóìàìè ïðèåìíîé àïïàðàòóðû. Òîëüêî ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû ïîñëå ïî÷òè ãîäîâîé îáðàáîòêè íàáëþäåíèé íàêîíåö äîêàçàëè, ÷òî ðàäèîëîêàòîð âñå-òàêè ïðèíÿë î÷åíü ñëàáîå ðà­äèîýõî îò Âåíåðû. Ïîñëå ïåðâîãî óñïåõà ðàäèîëîêà­öèÿ Âåíåðû áûëà ïîâòîðåíà åùå íåñêîëüêî ðàç.

Ðàäèîýõî îò Âåíåðû ïîëó÷èëîñü â 10 ìèëëèîíîâ ðàç áîëåå ñëàáûì, ÷åì ðàäèîýõî îò Ëóíû. Íî ðàäèî­ëîêàòîðû åãî âñå-òàêè ïîéìàëè—òàêîâ ïðîãðåññ ðà­äèîòåõíèêè çà êàêèå-íèáóäü äâåíàäöàòü ëåò.

Ãîðàçäî

áîëåå

óâåðåííî è ñ

ëó÷øèìè

ðåçóëüòàòà­ìè

ïðîâåëè

ðàäèîëîêàöèþ

Âåíåðû â

àïðåëå 1961 ãîäà

ñîâåòñêèå

ó÷åíûå. Ïî èõ

äàííûì

óäàëîñü

óòî÷íèòü

âåëè­÷èíó

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû.

Îêàçàëîñü,

÷òî Ñîëí­öå

íà 95 300 êì

äàëüøå îò

Çåìëè, ÷åì

äóìàëè äî

òåõ ïîð, è

àñòðîíîìè÷åñêàÿ

åäèíèöà

ðàâíà 14959930001.

Îøèáêà â

ýòîì

èçìåðåíèè

íå ïðåâûøàåò

2000 êì â òó èëè

äðóãóþ

ñòîðîíó, ÷òî

ïî

îòíîøåíèþ ê

èçìåðåííîìó

ðàññòîÿíèþ

ñîñòàâëÿåò

âñåãî ëèøü

òûñÿ÷íûå

äîëè

ïðîöåíòà!

Òåïåðü âåëè÷èíó àñòðîíîìè÷åñêîé åäèíèöû çíàþò åùå òî÷íåå, ÷òî ïîçâîëÿåò ñ ìåíüøèìè îøèáêàìè âû÷èñëÿòü òðàåêòîðèè êîñìè÷åñêèõ ðàêåò, à ýòî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ìåæïëàíåòíûõ ïóòåøåñòâèé.

Ñîëíöå äëÿ ðàäèîëîêàòîðà ãîðàçäî áîëåå êðóïíàÿ öåëü, ÷åì Âåíåðà. Íî çàòî Ñîëíöå—ñàìî ìîùíûé èñòî÷íèê êîñìè÷åñêèõ ðàäèîâîëí. ×òîáû ýòè ðàäèî­âîëíû íå «çàãëóøèëè» ðàäèîýõî, îòðàæåííûé îò Ñîëíöà ðàäèîñèãíàë äîëæåí áûòü ïî êðàéíåé ìåðå â ñòî ðàç ñèëüíåå ñèãíàëà, îòðàæåííîãî îò Âåíåðû.

Ðàäèîëîêàöèÿ

Ñîëíöà

âïåðâûå

ïðîâîäèëàñü

òàê.

Ïåðåäàò÷èê

âêëþ÷àëñÿ ñ

èíòåðâàëàìè

â 30 ñåêóíä â

ïðîäîëæåíèå 15

ìèíóò.

Íàáëþäåíèÿ

íà÷àëèñü â

ñåíòÿáðå 1958

ãîäà è áûëè

ïðîäîëæåíû

âåñíîé 1959

ãîäà. Ïðè

îáðàáîòêå

òàêæå

ïðèøëîñü

ïðèáåãíóòü

ê ïîìîùè

ýëåêòðîííûõ

âû÷èñëèòåëüíûõ

ìàøèí. Â

õîðî­øåì

ñîãëàñèè ñ

ïðåäâàðèòåëüíûìè

ðàñ÷åòàìè

ïîëó÷è­ëîñü,

÷òî

ðàäèîñèãíàë,

ïîñëàííûé ñ

Çåìëè,

îòðàçèëñÿ

îò òåõ ñëîåâ

ñîëíå÷íîé

êîðîíû,

êîòîðûå

íàõîäÿòñÿ

íà

ðàññòîÿíèè 1,7

ðàäèóñà

Ñîëíöà îò

åãî

ïîâåðõíîñòè.

Åùå â 1959 ãîäó

ðàäèîëîêàöèÿ

Ìåðêóðèÿ

ïîêàçà­ëà,

÷òî ñóòêè

íà ýòîé

ïëàíåòå

áëèçêè ê 59

çåìíûì

ñóòêàì, òî

åñòü

Ìåðêóðèé íå

îáðàùåí

âñåãäà ê

Ñîëí­öó

îäíîé

ñòîðîíîé,

êàê

ñ÷èòàëîñü

äî ýòîãî.

Ðàäèîëî­êàòîðû

âûÿñíèëè

òàêæå, ÷òî

ñóòêè íà

Âåíåðå â 243

ðàçà

äëèííåå

çåìíûõ,

ïðè÷åì

Âåíåðà

âðàùàåòñÿ â

íàïðàâëåíèè

ñ âîñòîêà íà

çàïàä, òî

åñòü â

ñòîðîíó,

îáðàòíóþ

âðàùåíèþ

âñåõ

îñòàëüíûõ

ïëàíåò.

Ðàäèîëó÷ ñêâîçü îáëàêà Âåíåðû «ïðîùóïàë» åå ðåëüåô è óñòàíîâèë ñóùåñòâîâàíèå íà Âåíåðå êðàòå­ðîâ, ïîäîáíûõ ëóííûì. Ðàäèîëîêàöèÿ óòî÷íèëà äàí­íûå î ðåëüåôå Ìàðñà. Íî ñàìîå, ïîæàëóé, óäèâèòåëü­íîå áûëî äîñòèãíóòî â ìåòåîðíîé àñòðîíîìèè.

8.Ìåòåîðû íàáëþäàþò äíåì.

Çâåçäíàÿ íî÷ü.  íåâîîáðàçèìîé äàëè òèõî ñèÿþò òû­ñÿ÷è ñîëíö. È âäðóã êàê áóäòî îäíà èç çâåçä ñîðâà­ëàñü è ïîëåòåëà, îñòàâëÿÿ íà íåáå óçåíüêóþ ñâåòÿ­ùóþñÿ ïîëîñêó. Âñå ÿâëåíèå îáû÷íî çàíèìàåò äîëè ñåêóíäû, ðåæå íåñêîëüêî ñåêóíä.

Так выглядят «падающие звезды», или метеориты,— явление, хорошо знакомые

каждому еще с детских лет. Когда по небу пролетает «падающая звезда», это

означает, что в земную атмосферу из безвоздушного мирового пространства

вторглась крохотная твердая частичка весом в граммы или даже доли грамма —

метеорное тело.

Двигаясь со скоростью десятки километров в секунду, сильно сжимает перед

собой воздух. Он ярко светится, образуя спереди метеорного тела так

называемую «воздушную подушку». Ее мы и видим как «падающую звезду», тогда

как само метеорное тело из-за малости непосредственному наблюдению не

доступно.

Поединок твердой частички космического вещества и земной атмосферы всегда имеет

один исход. Примерно на высоте 80-100 км метеорные тела полностью

разрушаются, и остающаяся после них мельчайшая метеорная пыль медленно оседает

на Землю. Так как яркость метеоров сравнима с видимой яркостью звезд, то до

последнего времени «падающие звезды» наблюдались только по ночам, на темном

фоне звездного неба.

Радиоастрономия значительно расширила возможность изучения этих интересных

явлений.

Когда метеорное тело стремительно прорезает земную атмосферу, то, сталкиваясь

с молекулами и атомами воздуха, оно частично ионизует их, то есть «вышибает»

из них некоторые электроны. В результате за метеорным телом образуется

длинный цилиндрический слой из ионизованных газов. Его размеры весьма

внушительны — при поперечнике в несколько метров длина этой ионизованной

«трубы» достигает десятков километров. Вследствие диффузии (рассеивания

газов) «труба» постепенно расширяется и в конце концов, разрушаемая ветрами и

другими причинами, как бы растворяется в атмосфере.

Мы уже отмечали, что слой ионизованных газов для радиоволн определенных длин

является своеобразным зеркалом. Значит, с помощью радиолокатора можно

получить радиоэхо и от ионизованных метеорных следов. Возможности

радиотехники в этой области исключительно велики. Радиолокаторы могут быстро

определить расстояние до метеора, скорость метеорного тела, его торможение в

атмосфере и, наконец, положение радианта, то есть той точки неба, откуда, как

нам кажется, вылетел метеор.

Опыты показали ,что наилучшие результаты получаются, если радиолокация метеоров

ведется на волнах длиной около 5 м.

Современные радиолокаторы так чувствительны, что им доступны метеоры 16-й

звездной величины, то есть почти в 10000 раз менее яркие, чем самые слабые из

звезд, доступных невооруженному глазу.

Систематические радиолокационные наблюдения метеоров начались с 1946 года. В

ночь с 9 на 10 октября этого года Земля должна была пересечь орбиту кометы

Джакобини — Циннера. Когда такое же событие происходило в 1933 году, на небе

наблюдался интенсивный «звездный дождь». Сотни метеоров бороздили во всех

направлениях звездное небо. В этот день земной шар встретился с метеорным

потоком — огромным роем метеорных тел, своеобразных «осколков» кометного

ядра, несущихся вокруг Солнца по орбите породившей их кометы. Астрономы

договорились называть метеорные потоки по тому созвездию, из которого, как

нам кажется, вылетают соответствующие им метеоры. Так как метеорный дождь,

связанный с кометой Джакобини — Циннера, имеет радиант в созвездии Дракона,

то порожденный ею метеорный поток получил название Драконит.

Ежегодно в конце первой декады октября Земля встречается с драконидами —

метеорными телами потока Драконид. Но только иногда их звездные дожди бывают

особенно обильными. Как раз такой случай и произошел в 1946 году, когда Земля

пересекала наиболее плотную часть потока.

К огорчению астрономов в ночь с 9 на 10 октября 1946 года ярко светила Луна, и

ее сияние сильно мешало обычным наблюдениям. Но для радиолокаторов лунный свет

не помеха. Советские ученые Б.Ю. Левин и П.О. Чечик в ту ночь

çàðåãèñòðèðîâàëè

ðàäèîýõî îò

ñîòåí

ìåòåîðîâ,

áîëü­øèíñòâî

êîòîðûõ

îñòàâàëîñü

íåâèäèìûì.

Ñ òåõ ïîð ðàäèîëîêàöèîííûå íàáëþäåíèÿ ìåòåîðîâ ïðî÷íî âîøëè â ïðàêòèêó ðàáîòû ìíîãèõ îáñåðâàòîðèé. Íè òóìàí, íè äîæäü, íè îñëåïèòåëüíîå äíåâíîå ñèÿíèå Ñîëíöà íå ìîãóò ïîìåøàòü ðàäèîëîêàòîðàì «íàùóïûâàòü» íåâèäèìûå «ïàäàþùèå çâåçäû». Îíè óâåðåííî ôèêñèðóþò êàê ñïîðàäè÷åñêèå ìåòåîðû, òî åñòü òå ìåòåîðû, êîòîðûå íå ñâÿçàíû ñ êàêèì-íèáóäü îïðåäåëåííûì ìåòåîðíûì ïîòîêîì, òàêè è íåâèäèìûå «çâåçäíûå äîæäè».

9. ïîèñêàõ âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé.

Âðÿä ëè åñòü äðóãàÿ íàó÷íàÿ ïðîáëåìà, êîòîðàÿ âûçûâàëà áû òàêîé æãó÷èé èíòåðåñ è òàêèå æàðêèå ñïîðû, êàê ïðîáëåìà ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè öèâèëèçà­öèÿìè. Ëèòåðàòóðà ïî ýòîé ïðîáëåìå óæå íàñ÷èòû­âàåò ìíîãèå òûñÿ÷è íàèìåíîâàíèé. Ñîçûâàþòñÿ íà­ó÷íûå êîíôåðåíöèè è ñèìïîçèóìû, íàëàæèâàåòñÿ ìåæäóíàðîäíîå ñîòðóäíè÷åñòâî ó÷åíûõ, âåäóòñÿ ýêñ­ïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ. Ïî ìåòêîìó âûðàæå­íèþ Ñòàíèñëàâà Ëåìà, ïðîáëåìà ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè öèâèëèçàöèÿìè ïîäîáíà èãðóøå÷íîé ìàòðåøêå—îíà ñîäåðæèò â ñåáå ïðîáëåìàòèêó âñåõ íàó÷íûõ äèñ­öèïëèí.

Îäíèì èç âîçìîæíûõ êàíàëîâ ñâÿçè ñ ðàçóìíûìè îáèòàòåëÿìè, ïî-âèäèìîìó, ìîæåò áûòü ïðèåì ðàäèî­ñèãíàëîâ îò âûñîêîðàçâèòûõ âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé. Ïðè ñîâðåìåííîì óðîâíå ðàäèîòåõíèêè âîçìîæíà òàê­æå ïîñûëêà ñèãíàëîâ ñ Çåìëè äàëåêèì «áðàòüÿì ïî ðàçóìó».

 êîíöå 1959 ãîäà

äâà

èçâåñòíûõ

çàðóáåæíûõ

ó÷åíûõ

Ìîððèñîí è

Êîêêîíè

âûñòóïèëè ñ

ïðîåêòîì

óñòàíîâëåíèÿ

ðàäèîñâÿçè

ñ

îáèòàòåëÿìè

äðóãèõ

ïëà­íåò. Ñóòü

ýòîãî

ïðîåêòà

çàêëþ÷àåòñÿ

â ñëåäóþùåì:

Âíóòðè

íåâîîáðàçèìî

îãðîìíîé

ñôåðû

ðàäèóñîì â

ñîòíþ

ñâåòîâûõ

ëåò

çàêëþ÷åíî

îêîëî ñòà

òûñÿ÷ çâåçä.

Ñðåäè íèõ

íàéäóòñÿ

äåñÿòêè, à

ìîæåò áûòü, è

ñîòíè

òàêèõ,

êîòîðûå

îêðóæåíû

îáèòàåìûìè

ïëàíå­òàìè.

Ìîæíî

äóìàòü, ÷òî è

ïåðåä

äðóãèìè

öèâèëèçà­öèÿìè,

äîñòèãøèìè

òàêîãî æå

óðîâíÿ

ðàçâèòèÿ,

êàê íàøà,

âñòàë òîò æå

âîïðîñ—êàê

óñòàíîâèòü

ðàäèî­ñâÿçü ñ

äðóãèìè

ðàçóìíûìè

îáèòàòåëÿìè

Âñåëåííîé?

Êòî çíàåò,

áûòü ìîæåò, è

ñåé÷àñ â

íàïðàâëåíèè

íàøåãî

Ñîëíöà

êòî-òî

ïîñûëàåò

ðàäèîñèãíàëû

èç ãëó­áèí

çâåçäíîãî

ìèðà —

ñèãíàëû, íà

êîòîðûå ïîêà

÷åëî­âå÷åñòâî

îòâå÷àëî

ìîë÷àíèåì!

Íà êàêîé æå

äëèíå ãîäíû

ñêîðåå âñåãî

âåäåòñÿ ýòà

ïåðåäà÷à?

Íåâåäîìûå

íàì

ðàçóìíûå

ñóùåñòâà

æèâóò íà

ïëà­íåòå,

îêðóæåííîé

àòìîñôåðîé.

Çíà÷èò, è

îíè,

âåðîÿòíî,

ìîãóò

ðàäèðîâàòü â

êîñìîñ

òîëüêî

ñêâîçü

óçêîå

«ðà­äèîîêíî»

èõ

àòìîñôåðû.

Çíà÷èò,

âîçìîæíûé

äèàïà­çîí

ðàäèîâîëí

äëÿ

«ìåæçâåçäíîé»

ðàäèîñâÿçè,

ñêîðåå

âñåãî,

îãðàíè÷èâàåòñÿ

äëèíàìè îò

íåñêîëüêèõ

ñàíòè­ìåòðîâ

äî 30 ì.

Êîñìè÷åñêèå

åñòåñòâåííûå

èñòî÷íèêè

ðàäèîâîëí,

êàê óæå

èçâåñòíî

÷èòàòåëþ,

âåäóò

ïîñòî­ÿííóþ

èíòåíñèâíóþ

«ðàäèîïåðåäà÷ó»

íà âîëíàõ

ìåò­ðîâîãî

äèàïàçîíà.

×òîáû îíà íå

ñîçäàâàëà

äîñàäíûå

ïîìåõè,

ðàäèîñâÿçü

îáèòàåìûõ

ìèðîâ

ðàçóìíî

âåñòè ïà

äëèíàõ âîëí

êîðî÷å 50 ñì.

Íî î÷åíü

êîðîòêèå

ðàäèîâîëíû, â

íåñêîëüêî

ñàíòèìåòðîâ,

îïÿòü

íåïðè­ãîäíû —

âåäü

òåïëîâîå

ðàäèîèçëó÷åíèå

ïëàíåò

ñîâåð­øàåòñÿ

èìåííî íà

òàêèõ

âîëíàõ, è îíî

áóäåò

«ãëó­øèòü»

èñêóññòâåííóþ

ðàäèîñâÿçü.

È âîò

Ìîððèñîíó è

Êîêêîíè

ïðèõîäèò â

ãîëîâó

áëåñòÿùàÿ

ìûñëü.

Ðàäèîñâÿçü

íàäî âåñòè

íà âîëíàõ,

áëèçêèõ ê 21

ñì, êîòîðûå

èçëó÷àåò

ìåæçâåçäíûé

âîäîðîä. Âåäü

ðàçóìíûå

îáèòàòåëè

äðóãèõ

ïëàíåò

äîëæíû

ïîíèìàòü

îãðîìíóþ

ðîëü

ìåæçâåçäíîãî

âîäîðîäà â

èçó÷åíèè

Âñåëåííîé.

Çíà÷èò, è ó

íèõ äîëæíà

áûòü ìîùíàÿ

ðàäèîàïïàðàòóðà,

ðàáîòàþùàÿ

èìåííî íà

ýòîé âîëíå.

Òàê êàê

âîäîðîä—ñàìûé

ðàñïðîñòðàíåííûé

ýëåìåíò â

íàáëþäàåìîé

íàìè ÷àñòè

âñåëåííîé,

òî åãî

èçëó÷åíèå

íà âîëíå

äëèíîé 21 ñì

ìîæåò

ðàññìàòðèâàòüñÿ

êàê íåêèé

ïðèðîäíûé,

«êîñ­ìè÷åñêèé»

ýòàëîí äëèí.

Çíà÷èò,

âåðîÿòíåå

âñåãî ïðèåì

ðàäèîñèãíàëîâ

ñ äðóãèõ

îáèòàåìûõ

ïëàíåò íàäî

âåñòè íà

âîëíå äëèíîé

21 ñì.

Òðóäíî,

êîíå÷íî,

ïðåäñêàçàòü,

êàêîé øèôð

áóäåò ñêðûò

â ýòèõ

ñèãíàëàõ.

Íàäî äóìàòü,

÷òî íàøè

äàëåêèå

«áðàòüÿ ïî

êîñìîñó»

âîñïîëüçóþòñÿ

óíèâåðñàëüíûì

ÿçûêîì âñåõ

ìûñëÿùèõ

ñóùåñòâ—ÿçûêîì

ìà­òåìàòèêè.

Ìîæåò áûòü,

èõ ñèãíàëû

áóäóò

äàâàòü

ïî­ñëåäîâàòåëüíîñòü

öèôð 1, 2, 3... Èëè

îíè

ïåðåäàäóò

÷åðåç

áåçäíû

êîñìîñà

øèôðîâàííîå

çíà÷åíèå

òàêîãî

çàìå÷àòåëüíîãî

÷èñëà, êàê p.

Âî âñÿêîì

ñëó÷àå

èñ­êóññòâåííûå

ðàäèîñèãíàëû

íà âîëíå 21 ñì

ìîæíî áó­äåò

îòëè÷èòü îò

åñòåñòâåííûõ.

Â

÷àñòíîñòè,

òàê êàê

ðàäèîïåðåäàò÷èê

óñòàíîâëåí

ê à ïëàíåòå è

âìåñòå ñ íåé

îáðàùàåòñÿ

âîêðóã

çâåçäû, òî

áëàãîäàðÿ

ýôôåêòó

Äîïëåðà

èñêóññòâåííûå

ðàäèîñèãíàëû

äîëæíû

ïåðèî­äè÷åñêè

ìåíÿòü ñâîþ

÷àñòîòó.

Ïðîåêò

Ìîððèñîíà è

Êîêêîíè

âûçâàë â

ñðåäå

àñòðîíîìîâ

îãðîìíûé

èíòåðåñ. Ñ

êîíöà 1960 ãîäà â

Íàöèîíàëüíîé

ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêîé

îáñåðâàòîðèè

ÑØÀ Ôðàíê

Äðåéê íà÷àë

ñèñòåìàòè÷åñêèå

«ïðîñëó­øèâàíèÿ»

íåêîòîðûõ

çâåçä ñ öåëüþ

îáíàðóæèòü

èñ­êóññòâåííûå

ðàäèîñèãíàëû.

Äëÿ íà÷àëà

áûëè

âûáðà­íû äâå

çâåçäû,

âåñüìà

ïîõîæèå íà

Ñîëíöå. Ýòî

Òàó èç

ñîçâåçäèÿ

Êèòà è

Ýïñèëîí èç

ñîçâåçäèÿ

Ýðèäàíà. Äî

êàæäîé èç

íèõ îêîëî

îäèííàäöàòè

ñâåòîâûõ

ëåò.

Ïðîñëóøèâàíèå

âåëîñü íà

ðàäèîòåëåñêîïå

ñ äèàìåò­ðîì

çåðêàëà 26 ì.

Êîñìîñ

áåçìîëâñòâîâàë.

Âïðî÷åì,

íàäåÿòüñÿ

íà áû­ñòðûé

óñïåõ áûëî

áû ñëèøêîì

íàèâíî.

Ïðîéäóò ãîëû,

à ìîæåò áûòü,

ìíîãèå

äåñÿòèëåòèÿ,

ïðåæäå ÷åì

óäàñòñÿ

ïðèíÿòü

èñêóññòâåííûå

ðàäèîïåðåäà÷è

èç ãëó­áèí

Âñåëåííîé.

Äà è

ðàñøèôðîâàâ

ýòè ñèãíàëû

è ïî­ñëàâ â

îòâåò ñâîè,

ìû íå ìîæåì

îæèäàòü

áûñòðîãî,

«îïåðàòèâíîãî»

ðàçãîâîðà.

Íàøè

âîïðîñû è èõ

îòâåòû

áóäóò

ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ

ñî ñêîðîñòüþ

ñïåòà, à ýòî

çíà÷èò, ÷òî

îò ïîñûëêè

âîïðîñà äî

ïîëó÷åíèÿ

îòâåòà

ïðîéäóò

äåñÿòèëåòèÿ!

Ê ñîæàëåíèþ,

óñêîðèòü

ðàçãî­âîð

íåâîçìîæíî —

â ïðèðîäå íåò

íè÷åãî

áûñòðåå

ðàäèîâîëí,

Ñ 1967 ãîäà

ïîèñêè

ðàäèîñèãíàëîâ

îò

èíîïëàíåòÿí

íà÷àëèñü è â

íàøåé

ñòðàíå. Ýòè

ðàáîòû

âåäóòñÿ ïîä

ðóêîâîäñòâîì

èçâåñòíîãî

ñîâåòñêîãî

ó÷åíîãî

÷ëåíà-êîððåñïîíäåíòà

ÀÍ ÑÑÑÐ Â. Ñ.

Òðîèöêîãî. Â

íàñòî­ÿùåå

âðåìÿ íà

âñåíàïðàâëåííûõ

(à íå íà

ïàðàáîëè÷å­ñêèõ)

ðàäèîòåëåñêîïàõ

âåäåòñÿ

ïðèåì

ðàäèîñèãíàëîâ

â äèàïàçîíå

îò 3 äî 60 ñì.

Îäíîâðåìåííî

ïîäîáíûå

íàáëþäåíèÿ

ïðîâîäÿòñÿ è

â äðóãèõ

ìåñòàõ

Ñîâåòñ­êîãî

Ñîþçà. Åñëè

íà âñåõ

ýòèõ

äàëåêèõ äðóã

îò äðóãà

ðàäèîòåëåñêîïàõ

îäíîâðåìåííî

áóäóò

ïðèíÿòû

çàãà­äî÷íûå

«âñïëåñêè»

ðàäèîèçëó÷åíèÿ,

åñòü

îñíîâàíèÿ

ñ÷èòàòü, ÷òî

ïðèíÿòû

ðàäèîñèãíàëû

(èëè êàêèå-òî

ðàäèîïîìåõè)

èç êîñìîñà.

Ïîêà ÷òî è ýòè ýêñïåðèìåíòû íå ïðèâåëè ê æåëàí­íîìó ðåçóëüòàòó, õîòÿ îáíàðóæåíî íîâîå ÿâëåíèå— âñïëåñêè ðàäèîèçëó÷åíèÿ åñòåñòâåííîãî ïðîèñõîæäå­íèÿ, ïðèõîäÿùèå íà Çåìëþ èç áëèæíåãî êîñìîñà.

Êðóïíåéøèé â ìèðå êîëüöåâîé 600-ìåòðîâûé ðà­äèîòåëåñêîï Ñïåöèàëüíîé àñòðîôèçè÷åñêîé îáñåðâàòî­ðèè ÀÍ ÑÑÑÐ óæå ñ ñàìîãî íà÷àëà ñâîåé ðàáîòû âêëþ÷èëñÿ â ïîèñêè êîñìè÷åñêèõ ðàäèîñèãíàëîâ èñ­êóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ.

 ÑØÀ

îáñóæäàåòñÿ

ïðîåêò

«Öèêëîï»,

ðåàëèçó­åìûé

ñ ïîìîùüþ

Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî

öåíòðà ÍÀÑÀ

(Íàöèîíàëüíîå

óïðàâëåíèå

ïî

àñòðîíàâòèêå

è

èññëåäîâàíèþ

êîñìè÷åñêîãî

ïðîñòðàíñòâà).

Ïî ïðî­åêòó

«Öèêëîï»

ñèñòåìà äëÿ

ïðèåìà

ðàäèîñèãíàëîâ

îò

èíîïëàíåòÿí

ñîñòîèò èç

òûñÿ÷è

ðàäèîòåëåñêîïîâ,

óñòàíîâëåííûõ

íà

ðàññòîÿíèè 15

êì äðóã îò

äðóãà II

ðàáîòàþùèõ

ñîâìåñòíî. Â

ñóùíîñòè,

ýòà

ñèñòåìà

ðàäèîòåëåñêîïîâ

ïîäîáíà

îäíîìó

èñïîëèíñêîìó

ïàðà­áîëè÷åñêîìó

ðàäèîòåëåñêîïó

ñ ïëîùàäüþ

çåðêàëà 20

êâàäðàòíûõ

êèëîìåòðîâ!

Ïðîåêò

«Öèêëîï»

ïðåäïîëà­ãàåòñÿ

ðåàëèçîâàòü

â òå÷åíèå

áëèæàéøèõ 10—20

ëåò. Òàêèå

Ñðîêè íå

äîëæíû

êàçàòüñÿ

÷ðåçìåðíûìè,

òàê êàê

ñòîèìîñòü

íàìå÷àåìîãî

ñîîðóæåíèÿ

ïîèñòèíå

àñòðîíîìè÷åñêàÿ

— íå ìåíåå 10

ìèëëèàðäîâ

äîëëàðîâ!

Åñëè

ñèñòåìà

«Öèêëîï»

ñòàíåò

ðåàëüíîñòüþ,

óäàñòñÿ â

ïðèíöèïå

ïðèíèìàòü

èñêóññòâåííûå

ðàäèî­ñèãíàëû

â ðàäèóñå 1000

ñâåòîâûõ ë

åò. Â òàêîì

îãðîì­

íîì îáúåìå

êîñìè÷åñêîãî

ïðîñòðàíñòâà

ñîäåðæè

òñÿ ñâ

ûøå ìèëë

èîíà

ïîäîáíûõ

çâåçä, ÷àñòü

êîòîðûõ,

âîçìîæíî,

îêðóæåíà

îáèòàåìûìè

ïëàíåòàìè.

×óâñò­

â

èòåëüíîñòü

ñèñòåìû

«Öèêëîï»

ïîðàçèòåëüíà.

Åñëè áû

âîêðóã

áëèæàéøåé ê

íàì çâåçäû

Àëüôà

Öåíòàâðà

îáðàùàëàñü

ïëàíåòà,

ïîäîáíàÿ

Çåìëå (ñ

òàêèì æå

óðîâíåì

ðàçâèòèÿ

ðàäèîòåõíèêè),

òî ñè

ñòåìà «

Öèêëîï» áûëà

áû ñïîñîáíà

óëîâèòü

ðàäèîïåðåäà÷è,

ïðî­âîäèìûå

äðóãà

îáèòàòåëÿìè

ýòîé

ïëàíåòû!

Ïîêà ïðîåêò

«Öèêëîï» íå

îñóùåñòâëåí,

ãðóïïà

àìåðèêàíñêèõ

ðàäèîàñòðîíîìîâ

ïûòàåòñÿ

ïðèíÿòü

ðà­äèîñèãíàëû

ïðèìåðíî îò 500

áëèæàéøèõ

çâåçä (â радиусе до 80 световых лет).

Прием ведется на 100метровом параболическом радиотелескопе, одном из крупнейших

в мире.

Предпринята и первая попытка активной радиосвязи с инопланетянами. Как уже

говорилось, 300метровый радиотелескоп в Аресибо может работать как радиолокатор

на волне 10 см, причем его сигнал (с помощью радиотелескопов, подобных

земным!)может быть уловлен в пределах всей нашей Галактики.

16 ноября 1974 года, когда состоялось официальное открытие радиообсерватории

в Аресибо, гигантский радиолокатор послал шифрованное радиосообщение к

инопланетянам. В этом сообщении в двоичной системе счисления закодированы

важнейшие сведения о Земле и ее обитателях. Сигнал послан на шаровое звездное

скопление в созвездии Геркулеса, содержащее около 30000 звезд. Если хотя бы

около одной из этих звезд есть высокоразвитая цивилизация , способная

принять и расшифровать сигнал, ответ на него мы получим не ранее, чем через

48000 лет — так далеки от нас эти звезды!

И все таки жажда общения со внеземным Разумом так сильна, что все технические

и временные трудности кажутся преодолимыми. К тому же разумные наши собратья

могут оказаться и по соседству с нами.

10. Заключение.

А с чего все таки началась радиоастрономия!? А началось все с того, что

американский радиоинженер Карл Янский в декабре 1931г. Обнаружил какие-то

странные радиошумы, мешавшие передаче на волне 14,7 м. Выяснилось, что

источником радиопомех было радиоизлучение Млечного Пути.

Во время второй мировой войны радиолокаторы широко вошли в практику и были

приняты на вооружение всех армий. В 1943г. Советские академики Л.И.

Мандельштам и И.Д. Папалекси теоретически обосновали возможность радиолокации

Луны, что и было осуществлено три года спустя. В после военные годы прогресс

радиоастрономии приобрел бурный, почти взрывной характер.

Вслед за радиолокацией метеоров (1945) и Венеры (1958) последовала

радиолокация Юпитера (1963) и Меркурия (1963). В 1946г. На волне длиной 4,7 м

был открыт мощный космический источник радиоизлучения в созвездии Лебедя. Еще

годом раньше голландский астрофизик Ван Де Хюлст теоретически обосновал

возможность космического излучения на волне длиной 21 см, которое было

обнаружено в 1951г. Радиоизлучение Солнца на волне длиной 18,7 м, открытое

еще в 1947г., стало одним из важных явлений, характеризующих физическую

природу центрального тела Солнечной системы.

Современные радиотелескопы принимают космические радиоволны в шести

диапазонах — от субмиллимитрового (длина волны меньше миллиметра) до

декаметрового (длина волны более десяти метров). Земная атмосфера пропускает

радиоволны в диапазонах от 1, 4 и 8 мм и в интервале от 1 см до 20 м. Иначе

говоря, наибольшая пропускаемая атмосферой длина радиоволны в 20000 раз

больше наименьшей. Между тем в оптическом диапазоне аналогичное отношение

крайних длин электромагнитных волн близко к двум. Таким образом, в этом

смысле «радиоокно» в 10000 раз шире оптического «окна».

Для приема космического радиоизлучения имеются различные типы

радиотелескопов. Некоторые из них напоминают рефлекторы. В таких

радиотелескопах радиоволны собирает металлическое вогнутое зеркало, иногда

решетчатое. Как и рефлекторов поверхность его имеет параболическую форму.

Зеркало концентрирует радиоволны на маленькой дипольной антенне, облучая ее.

По этой причине приемная антенна в радиотелескопах называется облучателем.

Меняя облучатель можно вести радиоприем на разных длинах волн. Возникающие в

облучателе токи передаются на приемное устройство и там исследуются.

У описанных радиотелескопов применяются два типа установок азимутная и

параллактическая. В отличие от рефлекторов, зеркала радиотелескопов имеют

очень большие размеры — метры и даже десятки метров. Один из самых больших

радиотелескопов с подвижной антенной имеется в Радиоастрономическом институте

им. Планка (Германия). Поперечник его зеркала равен 100 м. Еще больше

неподвижный радиотелескоп на острове Пуэрто-Рико. Его зеркало сделано из

кратера потухшего вулкана, оно имеет поперечник 305 м и занимает площадь

более 7 га! В фокусе зеркала на высоте 135 м при помощи специальных стальных

мачт укреплена гондола с облучателями. Гондола может перемещаться над

зеркалом и потому принимать излучение с достаточно большой зоны неба.

«Ратан-600»— радиоастрономический телескоп Академии наук СССР. Он состоит из 895

отдельных зеркал общей площадью 10000 м2, которые установлены по

окружности диаметром 600 м. Специальное устройство из отдельных зеркал

позволяет формулировать параболическую поверхность, которая фокусирует

космическое радиоизлучение на небольшом облучателе. «Ратан-600» может принимать

радиоволны в диапазоне от 8 мм до 30 см.

В радиоастрономии широко применяется давно известный в физике принцип

интерференции, т.е. сложение электромагнитных волн с разными фазами.

Радиоастрономия позволила исследовать радиоизлучение отдельных космических тел,

а также изучить спиральное строение Галактики. Кроме того, радиоастрономы

зафиксировали поразительно малые потоки энергии. Например, за всю полувековую

историю радиоастрономии на волне длиной 21 см принято энергии 10-7.

Использованная лèòåðàòóðà.

1. Äåòñêàÿ ýíöèêëîïåäèÿ. Èçäàòåëüñòâî «Просвещение»

2. Çàíèìàòåëüíî îá àñòðàíîìèè. Èçäàòåëüñòâî ÖÊ ÂËÊÑÌ «Ìîëîäàÿ ãâàðäèÿ».

3. Àñòðîíîìû íàáëþäàþò. Èçäàòåëüñòâî «Íàóêà».

4. «Ñîâåòñêàÿ Ýíöèêëîïåäèÿ».

5. Ïàðîëü-ÁÒÀ Èçäàòåëüñòâî «Äåòñêàÿ ëèòåðàòóðà».

6. Астрономия в ее развитии. Издательство «Просвещение»