Когда физики в цене - Ирина Львовна Радунская
ЧЕРНАЯ ЛУНА
Но это были лишь домыслы. Вполне научные, подкрепленные расчетами и земным опытом, но все же домыслы, претендующие на ранг гипотез. Убедить в их истинности могли лишь объективные измерения. Наши радиоастрономы решили «прощупать» Луну вглубь и точно измерить температурные режимы в различных слоях лунной почвы. В этом они видели ключ к опознанию лунного вещества.
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 см).
Под Горьким, на обрывистом берегу Волги, в местечке Зимёнки, под руководством В. С. Троицкого, одного из ведущих советских радиоастрономов, с 1953 года началось строительство радиотелескопов, рассчитанных на различные длины радиоволн. В Москве, в Физическом институте имени Лебедева АН СССР, под руководством А. Е. Саломоновича строился огромный радиотелескоп для приема радиоволны длиной 0,8 см. 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 не только радиоизлучение Луны, но и так называемый космический фон — радиоволны, приходящие из глубин Вселенной, а также радиоволны, излучаемые поверхностью Земли. И это паразитное радиоизлучение 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 отдаленного дерева сквозь шум леса при сильном ветре. — Так обрисовал трудность задачи Троицкий. — Поэтому ошибки измерений достигали 20 процентов. Мы же могли себе позволить 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. Они решили создать на Земле рядом с телескопом искусственную Луну, которая помогла бы корректировать измерения радиоизлучения, принимаемого от естественной Луны.
…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.
Летом 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 был водружен черный пятиметровый диск — искусственная Луна № 1. Предназначалась она для измерения радиоизлучения на волнах в 1,6 см и 3,2 см. Ближе к морю на расстоянии 200 метров от радиотелескопа была установлена искусственная Луна № 2, предназначенная для работы на волне 10 см.
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 Ц. от нее. Затем вся процедура повторялась. Много раз в день. Каждый день в течение месяца, а потом второй и третий месяц.
УРАВНЕНИЕ СО МНОГИМИ НЕИЗВЕСТНЫМИ
Вы спросите: в чем смысл этой процедуры? А в том, что она помогает решить своего рода уравнение с двумя неизвестными, где X — радиоизлучение Луны, а У — космический и «земной» фон радиоизлучений. Сигнал от искусственной Луны известен, а главное, известно, что помехи при приеме сигналов искусственной и естественной Луны почти одинаковы. Сравнивая оба сигнала, можно точно учесть эти помехи и таким путем надежно определить собственное радиоизлучение Луны.
Однако прошло немало времени, прежде чем так просто объясняемый метод принес результаты. Было опробовано несколько искусственных лун. Это были и просто куски листового алюминия или железа размером в 30–40 метров, выложенные на склоне оврага в Зимёнках. Это были 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 то, что нужно.
Тщательный анализ показал, что металлический двойник Луны не пригоден. Наряду с собственным 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 от него в антенну радиотелескопа. От металлической Луны пришлось отказаться. Но и черная Луна тоже не обеспечивала однозначных результатов.
Долгое время задача казалась неразрешимой. Лишь после сопоставления большого числа наблюдений удалось установить, что причина кроется в диффракции — в огибании радиоволнами края искусственной Луны. Первоначально исследователи полагали, что в антенну попадает только та часть космического фона, которая минует черный диск. Они не учитывали, что космическое и земное радиоизлучение 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.
Так ученые столкнулись с непредвиденным осложнением. Вначале, когда только был задуман опыт с двойником Луны, они считали, что им предстоит решить простое уравнение лишь с двумя неизвестными. А оказалось, У скрывал в себе сразу несколько неизвестных величин. Как же выйти из положения?
Для выяснения влияния диффракции, для определения той доли, которую она вносит в общее радиоизлучение, горьковчане придумали остроумный способ. Они решили заменить диск отверстием в большой
