Уолтер Левин - Глазами физика. От края радуги к границе времени
Как я уже говорил, запуск аэростата – дело весьма дорогостоящее. Сами аэростаты огромные. Самый большой из них (в то время самый большой в мире и, вполне может быть, по-прежнему самой большой из всех когда-либо запущенных) имел объем около полутора миллионов кубометров; когда он летал на высоте 44 километра в полностью надутом состоянии, его диаметр превышал 70 метров. Аэростаты изготавливались из очень легкого полиэтилена, тоньше папиросной бумаги. Если такой шар прикасался во время запуска к земле, он рвался. Эти гигантские и очень красивые воздушные шары весили более 300 килограммов. Мы обычно имели дублирующие шары стоимостью 100 тысяч долларов каждый – и это, заметьте, было сорок лет назад, когда такие деньги были действительно большими.
Изготавливались аэростаты на огромных заводах. Клинья, секции шара, внешне похожие на дольки мандарина, производились отдельно, а затем соединялись с помощью термосклеивания. Склейку производитель доверял исключительно женщинам, потому что, по его словам, мужчины для такой работы не годятся: они слишком нетерпеливы и делают чересчур много ошибок. Кроме того, нам нужно было доставить в Австралию гелий для надувания аэростатов, а он обходился почти в 80 тысяч долларов на аэростат. Короче говоря, по нынешним ценам мы платили более 700 тысяч долларов за один воздушный шар и гелий для него – и это не учитывая затрат на аэростат-дублер и нашу транспортировку, жилье и питание. А ведь мы, как ни странно, пытались раскрыть тайны дальнего космоса, забираясь в самый центр австралийской пустыни, и к тому же всецело зависели от погодных условий. Я еще не рассказал вам о Джеке, что непременно сделаю позже.
Впрочем, по сравнению с телескопами аэростаты были еще дешевы. Чтобы построить телескоп, чрезвычайно сложный аппарат весом около тонны, требовалось почти два года и миллион долларов – 4 миллиона в нынешних деньгах. У нас никогда не хватало средств на два телескопа одновременно. И если мы теряли телескоп – а такое с нашей группой случалось дважды, – нам приходилось откладывать наблюдения в лучшем случае на два года. И мы не могли начать строить новый телескоп, не получив финансирования. Так что потеря оборудования была настоящей катастрофой. И не только для меня лично, отнюдь нет. У моих аспирантов тоже возникали большие проблемы. Они активно занимались созданием телескопов, ведь их диссертации базировались на результатах наших наблюдений, а значит, и на этих аппаратах. Можно сказать, их ученые степени двигались вверх и вверх вместе с нашими аэростатами.
Как я уже говорил, мы очень зависели от погоды. В стратосфере гуляют сильные ветры, примерно полгода дующие с востока на запад со скоростью до 160 километров в час, и еще полгода с запада на восток. Два раза в год эти ветры меняют направление на обратное – мы называем это разворотами, – и тогда их скорость на высоте 44 километра резко снижается, что позволяло нам проводить наблюдения в течение многих часов. Таким образом, мы должны были находиться в месте, где могли измерить скорость ветров и начать запуск именно на этапе разворота. Мы через день исследовали атмосферу с помощью метеозондов, которые отслеживались посредством радара. В большинстве случаев они лопались, поднявшись вверх километров на сорок. Но предсказывать поведение атмосферы – вовсе не то же самое, что катать по желобу металлические шарики во время лабораторной демонстрации. Атмосфера несравненно более сложна и непредсказуема, а ведь буквально все, что мы делали, в огромной мере зависело от правильности прогнозов.
Впрочем, это еще не все. На высоте 10–20 километров находится слой атмосферы, называемый тропопаузой; там очень холодно – минус 50 °C, – от этого наши аэростаты становились очень ломкими. Там также были сильные потоки ветра, которые мощно ударяли в шар, отчего он запросто мог лопнуть. И вообще очень многое в нашем деле могло пойти не так, как ожидалось. Однажды мой аэростат сдуло в море – и конец телескопу. Девять месяцев спустя обломки очень дорогого экспериментального оборудования были найдены на пляже в Новой Зеландии. Чудом, с помощью компании Kodak, мы смогли извлечь данные, записанные прибором на пленку.
Мы готовились к запускам снова, и снова, и снова, и все же, как я всегда говорил, как ни старайся, без доли везения не обойтись. Иногда везения требовалось много. Мы должны были доставить оборудование на станцию, расположенную, как правило, очень далеко. Затем мы проверяли телескоп, калибровали приборы и убеждались, что все нормально работает. Далее нам надо было прикрепить телескоп к парашюту, который затем крепился к аэростату. Проведение всех тестов на пусковой площадке и подготовка аэростата к полету порой занимали около трех недель, а за это время вполне могли измениться погодные условия. И нам не оставалось ничего другого, как сидеть и ждать, поддерживая оборудование в рабочем состоянии. Хорошо еще, что Элис-Спрингс – фантастический город в пустыне в самом сердце Австралии. В нем и впрямь создавалось впечатление, что ты находишься в середине пустоты. Однако небо было очень ясным, а ранние утра, когда мы пытались произвести запуск, невероятно зрелищными: ночное небо прямо на наших глазах приобретало предрассветный синий оттенок, а когда вставало Солнце, небо и пустыня окрашивались в яркие розовые и оранжевые цвета.
После того как мы были готовы начинать, нам следовало дождаться ветра скоростью около 5 километров в час, стабильно дующего в нужном направлении в течение как минимум трех-четырех часов – именно столько времени требуется на то, чтобы оторвать аэростат от земли (на одно только надувание уходило два часа). Поэтому мы в основном производили запуск на рассвете, когда ветер был наиболее слаб. Но нередко случалось, что наш прогноз оказывался неверным, и нам опять приходилось ждать, ждать и ждать подходящей погоды.
Однажды, как раз посередине запуска в Милдьюре – мы даже еще не начали надувать шар, – вопреки прогнозу метеорологов, поднялся сильный ветер. Аэростат порвался, но, слава богу, телескоп уцелел! Вся наша подготовка, а с ней и 200 тысяч долларов, улетучились в считаные секунды. И нам ничего не оставалось, как ждать лучшей погоды и проверять запасной аэростат с нуля. Так что всякое бывало.
Неудачи порой просто преследовали нас. Во время моей последней экспедиции в Элис-Спрингс мы потеряли два аэростата прямо при запуске, потому что команда допустила несколько очень серьезных ошибок. Та экспедиция вообще оказалась провальной, но, по крайней мере, телескоп уцелел. Он так и не оторвался от земли. А во время моей последней экспедиции (в 1980 году) в Палестину, в Техасе, восемь часов полета прошли вполне успешно, но когда мы с помощью радиокоманды прекратили полет, то лишились телескопа, потому что не открылся парашют.
Сегодня запуски аэростатов по-прежнему сопряжены с риском. Во время одной попытки запуска, предпринятой НАСА в том же Элис-Спрингсе в апреле 2010 года, что-то пошло не так, и шар лопнул при попытке взлететь, уничтожив оборудование стоимостью в миллионы долларов и чуть не покалечив людей, наблюдавших за процессом. Вы можете увидеть это по адресу: www.physorg.com/news191742850.html.
За много лет исследований я запустил около двадцати аэростатов. Только пять из них дали сбой во время запуска или не поднялись до нужной высоты (должно быть, помешала утечка гелия). Это считается довольно хорошим показателем успеха – 75 процентов.
За несколько месяцев до приезда на пусковую площадку мы обычно тестировали экспериментальное оборудование в городе Уилмингтон, штат Массачусетс. Мы помещали телескоп в вакуумную камеру и понижали давление воздуха до уровня, который будет на высоте, то есть почти до трех тысячных от одной атмосферы. Затем мы охлаждали телескоп до – 50 °C и включали оборудование – все детекторы рентгеновского излучения – и на протяжении двадцати четырех часов подряд каждые двадцать минут по десять секунд отслеживали рентгеновские лучи из радиоактивного источника. Некоторые телескопы наших конкурентов – да-да, мы действительно относились к другим командам, занимавшимся такими же исследованиями, как к конкурентам, – иногда давали сбой из-за разрядки аккумуляторов при низких температурах, а то и вовсе не работали. Но с нами такого никогда не случалось, потому что мы очень тщательно тестировали оборудование. Если на этапе тестирования выяснялось, что аккумуляторы плохо держат заряд, мы разбирались, как при необходимости исправить ситуацию и сохранить энергию.
Была еще проблема коронного разряда – искрения высоковольтных проводов. Некоторое наше оборудование работало на очень высоком напряжении, а сильно разреженный воздух, давление в котором очень низкое, – идеальная среда для искрения проводов. Помните о жужжании, издаваемом высоковольтными линиями передач, о нем я упоминал в главе 7? Это и есть коронный разряд. Каждый физик-экспериментатор, имеющий дело с высоким напряжением, знает о вероятности коронного разряда. Я показываю примеры этих искр на своих лекциях. Там коронный разряд – зрелище красивое и веселое, но на огромной высоте в разреженном воздухе это настоящая катастрофа.
