Радиотехника и космос

нелегко. Крайне слабые, отраженные от Венеры радиоволны маскировались

собственными шумами приемной аппаратуры. Только электронные вычислительные

машины после почти годовой обработки наблюдений наконец доказали, что

радиолокатор все-таки принял очень слабое радиоэхо от Венеры. После первого

успеха радиолокация Венеры была повторена еще несколько раз.

Радиоэхо от Венеры получилось в 10 миллионов раз более слабым, чем

радиоэхо от Луны. Но радиолокаторы его все-таки поймали—таков прогресс

радиотехники за какие-нибудь двенадцать лет.

Гораздо более уверенно и с лучшими результатами провели радиолокацию

Венеры в апреле 1961 года советские ученые. По их данным удалось уточнить

величину астрономической единицы. Оказалось, что Солнце на 95 300 км дальше

от Земли, чем думали до тех пор, и астрономическая единица равна

14959930001. Ошибка в этом измерении не превышает 2000 км в ту или другую

сторону, что по отношению к измеренному расстоянию составляет всего лишь

тысячные доли процента!

Теперь величину астрономической единицы знают еще точнее, что

позволяет с меньшими ошибками вычислять траектории космических ракет, а это

имеет большое значение для межпланетных путешествий.

Солнце для радиолокатора гораздо более крупная цель, чем Венера. Но

зато Солнце—само мощный источник космических радиоволн. Чтобы эти

радиоволны не «заглушили» радиоэхо, отраженный от Солнца радиосигнал должен

быть по крайней мере в сто раз сильнее сигнала, отраженного от Венеры.

Радиолокация Солнца впервые проводилась так. Передатчик включался с

интервалами в 30 секунд в продолжение 15 минут. Наблюдения начались в

сентябре 1958 года и были продолжены весной 1959 года. При обработке также

пришлось прибегнуть к помощи электронных вычислительных машин. В хорошем

согласии с предварительными расчетами получилось, что радиосигнал,

посланный с Земли, отразился от тех слоев солнечной короны, которые

находятся на расстоянии 1,7 радиуса Солнца от его поверхности.

Еще в 1959 году радиолокация Меркурия показала, что сутки на этой

планете близки к 59 земным суткам, то есть Меркурий не обращен всегда к

Солнцу одной стороной, как считалось до этого. Радиолокаторы выяснили

также, что сутки на Венере в 243 раза длиннее земных, причем Венера

вращается в направлении с востока на запад, то есть в сторону, обратную

вращению всех остальных планет.

Радиолуч сквозь облака Венеры «прощупал» ее рельеф и установил

существование на Венере кратеров, подобных лунным. Радиолокация уточнила

данные о рельефе Марса. Но самое, пожалуй, удивительное было достигнуто в

метеорной астрономии.

8.Метеоры наблюдают днем.

Звездная ночь. В невообразимой дали тихо сияют тысячи солнц. И вдруг

как будто одна из звезд сорвалась и полетела, оставляя на небе узенькую

светящуюся полоску. Все явление обычно занимает доли секунды, реже

несколько секунд.

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 зарегистрировали радиоэхо от сотен метеоров, большинство

которых оставалось невидимым.

С тех пор радиолокационные наблюдения метеоров прочно вошли в практику

работы многих обсерваторий. Ни туман, ни дождь, ни ослепительное дневное

сияние Солнца не могут помешать радиолокаторам «нащупывать» невидимые

«падающие звезды». Они уверенно фиксируют как спорадические метеоры, то

есть те метеоры, которые не связаны с каким-нибудь определенным метеорным

потоком, таки и невидимые «звездные дожди».

9.В поисках внеземных цивилизаций.

Вряд ли есть другая научная проблема, которая вызывала бы такой жгучий

интерес и такие жаркие споры, как проблема связи с внеземными

цивилизациями. Литература по этой проблеме уже насчитывает многие тысячи

наименований. Созываются научные конференции и симпозиумы, налаживается

международное сотрудничество ученых, ведутся экспериментальные

исследования. По меткому выражению Станислава Лема, проблема связи с

внеземными цивилизациями подобна игрушечной матрешке—она содержит в себе

проблематику всех научных дисциплин.

Одним из возможных каналов связи с разумными обитателями, по-видимому,

может быть прием радиосигналов от высокоразвитых внеземных цивилизаций. При

современном уровне радиотехники возможна также посылка сигналов с Земли

далеким «братьям по разуму».

В конце 1959 года два известных зарубежных ученых Моррисон и Коккони

выступили с проектом установления радиосвязи с обитателями других планет.

Суть этого проекта заключается в следующем: Внутри невообразимо огромной

сферы радиусом в сотню световых лет заключено около ста тысяч звезд. Среди

них найдутся десятки, а может быть, и сотни таких, которые окружены

обитаемыми планетами. Можно думать, что и перед другими цивилизациями,

достигшими такого же уровня развития, как наша, встал тот же вопрос—как

установить радиосвязь с другими разумными обитателями Вселенной? Кто знает,

быть может, и сейчас в направлении нашего Солнца кто-то посылает

радиосигналы из глубин звездного мира — сигналы, на которые пока

человечество отвечало молчанием! На какой же длине годны скорее всего

ведется эта передача?

Неведомые нам разумные существа живут на планете, окруженной

атмосферой. Значит, и они, вероятно, могут радировать в космос только

сквозь узкое «радиоокно» их атмосферы. Значит, возможный диапазон радиоволн

для «межзвездной» радиосвязи, скорее всего, ограничивается длинами от

нескольких сантиметров до 30 м. Космические естественные источники

радиоволн, как уже известно читателю, ведут постоянную интенсивную

«радиопередачу» на волнах метрового диапазона. Чтобы она не создавала

досадные помехи, радиосвязь обитаемых миров разумно вести па длинах волн

короче 50 см. Но очень короткие радиоволны, в несколько сантиметров, опять

непригодны — ведь тепловое радиоизлучение планет совершается именно на

таких волнах, и оно будет «глушить» искусственную радиосвязь.

И вот Моррисону и Коккони приходит в голову блестящая мысль.

Радиосвязь надо вести на волнах, близких к 21 см, которые излучает

межзвездный водород. Ведь разумные обитатели других планет должны понимать

огромную роль межзвездного водорода в изучении Вселенной. Значит, и у них

должна быть мощная радиоаппаратура, работающая именно на этой волне. Так

как водород—самый распространенный элемент в наблюдаемой нами части

вселенной, то его излучение на волне длиной 21 см может рассматриваться как

некий природный, «космический» эталон длин. Значит, вероятнее всего прием

радиосигналов с других обитаемых планет надо вести на волне длиной 21 см.

Трудно, конечно, предсказать, какой шифр будет скрыт в этих сигналах.

Надо думать, что наши далекие «братья по космосу» воспользуются

универсальным языком всех мыслящих существ—языком математики. Может быть,

их сигналы будут давать последовательность цифр 1, 2, 3... Или они

передадут через бездны космоса шифрованное значение такого замечательного

числа, как p. Во всяком случае искусственные радиосигналы на волне 21 см

можно будет отличить от естественных. В частности, так как радиопередатчик

установлен к а планете и вместе с ней обращается вокруг звезды, то

благодаря эффекту Доплера искусственные радиосигналы должны периодически

менять свою частоту.

Проект Моррисона и Коккони вызвал в среде астрономов огромный интерес.

С конца 1960 года в Национальной радиоастрономической обсерватории США

Франк Дрейк начал систематические «прослушивания» некоторых звезд с целью

обнаружить искусственные радиосигналы. Для начала были выбраны две звезды,

весьма похожие на Солнце. Это Тау из созвездия Кита и Эпсилон из созвездия

Эридана. До каждой из них около одиннадцати световых лет. Прослушивание

велось на радиотелескопе с диаметром зеркала 26 м.

Космос безмолвствовал. Впрочем, надеяться на быстрый успех было бы

слишком наивно. Пройдут голы, а может быть, многие десятилетия, прежде чем

удастся принять искусственные радиопередачи из глубин Вселенной. Да и

расшифровав эти сигналы и послав в ответ свои, мы не можем ожидать

быстрого, «оперативного» разговора. Наши вопросы и их ответы будут

распространяться со скоростью спета, а это значит, что от посылки вопроса

до получения ответа пройдут десятилетия! К сожалению, ускорить разговор

невозможно — в природе нет ничего быстрее радиоволн,

С 1967 года поиски радиосигналов от инопланетян начались и в нашей

стране. Эти работы ведутся под руководством известного советского ученого

члена-корреспондента АН СССР В. С. Троицкого. В настоящее время на

всенаправленных (а не на параболических) радиотелескопах ведется прием

радиосигналов в диапазоне от 3 до 60 см. Одновременно подобные наблюдения

проводятся и в других местах Советского Союза. Если на всех этих далеких

друг от друга радиотелескопах одновременно будут приняты загадочные

«всплески» радиоизлучения, есть основания считать, что приняты радиосигналы

(или какие-то радиопомехи) из космоса.

Пока что и эти эксперименты не привели к желанному результату, хотя

обнаружено новое явление— всплески радиоизлучения естественного

происхождения, приходящие на Землю из ближнего космоса.

Крупнейший в мире кольцевой 600-метровый радиотелескоп Специальной

астрофизической обсерватории АН СССР уже с самого начала своей работы

включился в поиски космических радиосигналов искусственного происхождения.

В США обсуждается проект «Циклоп», реализуемый с помощью Научно-

исследовательского центра НАСА (Национальное управление по астронавтике и

исследованию космического пространства). По проекту «Циклоп» система для

приема радиосигналов от инопланетян состоит из тысячи радиотелескопов,

установленных на расстоянии 15 км друг от друга II работающих совместно. В

сущности, эта система радиотелескопов подобна одному исполинскому

параболическому радиотелескопу с площадью зеркала 20 квадратных километров!

Проект «Циклоп» предполагается реализовать в течение ближайших 10—20 лет.

Такие Сроки не должны казаться чрезмерными, так как стоимость намечаемого

сооружения поистине астрономическая — не менее 10 миллиардов долларов!

Если система «Циклоп» станет реальностью, удастся в принципе принимать

искусственные радиосигналы в радиусе 1000 световых лет. В таком огромном

объеме космического пространства содержится свыше миллиона солнце подобных

звезд, часть которых, возможно, окружена обитаемыми планетами.

Чувствительность системы «Циклоп» поразительна. Если бы вокруг ближайшей к

нам звезды Альфа Центавра обращалась планета, подобная Земле (с таким же

уровнем развития радиотехники), то система «Циклоп» была бы способна

уловить радиопередачи, проводимые друг для друга обитателями этой планеты!

Пока проект «Циклоп» не осуществлен, группа американских

радиоастрономов пытается принять радиосигналы примерно от 500 ближайших

звезд (в 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 литература.

1. Детская энциклопедия. Издательство «Просвещение»

2. Занимательно об астраномии. Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия».

3. Астрономы наблюдают. Издательство «Наука».

4. «Советская Энциклопедия».

5. Пароль-БТА Издательство «Детская литература».

6. Астрономия в ее развитии. Издательство «Просвещение»

Страницы: 1, 2, 3