Человечество достигло таких успехов в астрономии, технике связи, кибернетике, которые создали реальные технические предпосылки для установления связи с разумной жизнью других миров.Академик В. А. Амбарцумян
Радио! Мы привыкли к нему. Оно — неотъемлемая часть нашей жизни, что-то само собой разумеющееся. Но согласимся: для многих из нас знания в области радио — чисто потребительские. Мы знаем, что радио связано с электричеством, что оно невидимо и позволяет связываться без проводов через «пустое место», даже через космос. Что существуют радиоволны разной длины и на них надо настраиваться, вращая соответствующие ручки радиоприемников.
Ну, а если копнуть поглубже? Что мы знаем о физической сущности радио? Отдаем ли мы себе отчет, в какой мере радио «дар природы» и в какой — изобретение человека? Существует ли природное, «дикое радио»? На Земле наше человеческое радио заполнило планету, не встречая препятствий. Но так ли будет обстоять дело, когда мы выйдем в межзвездные просторы? В чем специфика межзвездной радиосвязи?
Эти да и многие другие подобные вопросы стоят того, чтобы разобраться в них.
Давайте же пробежимся сперва по основам радиофизики.
Электрические токи могут взаимодействовать между собой и с магнитами. Переменный ток в одном проводе вызывает переменный ток в другом, с ним не соединенном. Если рядом с проводом махнуть магнитом, в проводе метнется и затихнет электрический ток. Если, наоборот, в проводе на мгновение включить ток, то подвешенный рядом на нитке магнит качнется.
Во всех случаях мы замечаем «воздействие на расстоянии».
Когда два провода или магнит и провод находятся рядом, нам кажется, что это воздействие происходит мгновенно. Но если удалить их друг от друга, то обнаружится, что существует какой-то «посланец», который летит со скоростью триста тысяч километров в секунду и, только долетев до цели, производит воздействие.
Простая аналогия. Спокойная поверхность воды в пруде. Мы стоим на берегу. Вдали плавает щепка. Концом палки мы начинаем болтать в воде туда-сюда. По ее поверхности во все стороны кругами пошли волны. Когда они докатились до щепки, она начала качаться.
Аналогично этому взаимодействие между электрическими токами и магнитами тоже происходит с помощью неких «электромагнитных волн». Никто их никогда не видел. Это, однако, никого не беспокоит, потому что они ведут себя так же, как волны на воде.
Поведение их всегда можно предугадать, а больше ничего и не требуется.
Вселенная во всех направлениях пронизана самыми различными электромагнитными волнами, или, как в науке принято говорить, электромагнитными излучениями.
Откуда они берутся? Источников несколько.
Один из них — тепловое движение частиц вещества. Они несут в себе электрические заряды. Их колебания туда-сюда вызывают электромагнитные волны.
При абсолютном нуле (—273°) нет теплового движения частиц, нет и излучения электромагнитных волн.
При нагревании вещества излучение начинается. Вначале от него расходятся во все стороны слабые, преимущественно длинные волны. При повышении температуры излучение усиливается, в основном за счет увеличения интенсивности все более коротких волн.
По мере укорочения волн очень сильно меняются их свойства. Настолько, что мы долго принимали их за самостоятельные явления природы. А сейчас называем по-разному.
Самые длинные волны, длиной от многих километров до нескольких миллиметров, называются волнами радиодиапазона. Они излучаются всеми нагретыми предметами, невидимы. Даже при слабой интенсивности надежно воспринимаются радиоприемниками. Человек своими органами чувств их, вообще говоря, не ощущает. Но при достаточно большой мощности они могут нагревать тело человека и тогда для него не безвредны.
Волны в сто раз короче миллиметра сильнее излучаются более горячими предметами, называются инфракрасными лучами. Человек их не видит, но хорошо чувствует всем своим телом. Про излучающий их предмет говорят, что от него пышет теплом.
Когда вещество накалится до нескольких сот градусов Цельсия, максимум интенсивности излучения перемещается на волны длиной в десятитысячные доли миллиметра. Эти лучи мы видим. Самые длинноволновые из них мы называем красными. Потом, по мере укорочения, мы воспринимаем их как желтые, зеленые, голубые, вплоть до фиолетовых. Перемешанные между собой, они воспринимаются нами как белый свет.
При температурах в тысячи и десятки тысяч градусов, когда вещество находится уже в состоянии раскаленной плазмы, максимум излучения составляют лучи ультрафиолетовые, невидимые.
При еще более высоких температурах — в сотни тысяч градусов — интенсивно излучаются волны в миллионные доли миллиметра. Это лучи рентгеновского диапазона, а при температурах в миллионы градусов еще более короткие — гамма-лучи.
Во Вселенной, в мире звезд, вещество находится во всех возможных состояниях — твердом, жидком, газообразном и, главным образом, в виде плазмы. Температуры там встречаются любые, почти от абсолютного нуля до миллионов и даже миллиардов градусов. Поэтому «тепловой источник» наполняет Вселенную всеми разновидностями электромагнитных излучений.
Другой важный источник этих излучений связан с природными переменными токами.
Электрический ток — это поток электронов. В нашей земной технике он течет в толще медного провода, стремительно проносится сквозь газ в газосветных трубках рекламы, летит через вакуум в кинескопах телевизоров. В космосе он может мчаться в виде огромных струй прямо в свободном пространстве между звездами.
Электронов там достаточно. Они пришли туда в клочьях звездного вещества, разлетающегося после взрывов сверхновых. Их много в составе космических лучей, неведомо откуда и куда несущихся по Галактике.
Такие электронные потоки могут лететь прямолинейно, равномерно и являться постоянными токами. Иное дело, если встретится магнитное поле, например на их пути окажется звезда. Звезды — шары клубящейся плазмы, а значит, клубящихся электрических токов огромной мощности. Поэтому звезды — источники сильнейших магнитных полей. И космические постоянные токи, «наткнувшись» на них, под их действием «шарахаются» в сторону и как бы «наматываются» на магнитные силовые линии, «закручиваются винтом». Вместо спокойного полета «туда» начинается метание «туда-сюда». А это уже переменный ток. И в пространство несутся электромагнитные волны.
Такое их происхождение называется магнитотормозным.
Волны разных диапазонов по-разно-му действуют на земные живые существа. Слабые радиоволны, идущие из космоса, для них безвредны. Инфракрасные опасны только возможностью перегрева. Видимые и длинноволновые ультрафиолетовые считаются безвредными. А вот дальше дело хуже. Лучи становятся, как говорится, все более «жесткими», способными все глубже «вонзаться» в ткани организма, разрушая его клетки. Коротковолновые ультрафиолетовые проникают не глубоко, но этого достаточно, чтобы вызвать поверхностные смертельные ожоги. Рентгеновские пронизывают тело насквозь и потому еще опаснее. Самые страшные — гамма-лучи — пробивают даже толстые бетонные стены.
Конечно, действие электромагнитных излучений на живые организмы зависит не только от их «жесткости», но и от дозы облучения. Иначе говоря, от интенсивности лучей и от продолжительности их действия. Можно погибнуть и от перегрева инфракрасными лучами или от ожога длинноволновыми ультрафиолетовыми, если пробыть на южном солнце сверх всякой меры. В то же время нас круглосуточно пронизывают самые страшные гамма-лучи, пробивающиеся к нам из космоса. Но они настолько ослаблены атмосферой, интенсивность их так ничтожна, что они не приносят нам заметного вреда.
Вообще во Вселенной, пронизанной насквозь смертельными излучениями, все живое может существовать, только если прикрыто от них каким-нибудь
надежным щитом. На земле таким щитом служит атмосфера. Воздух пропускает из космоса далеко не все излучения. Многие из них в нем вязнут, затухают, поглощаются. До земной поверхности почти не доходят гамма-лучи, совершенно не доходят рентгеновские, коротковолновые ультрафиолетовые. Поглощаются в атмосфере водяными парами и лучи, находящиеся на стыке инфракрасных и радио. Длинные радиоволны тоже не доходят до нас, отражаясь от слоя наэлектризованного воздуха, ионосферы.
Таким образом, в земной атмосфере, образно говоря, существуют как бы два «окна», через которые к нам из Вселенной прорываются электромагнитные волны. Одно «окно» пропускает видимые лучи и немного примыкающих к ним, с одной стороны, ультрафиолетовых, с другой — инфракрасных. Второе «окно» пропускает радиоволны с длиной волны примерно от сантиметра до двух десятков метров. Через первое «окно» солнце нас греет, освещает и позволяет загорать. Через второе — мы можем изучать небольшой участок радиоизлучения Вселенной и вести радиосвязь с нашими космическими аппаратами.
Поскольку жизнь на нашей планете возникла и развилась под «крышей», в которой давно уже были именно эти два «окна», то она и могла приспособиться только к лучам, проходившим через них. О существовании других излучений земная жизнь, если можно так выразиться, и не подозревала. Поэтому глаза всех живых существ выработали способность воспринимать наиболее яркую «серединку» диапазона, проходящего через первое «окно». Эти лучи и стали для всего живого «видимыми». Что касается лучей «второго окна» — радиоволн, то живые существа не могли приспособиться к их восприятию. Причина в том, что глаз или другой какой-либо аналогичный орган для восприятия электромагнитных волн должен быть во много раз больше их длины. И если для крохотных лучей первого «окна» оказалось достаточным глаза размером в миллиметры или сантиметры, то для восприятия даже наиболее коротких радиоволн понадобился бы глаз размером в метр и больше. Гиганты, способные носить на себе такие огромные глаза, на земле не возникли.
Считается, что наиболее коротковолновые диапазоны смертельны для любой жизни на любой планете. Но, честно говоря, хочется верить в другое. Что смертельность этих лучей для нас лишь следствие нашей к ним непривычности. Может быть, живые существа, развивавшиеся в процессе долгой эволюции под другими «крышами», с другими «окнами», и видят в другом диапазоне и легче переносят жесткие излучения. Хотя бы наиболее мягкий их край.
Ну, а нам, людям, нежным оранжерейным существам, переучиваться уже поздно. И, выныривая из атмосферы в космос, нам приходится надежно защищаться от всего чуждого, непривычного, что обрушивает на нас звездный мир. И мы научились это делать, летая в космос только «укупоренными в баночках», имя которым космические корабли.
Однако мы немного ушли в сторону от темы главы. Сейчас нам важнее поговорить о том, что человек может противопоставить «дикому радио».
Прежде всего: как человек может искусственно вызвать излучение радиоволн?
Нагревать проволоку докрасна? Добела? Ведь она, как всякое нагретое тело, будет излучать радиоволны. Верно. Но, во-первых, кроме радиоволн она будет излучать и инфракрасные — она же накалена и от нее «пышет теплом». И видимые лучи — ведь она светится. Радиоволны будут составлять ничтожную часть ее излучения, и при этом излучаться будет смесь волн самой различной длины. Все это настолько неудобно и невыгодно, что такой способ совершенно непригоден. Гораздо удобнее генерировать радиоволны способом, похожим на магнитотормозной, переменным электрическим током, текущим то туда, то сюда. Такой ток может быть сравнительно слабым, и проволока, по которой он течет, почти не нагреется. Зато радиоволны от него будут расходиться мощные. И самое главное, что мы можем заставить электрический ток менять направления с любой частотой, хоть сто раз в секунду, хоть тысячу, хоть миллион раз. А значит, можем заставить наш провод излучать только волны строго заданной длины.
Одно «туда-сюда» — это одно колебание, одна волна. Если ток совершает одно колебание в секунду, или, как говорят радиотехники, колеблется с частотой в один герц, то гребень волны успевает уйти на триста тысяч километров, прежде чем на его месте возникает гребень новой волны. Значит, длина волны при этом получится триста тысяч километров. Если частота удвоится и будет два герца, длина волны уменьшится вдвое и будет равна ста пятидесяти тысячам километров.
Переменный ток, применяемый в наших квартирах, колеблется с частотой пятьдесят герц. За секунду он создает пятьдесят волн длиной по шесть тысяч километров. Чтобы создать волны, применяемые в радиовещании, например волны длиной в километр, нужен переменный ток с частотой триста тысяч герц. А для волн длиной в сто метров — три миллиона герц, или три мегагерца. Поэтому радиопередатчик имеет прежде всего генератор — приспособление, создающее переменный ток нужной нам очень высокой частоты, и антенну — провод, высоко поднятый над землей, в котором этот электрический ток мечется «туда-сюда», излучая во все стороны радиоволны.
На пути этих волн ставят приемную антенну — тоже провод, высоко поднятый над землей. Проносящиеся мимо радиоволны «раскачивают» находящиеся в антенне свободные электроны, и те начинают в такт с волнами носиться в ней туда и обратно. Возникает переменный ток, который отводится в радиоприемник. Он очень слаб и в радиоприемнике усиливается в тысячи и миллионы раз — до такой мощности, чтобы заставить, например, звучать репродуктор.
Но волны от передающей радиостанции расходятся кругами во все стороны и потому с расстоянием быстро ослабевают. На большом удалении от станции они могут ослабеть настолько, что в приемной антенне возникнет ток слишком слабый. Он «затеряется» в собственных шумах антенны, возникающих благодаря хаотическому движению электронов в ее проводах. Не поможет никакое усиление, потому что вместе с сигналом усилится и собственный шум. Приемник не сможет выделить сигнал из шума, станция не будет слышна.
Положение можно улучшить.
Приведем такое сравнение. Идет дождь. Ставим под его струи стакан — собирается воды совсем мало, на донышке. Ставим таз и собранную воду сливаем в стакан — воды набирается в нем до краев.
Так поступают и в радиотехнике, чтобы услышать сигналы далеких станций, слишком ослабевшие в пути. В помощь «стакану» — обычной антенне из тонкой проволочки — ставят «таз» — большое вогнутое зеркало.
Как работает такое зеркало, хорошо известно из оптики. Лучи от далекого источника, например от солнца, захваченные вогнутым зеркалом, отражаются в середину, собираются в фокусе, где получается ослепительно яркая горячая точка. Обратный случай имеет место в любом прожекторе. В фокусе зеркала там стоит лампа, а зеркало формирует из ее расходящихся лучей параллельный пучок, мощный луч прожектора.
Лампа без зеркала светит во все стороны, но слабо. Эта же лампа, поставленная в прожектор с зеркалом, светит только в одну сторону, зато гораздо сильнее.
В радиотехнике вогнутое зеркало работает и «на себя» и «от себя». В фокусе зеркала ставится особая маленькая антенна, которую в этом случае называют облучателем. Она может работать и на передачу и на прием. Если в облучатель подается переменный ток высокой частоты, от него расходятся радиоволны и зеркало формирует из них радиолуч, подобный световому лучу прожектора. Получается нацеленная передача. А если к облучателю подсоединить приемник, то зеркало захватит широкий поток радиоволн и соберет их в одну точку, на облучатель. Такие «сгущенные» зеркалом радиоволны подействуют на облучатель во много раз сильнее. Приемник сможет принять гораздо более слабые сигналы. Одним словом, зеркало будет работать как таз, позволяющий набрать полный стакан дождевой воды.
Не менее важно и то, что зеркало принимает радиоволны, идущие только с одного направления. Получается нацеленный прием.
Облучатель без зеркала принимал бы радиоволны со всех сторон, но только сильные. А с зеркалом — только с одной стороны, зато гораздо более слабые.
Сооружение, приспособленное для нацеленного радиоприема, состоящее из облучателя с зеркалом и чувствительного радиоприемника, называется радиотелескопом.
Если добавить к радиотелескопу мощный генератор переменного тока высокой частоты, то радиотелескоп будет работать и как обыкновенный радиолокатор. Можно, например, нацелив зеркало на Луну, включить на долю секунды генератор. К Луне узким лучом помчится вереница волн. Радиотелескоп тем временем переключается на прием. Волны, долетев до Луны, отразятся от нее и помчатся обратно к Земле. И радиотелескоп примет свой собственный сигнал.
До Луны около четырехсот тысяч километров, столько же обратно. Это расстояние волны пролетают за время около трех секунд. Вообще, по времени, которое волны затрачивают на полет туда и обратно, можно очень точно вычислить расстояние до цели. Это широко используется во всех радиолокаторах на земле. На кораблях лучом радиолокатора нащупывают в тумане или ночной темноте встречный корабль или береговые скалы. На аэродромах нащупывают за облаками идущие на посадку самолеты. Определяют расстояние до них.
Большое значение имеет «острота» луча радиотелескопа. При работе на передачу это способствует «дальнобойности», так как посланные радиоволны оказываются более концентрированными, следовательно, более мощными. При работе на прием узкий луч тоже выгоден. Чем уже луч, тем выше чувствительность радиотелескопа, тем выше его «разрешающая способность».
Представьте себе, что мы наводим наш радиотелескоп на двойной радиоисточник. Двойной — значит состоящий из двух очень близко друг от друга расположенных. Для радиотелескопа с низким разрешением они сольются. На этом месте он «увидит» один источник. А радиотелескоп с высоким разрешением сможет «разделить» их. Своим тонким и острым лучом он сможет сперва «прослушать» один источник, а потом, чуть заметно повернув свой луч, «прослушать» другой. И «грохот» одного не заглушит «шепот» другого.
Поэтому радиотелескопы ценятся не только по чувствительности приемника, но и по остроте своего луча, по разрешающей способности, по своему разрешению, которое пропорционально диаметру зеркала.
У современных радиотелескопов разрешение доведено до нескольких десятков секунд дуги. Это значит, что телескоп может раздельно, по очереди слушать два радиоисточника, которые «видны» нам с Земли так же близко один от другого, как, скажем, правая и левая фары автомашины с расстояния в десять километров.
С помощью особых ухищрений, работая одновременно на двух радиотелескопах, удаленных друг от друга на большое расстояние, радиоастрономы достигли разрешения даже в тысячные доли секунды дуги! А это уже равносильно поочередному разглядыванию с Земли фар автомашины, находящейся на Луне!
Чтобы луч радиотелескопа получался более острым, надо делать зеркало по возможности больше диаметром. Хотя бы в сотни, а лучше в тысячи раз больше длины волны. Для миллиметровых волн еще можно удовлетвориться зеркалом размером в несколько метров. Для сантиметровых уже нужны зеркала в десятки метров поперечником. Для дециметровых надо бы еще больше. Но это не так-то легко сделать.
Оптические зеркала для обыкновенных телескопов делают из толстой «лепешки» особого оптического стекла. Они очень тяжелы. Шлифовка их — невероятно сложная работа. Стоят они огромных денег. И самое крупное стеклянное зеркало, которое пока удалось людям сделать, имеет поперечник всего 6 метров и весит 42 тонны. Стоит оно на крупнейшем в мире советском телескопе БТА на Северном Кавказе. Об изготовлении из стекла зеркал еще более крупных сегодня не может быть и речи.
По счастью, для радиотелескопов зеркало может быть гораздо грубее стеклянного. Не требуется шлифовка. Оно может быть матовым, шероховатым, слегка «помятым». А иногда даже «дырявым», например, сделанным из металлической решетки.
Почему? Все дело в длине волны, которую зеркало должно отражать.
Приведем такую аналогию. Настольный теннис. Чтобы шарик отскакивал правильно, стол должен быть ровным, гладким. Скажем, из хорошей фанеры. Такой стол является зеркалом для шарика. А вот на гравии, брусчатой мостовой или побитом асфальте шарик настольного тенниса споткнется на колдобинах и отскочит куда попало. Играть нельзя. В то же время для большого футбольного мяча такие колдобины нипочем. И он будет отскакивать «правильно» и на мостовой, и на асфальте, и даже на галечном пляже. Для него все это достаточно хорошее «зеркало». Играть можно.
Дело в размере шара. Чем он крупнее, тем крупнее могут быть допустимые неровности отражающей поверхности — зеркала. В наших примерах допустимы были неровности размером примерно в одну десятую шара. Такое же требование и для отражения электромагнитных волн. Зеркало для них может иметь любые неровности, лишь бы они не превышали одной десятой длины волны. Например, для дециметровых волн зеркало может быть сделано из решетки с дырками, ямками и желваками с вишню величиной. И оно будет прекрасно работать, отражая волны точно в заданном направлении. Для этих огромных волн оно будет практически не хуже, чем зеркало из полированного стекла для световых волн. Поэтому металлическая решетка очень часто идет на изготовление зеркал больших радиотелескопов. Они получаются более легкими.
«Более легкими» — это очень важно. Ведь зеркало поперечником 20—30 метров даже из металлической решетки все равно сооружение солидное.
Решетка должна быть натянута на жесткий металлический каркас или ферму так, чтобы поверхность решетчатого зеркала нигде не отступала от расчетной, требуемой по чертежу, больше чем на одну десятую волны. Для дециметровых волн, например, два-три сантиметра.
Ферма должна быть очень жесткой, прочной, чтобы не прогибаться от собственной тяжести, от тяжести льда или снега зимой. Чтобы ветер не изгибал ее, не вызывал вибраций.
Добавьте к этому, что ферма должна быть подвижной. Во-первых, для того, чтобы нацеливать зеркало в любую точку неба. И во-вторых, чтобы непрерывно следить за этой точкой. Ведь Земля вращается, звезды плывут по небосводу. И огромная многотонная махина должна все время очень медленно и плавно поворачиваться. А это требует массивных, сложных и точных механизмов, особых электромоторов, скорость которых регулируется автоматически с помощью электронно-вычислительных машин.
Но допустим, есть у нас зеркало. Большое, с достаточно точной поверхностью, плавно поворачивающееся. Оно принимает невероятно слабые радиоволны из интересующей нас точки неба, собирает их в своем фокусе. Там стоит облучатель. Волны, «сгущенные» зеркалом, вызывают в нем переменные токи. Но и теперь эти токи все еще очень слабы. И задача радиоприемника — почувствовать их и усилить до такой степени, чтобы они смогли и пошевелить мембрану наушников и сдвинуть с места перо самописца. А для этого их надо усилить в миллиарды раз.
Чтобы представить себе, с какими слабыми сигналами приходится иметь дело таким приемникам, приведем пример.
В ноябре 1962 года наши радиоастрономы провели радиолокацию планеты Венера. Послали туда азбукой Морзе радиограмму, состоящую из трех слов: ЛЕНИН, СССР, МИР. Радиоволны пролетели 42 миллиона километров до Венеры, отразились и, пролетев 42 миллиона километров обратно, через 4 минуты 40 секунд заставили самописец того же радиотелескопа записать на ленте те же точки и тире — Ленин, СССР, Мир.
Давайте же прикинем, насколько слаб оказался вернувшийся сигнал.
Представим себе две передающие радиостанции одинаковой мощности. Одна обычная широковещательная, антенна без зеркала, посылает радиоволны равномерно во все стороны. Другая работает на радиолокацию Венеры, посылает с помощью зеркала диаметром 20 метров направленный радиолуч.
Мы находимся на расстоянии 500 километров от радиовещательной станции и принимаем ее передачу обычным бытовым радиоприемником. Расчет показывает, что на таком расстоянии приемник будет улавливать примерно одну тысячемиллиардную долю излучаемой мощности. Этого вполне достаточно для уверенного приема. С силой этого «стандартного» сигнала мы будем сравнивать силу сигнала, вернувшегося с Венеры.
Радиолуч по мере удаления от Земли расширяется и, дойдя до Венеры, становится шире ее. Только часть его попадает на ее поверхность, остальное проходит мимо. Радиоволны, «осветившие» Венеру, частично поглощаются, частично отражаются. Будем считать, что в итоге отразилась только одна десятая часть всех посланных нами радиоволн.
Но, отразившись от неровной поверхности Венеры, они пошли «куда попало». Иначе говоря, Венера стала работать как широковещательная станция, посылающая волны во все стороны.
В небе Венеры Земля мерцает звездочкой. Только одна стомиллионная часть волн «наткнется» на нашу планету, остальные пройдут мимо. А из тех, что упали на землю, лишь одна стомиллиардная часть попадет на зеркало нашего радиолокатора.
Если теперь подсчитать, то окажется, что сила сигнала, вернувшегося с Венеры, даже «сгущенного» огромной чашей радиотелескопа, будет в десять миллионов раз слабее, чем сигнал, принимаемый нами от радиовещательной станции.
Даже если мы перенесем ее на расстояние в 1000 раз большее, поставим на Луне, и то ее «голос» не ослабнет настолько, чтобы сравниться с «еле-слышимостью» сигнала с Венеры.
А радиоастрономы его «услышали». У них замечательные приемники.
Если радиотелескоп подключить к репродуктору, то все радиоизлучения, идущие с неба, будут слышны как шум, слабые — как легкий шорох, посильнее — как шум пересыпаемой гальки, самые сильные — как оглушительный грохот каменной лавины.
Но репродукторы обычно не подключают, а заставляют электрический ток, выходящий из приемника, шевелить перо самописца. Перо пишет на бумажной ленте изломанную мелкими зигзагами линию. Чем громче «шумит» космос, тем выше поднимается линия.
Аккуратные точки и тире радиограммы, посланной на Венеру, в пути туда и обратно сложились с космическими шумами и вернулись в сильно «помятом» виде. Самописец записал их как «всплески шума», как горбики зигзагообразной линии.
Еще одна деталь о радиотелескопах.
Небо «шумит» на разных волнах. По аналогии с диапазоном видимого света можно сказать, что оно как бы «разноцветное». Но к сожалению, радиотехника пока не так совершенна, как человеческий глаз, который может одновременно воспринимать все цвета спектра. Обычные радиоприемники воспринимают волны только какой-либо одной длины. При этом приемники радиотелескопов даже не настраиваются на разные волны, а строятся раз и навсегда на какую-либо одну волну. Например, на 3 сантиметра, на 10 сантиметров, на 1 метр. И тогда из всей «каши» волн, прорвавшихся к нам из космоса через «радиоокно» в атмосфере, приемник воспримет только волны своей длины.
Но изучать Вселенную надо на разных волнах. Это очень важно, потому что одни источники больше «шумят» на высоких частотах, они «голубее», другие больше на низких, они «краснее». А это позволяет составить представление о природе источника.
Теперь, зная, что такое радиотелескоп, поговорим о том, что с его помощью астрономы узнали о Вселенной.
Меняя приемники, работая на разных волнах, они прежде всего «осмотрели» своими радиотелескопами весь небосвод. Составили карту «радионеба», на которую нанесли все точки, «светящиеся» в радиодиапазоне. Оказалось, что эта карта очень отличается от обычной звездной карты.
Представим себе на минуту невероятное. Глаза наши стали терять способность воспринимать свет. Зато начинают видеть радиоволны.
Пасмурный день. Небо затянуто тучами. И вдруг... постепенно темнеет. Точно в зале кинотеатра перед началом сеанса угасают лампочки.
Мир преображается! Наступили сумерки. Облака исчезли, и над головой открылось звездное небо. Это понятно, для радиоволн облака прозрачны. Сквозь них стали видны все космические источники радиоизлучений.
Поражает, что мы одновременно видим на небе и солнце и звезды. Что само звездное небо какое-то чужое. Нет ни одной знакомой звезды, и потому нет привычных созвездий. Не найти планет. Солнце тусклое, светит еле-еле. На него можно смотреть не щурясь. Кроме того, атмосфера не рассеивает радиоволны, поэтому — сумерки. Солнце «лохматое» — во все стороны от него торчат размытые «космы». Лунный серпик бледен. На небе горят какие-то удивительно яркие радиозвезды. Две из них светят так сильно, что отбрасывают на землю тени от людей, домов и деревьев.
Все небо не черное, как мы привыкли его видеть ночью, а светится серебристым сиянием, словно заполнено туманом. Млечный Путь на своем месте, но гораздо ярче привычного. Звездная россыпь на нем погружена в клочья светлых облаков, точно освещенных лучами каких-то невидимых межзвездных прожекторов.
Все это объяснимо. Размытые космы вокруг Солнца — солнечная корона — струящиеся во все стороны частички солнечного вещества — горячая плазма, сильно излучающая в радиодиапазоне. Она очень разрежена и видимых лучей дает мало.
Звезды, сияющие на нашем обычном звездном небе, почти все, подобно нашему солнцу, — шары из раскаленного газа. И подобно Солнцу, излучают сравнительно мало радиоволн. Поэтому сейчас все они затерялись. Зато стали гораздо ярче других ранее неприметные звездочки. Самые интересные из них -те две, что сияют сейчас на радионебе наравне с Солнцем. Это Кассиопея-А и Лебедь-А. На звездных картах на их месте вообще ничего нет. Поначалу можно было думать, что работают какие-то таинственные, не видимые глазом мощнейшие радиостанции. Только недавно в самые сильные оптические телескопы на месте этих «радиостанций» все же различили крохотные звездочки.
В обоих случаях это оказались не обычные звезды, не устойчивые и сравнительно спокойные газовые шары, а растянувшиеся во времени на сотни лет мощные взрывы, во время которых с огромными скоростями летят во все стороны осколки атомов, порождая магни-тотормозное излучение.
Радиоисточник Кассиопея-А — это разлет вещества после взрыва звезды, находившейся в нашей Галактике. Явление внушительное. Сорванная взрывом оболочка этой бывшей звезды «пухнет» с невероятной быстротой. Электроны мчатся от места взрыва во все стороны со скоростью примерно семь тысяч километров в секунду! Но мчатся неравномерно. Ведь всюду «работают» магнитные силы. Электроны завихряют-ся, тормозятся. И потому от их потоков расходятся мощные радиоволны.
Но Кассиопея-А меркнет перед тем, чем представляется ученым радиоисточник Лебедь-А. Похоже, что это тоже взрыв. Но уже не отдельной звезды, а большой области галактики, содержащей многие миллиарды звезд. Галактика Лебедь-А находится от нас на расстоянии шестьсот миллионов световых лет. Для сравнения напомним, что Солнце находится от нас всего на расстоянии восемь световых минут. Лебедь-А в десятки тысяч миллиардов раз дальше Солнца.
И если на таком невообразимо огромном расстоянии эта «радиогалактика» облучает нас радиоволнами наравне с Солнцем, — значит, на самом деле она ярче его во столько раз, во сколько, к примеру, Мировой океан нашей Земли больше капли воды. Число, выражающее это соотношение, — единица с 27 нулями!
Взрыв далекой галактики, который мы видим на нашем «радионебе», по-видимому, одно из мощнейших и грандиознейших явлений,какие только можно себе представить во Вселенной.
Некоторые ученые склонны объяснять это всего-навсего... законом всемирного тяготения. Звезды тянутся друг к другу, сходятся к центру галактики. В создавшейся тесноте начинают сталкиваться друг с другом, сливаются в колоссальный ком. Он сжимается. Температура в нем поднимается до миллиарда градусов! И тогда ком взрывается, разнося в клочки всю галактику.
Обратите внимание. Несмотря на чудовищную мощность взрыва галактики Лебедь-А, радиоволн, порожденных им, больше, чем видимых лучей. Раскаленная плазма, конечно, светится ярко. Но так велико количество вещества, стремительно разлетающегося от центра взрыва, так велика скорость мчащихся во все стороны электронов, что их магнитотормозное излучение радиоволн оказалось много мощнее.
Вселенная «шумит» в радиодиапазоне. «Шум» этот никогда не стихает. Это огромное препятствие для межзвездной радиосвязи. Полезные сигналы или, иначе говоря, радиограммы, посланные разумными существами из бездны Галактики, должны быть различимы на фоне этого шума, не потонуть в нем. Они должны быть достаточно «громкими» — в космосе «шепотом» разговаривать нельзя. И они должны по своему характеру резко отличаться от шума.
Современная наша радиотехника с ее мощными передатчиками, высокой разрешающей способностью радиотелескопов и удивительной чувствительностью приемников позволяет считать межзвездную радиосвязь уже сегодня вполне возможной на огромные расстояния. Разумные существа, если они существуют, уже могут услышать нас, а мы можем принять их сигналы, даже если у них радиотехника находится на нашем уровне. А ведь она может быть и более совершенной!
Человек — крохотный комочек белка, букашка на планете, которая и сама-то пылинка в космосе, в хаосе Вселенной создает кусочек своей упорядоченной природы. Хочет, чтобы от его планеты шли особые, «человеческие» электромагнитные излучения, резко отличающиеся от «диких». Чтобы на фоне штормового рева бушующей стихии выделился ритмичный, четкий призывной набат, несущий весть братьям по разуму. Что же конкретно делается в этом направлении? Как вести поиск?