Кванты и музы

Несомненно, что высокое совершенство квантовых усилителей Института радиотехники и электроники обусловлено тем, что их создатели, начав с фундаментальных исследований, довели их до практического применения при решении сложной комплексной задачи. Эта задача — радиолокация планет — была поставлена директором ИРЭ академиком В.А. Котельниковым.

Владимир Александрович Котельников начал свой путь в науке с исследования проблем передачи информации, возникающих при создании любых линий связи. В предвоенные годы и во время войны многочисленные специалисты стремились увеличить пропускную способность линий связи, уменьшить влияние помех. Между учёными и инженерами шло в этой области настоящее соревнование. Но если вначале им удавалось достигать быстрых и существенных результатов, то постепенно продвижение начало замедляться, а затем стало совсем медленным и очень трудным. Однако большинство не находило здесь ничего особенного. Казалось, так и должно быть. Всё легкое, лежащее на поверхности исчерпано, и нужны новые глубокие идеи. Будут идеи — возобновится и продвижение. Так считало подавляющее большинство специалистов. Так думал и Котельников. Он тоже искал новую радикальную идею. Искал и не находил.

Упорные размышления привели его к совершенно неожиданному результату. Он понял, почему замедлилось и затруднилось продвижение. Он сумел увидеть и доказать, что учёные и инженеры уже близко подошли к пределу, заложенному в самой природе сигналов и помех.

Очень может быть, что во время длительных размышлений, сложных расчётов и тонких экспериментов Котельников подсознательно опирался на историю развития тепловых двигателей, творцы которых настойчиво боролись за повышение их коэффициента полезного действия, не умея ещё понять запрета природы, проявляющегося в неудачах любых попыток на этом пути. Возможно, он вспоминал и бесчисленных изобретателей вечного двигателя, заранее обречённых на разочарования, но ещё не осознающих, что они восстали против законов термодинамики.

Котельников понял, что шумы и помехи, неизбежные в системе связи, ограничивают её пропускную способность не потому, что учёные и инженеры не придумали достаточно остроумных способов борьбы с этими помехами. Они — в природе используемого метода, их можно уменьшить, но не уничтожить. Он разработал теорию помехоустойчивости, положившую конец безосновательным надеждам на возможность появления радикальной идеи, способной неограниченно повышать пропускную способность линий связи. Теория говорила — это невозможно так же, как создание вечного двигателя. Как знаменитое второе начало термодинамики заложило прочный фундамент под теорию и проектирование тепловых машин, теория потенциальной помехоустойчивости составила рациональную основу теории связи.

Эта научная находка стала фундаментом, платформой последующих достижений Котельникова и его научного авторитета. Его избирают председателем научного Совета по радиоастрономии АН СССР. Ему доверяют руководство все ми работами в этой новой и трудной области космических исследований. Он встаёт во главе всех работ по созданию уникальных радиотелескопов. Затем его избирают вицепрезидентом Академии наук СССР.

В 1974 году в День радио академику Котельникову вручают награду, которой удостаиваются наши и зарубежные учёные за выдающиеся достижения в области радиотехники, — Золотую медаль имени А. С. Попова. Кроме существенного вклада в теорию связи, имелись в виду пионерские работы по радиолокации планет.

За эту тему он взялся в конце 50-х годов прошлого века. Его новое увлечение было продиктовано закономерностями научно-технического прогресса. И Котельникову, и другим учёным было ясно, что за искусственными спутниками настанет очередь посылать приборы к планетам и что астрономические данные о размерах Солнечной системы недостаточно точны, чтобы обеспечить попадание космического аппарата на избранную планету. Уточнить эти данные могла только радиолокация.

Радиолокация планет, как, впрочем, и вся радиоастрономия, потребовала творческих усилий не только учёных, но и больших конструкторских и производственных коллективов. Ведь планетный радиолокатор или радиотелескоп — гигантское сооружение, напоминающее циклопические построения, знакомые нам по иллюстрациям к фантастическим романам.

И вот настал день, вошедший в историю науки как день величайшей сенсации.

ЗЕРКАЛО ДЛЯ ВЕНЕРЫ

Нажатие кнопки — и огромная стальная конструкция, похожая на опрокинутый на ребро купол спортивного зала, пришла в движение. Обтянутое металлической сеткой ажурное семидесятишестиметровое зеркало английского радиотелескопа Джодрелл Бэнк отыскивало скрытую зимними тучами Венеру. Но вот его движение замедлилось. Оно стало таким же незаметным, как перемещение небесных светил. Это означало, что автоматы нашли Венеру и теперь ведут антенну вслед за ней. И вдруг чувствительный радиоприёмник, присоединённый к антенне, обнаружил сигнал…

А в это время мощные передатчики советского центра дальней космической связи продолжали облучать Венеру узким пучком радиоволн. Это была странная передача. Долгими часами советские ученые следили за излучением радиоволн. Они не передавали никаких сигналов. Более того, принимали все меры, чтобы ничто не исказило монотонной идеальности уходящего в космос луча.

Но радиоволны, через шесть минут достигавшие антенны, расположенной в северной Англии вблизи Манчестера, уже не были идеальными. Покрыв путь в 80 миллионов километров, они приходили крайне ослабленными, смешанными с шумами. Зато они несли в себе сигналы! Драгоценные сигналы, посланные самой Венерой, содержащие в себе информацию о её поверхности, о скорости вращения вокруг собственной оси, о направлении этой оси в пространстве.

Английские астрономы напряжённо следили за аппаратурой, записывающей сигналы. Впоследствии они и их советские коллеги обработали записи и извлекли из них то, что сообщила о себе Венера. И со временем перед нами легла карта этой загадочной, скрытой сплошными облаками планеты, которую люди окрестили нежным именем богини.

Так начался новый этап исследования нашей Солнечной системы, возникший как естественное развитие работ по радиолокации планет, систематически проводимых академиком Котельниковым и его сотрудниками, удостоенными за это Ленинской премии. Раньше приёмник и передатчик космического радиолокатора стояли рядом. Теперь их разделяли тысячи километров. Такого в истории радиолокации ещё не бывало. Это решение оказалось результатом длительных многолетних поисков.

В 1928 году учёных взволновало сообщение о космических эхо, обнаруженных радиостанциями, занимавшимися изучением ионосферы. Высота ионизированных слоёв определялась по времени, прошедшему после того, как был послан радиосигнал и возвратилось эхо. Обычно это время составляло около тысячной доли секунды. И вдруг — тридцать секунд! За это время радиоволны могли пробежать 9 миллионов километров. От чего они отразились? Гипотезы следовали одна за другой. Некоторые подозревали Луну. Но советские учёные — академики Мандельштам и Папалекси — доказали, что существовавшие в то время передатчики и приёмники не могли обеспечить приёма радиосигналов, отражённых от Луны.

Тогда так и не был найден виновник происшествия. Но мысль о локации планет уже не покидала учёных.

Вскоре в обстановке строгой секретности учёные ряда стран предприняли первые попытки определить положение самолётов при помощи радиоволн. Теперь мы знаем, что в Советском Союзе радиолокационные станции получили практическое применение уже в 1939 году. В середине 40-х годов венгерские и канадские учёные впервые зарегистрировали радиоволны, отражённые от Луны.

Ну а опыты с планетной радиолокацией? Только в 1957 году, когда первый советский спутник открыл нам путь в космос, она вдруг реально приобрела практическую ценность. Мечты Циолковского о полётах к другим планетам превратились в задачу близкого будущего. Однако оказалось, что, даже создав достаточно мощные ракеты, невозможно направить их к цели с нужной точностью.