Кванты и музы

Это может показаться странным. Ведь высокая точность астрономических расчётов общеизвестна. Но астрономы вычисляют положение планет при помощи своей астрономической единицы длины — среднего расстояния от Земли до Солнца. А выразить эту единицу в земных метрах с нуж ной точностью никто не умел. Лучшие измерения астрономов содержали ошибку в многие тысячи километров. Это предвещало верный промах. Казалось бы, можно послать радиосигналы на Луну — самое близкое небесное тело, чтобы, определив расстояние до неё, рассчитать размеры небесного треугольника, в вершинах которого находятся Солнце, Земля и Луна. Задачка казалась проще простой — по катету определить гипотенузу, это посильно ученику седьмого класса. Но для этого нужно было ещё измерить угол между Луной и Солнцем, а сделать это точно пока невозможно. Пришлось обратиться к планетам. Правда, здесь возникло новое осложнение — планеты слишком далеки. Их трудно достать радиолокатором. И физики выбрали Венеру — она ближе других подходит к Земле. Но можно ли, и при каких условиях, получить радиоэхо от Венеры?

Наблюдения начались 18 апреля 1961 года, когда расстояние до Венеры было минимальным для этого года и участники работы ещё были под свежим впечатлением триумфального полёта Юрия Гагарина. Радиоволны путешествовали в пространстве пять минут. Легко представить себе напряжение этих минут! Всё было предусмотрено и многократно проверено. Сигнал ушёл. Найдёт ли он Венеру? Вернётся ли? Будет ли принят?

Но ждать пришлось не пять минут, а гораздо дольше. Нужно было ждать, пассивно наблюдая за автоматической работой планетного локатора. Ведь отражённый сигнал настолько слаб, что его невозможно увидеть на фоне шумов приёмника. Только после долгой и сложной обработки результатов удастся выяснить, приходит ли вожделенное эхо.

Наконец, обработка принятых сигналов закончена. Победа! Аппаратура сработала безупречно. Астрономическая единица длины определена. Конечно, ошибка возможна, но теперь она — не более тысячной доли процента… Сколько же это в километрах? Целых две тысячи! Разве можно на этом остановиться?

Летом 1962 года коллектив, руководимый Котельнико вым, сделал следующий шаг. Венера к этому времени, увы, удалилась. Тогда решено было лоцировать Меркурий. Но это гораздо труднее. Во-первых, в это время Меркурий был в два раза дальше от Земли, чем Венера во время опытов 1961 года. Во-вторых, Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы.(Это не совсем так: точные измерения астрономов показали, что радиус Плутона вдвое меньше, чем радиус Меркурия. — Прим. В.Г. Сурдина)

Его поверхность в шесть-семь раз меньше, чем поверхность Венеры. Значит, должно уменьшиться и радиоэхо. Для всех известных радиоприёмников принять это эхо — задача безнадёжная. Но не для парамагнитного усилителя, работающего на рубине.

Его-то и использовали при радиолокации Меркурия. Информативность системы возросла сразу в 40 раз.

Итак, жидкий гелий залит. Рубин охладился почти до абсолютного нуля. Все блоки космического локатора проверены. Опыт начался. Но с увеличением расстояния возросло и время путешествия радиоволн. Их возвращения нужно было ждать 10 минут. Правда, магический кристалл сделал ответный сигнал более ясным, и для получения результата требовалось гораздо меньше времени, чем в первых опытах.

Когда закончилась обработка принятых сигналов, стало ясно, что радиоволны отражаются от Меркурия примерно так же, как от Луны. И можно было впервые проверить наши предположения о свойствах поверхности Меркурия. Эта работа принесла советским учёным не только научные достижения, но и мировой рекорд дальности радиолокации.

Осенью того же года, когда Венера вновь приблизилась к Земле, на неё снова направили луч космического радиолокатора. Именно тогда на Венеру и обратно простой азбукой Морзе были переданы понятные во всём

180 мире слова: «Ленин, СССР, Мир». Но это был не единственный результат. Точность астрономической единицы длины увеличилась более чем в пять раз. Впервые удалось оценить характер отражения радиоволн от поверхности Венеры.(Радиолокация Венеры с Земли и с борта искусственных спутников Венеры позволила составить подробнейшие карты её поверхности, впервые показавшие истинное лицо этой планеты, постоянно закрытое от нас плотным слоем облаков. — Прим. В.Г. Сурдина)

А за Венерой начался штурм Марса. Он приблизился к Земле на столько, что оказался в зоне досягаемости планетного локатора и был взят на прицел. Радиоэхо показало, что поверхность Марса, представляющаяся глазу ровной пустыней, в действительности обладает сложным рельефом, более гладким в одних частях и изрезанным в других. Кстати, эти результаты впоследствии подтвердились фотографиями, полученными учёными при помощи космической лаборатории «Маринер IV».

Ну а Юпитер? Удалось ли учёным привлечь и эту отдалённую планету к экспериментам? Гигантские размеры Юпитера отчасти компенсировали увеличение расстояния. Радиосигналы, направленные на него, путешествовали около часа. Они принесли сведения об отражающих свойствах этой планеты и новый рекорд дальности радиолокации. Аналогичные радиолокационные исследования планет стали уже проводиться в США и Англии.

А затем учёные вновь вернулись к Венере — ведь они ещё не узнали ни свойств её поверхности, ни точной скорости вращения, ни положения оси.

Ожидая, пока Венера вновь приблизится к Земле, Котельников и его сотрудники начали готовить эксперимент ещё более сложный, чем раньше. Чтобы точнее провести анализ эха, отражённого Венерой, они решили удалить на большое расстояние приёмную часть от передающей. Сделать это вовсе не просто. Радиоприёмная часть современного планетного локатора — не миниатюрная «Спидола». Это огромные тысячетонные антенны со сложнейшей автоматикой, позволяющей вести их за планетой, даже если её скрывают густые облака. Строительство такого радиоприёмника стоит дорого и требует длительного времени.

Гораздо проще воспользоваться готовой антенной. Нужно лишь, чтобы она находилась в руках у людей, способных увлечься исследованием планет и, кроме того, обладающих мастерством, остроумием и терпением, необходимым для тонкой работы по анализу космического эха. Ведь информация, которую оно несёт, записана не словами, а ничтожными изменениями принятого сигнала по сравнению с посланным.

По удачному совпадению, в 1963 году в Советском Союзе гостил директор обсерватории Джодрелл Бэнк профессор Бернард Лавелл. Оказалось, что и он мечтает о подобной работе, но не имеет нужного передатчика. В разговоре с академиком Котельниковым он предложил объединить усилия. Предложение было с энтузиазмом принято. Началась подготовка к совместной работе.

И вот в начале 1966 года из Москвы была отправлена телеграмма: «Англия. Радастра. Маклесфилд. Лавеллу. Будем работать по Венере 8 и 9 января с 11 до 14. Котельников».

Восьмого января мощные передатчики советского центра дальней космической связи в течение трёх часов направляли на Венеру узкий пучок радиоволн. Отразившись от Венеры, они возвратились на Землю, были приняты станцией Джодрелл Бэнк и записаны автоматическими самописцами. Англичане тотчас сообщили: «Москва, Аэлита. Сигнал от Венеры принят».

Телеграфный адрес Института радиотехники и электроники Академии наук СССР — находка сотрудников. Это связано с полукомичной историей. Телеграфу были предложены институтом на выбор пять слов. Все они оказались занятыми другими учреждениями. Тогда учёные дали на выбор пять названий планет. Телеграф ответил: все планеты заняты, назовите новые слова. Из вновь названных слов оказалось свободным лишь одно — Аэлита.

— Огорчительно рассказывать об этом теперь, после нигде не зафиксированных, а следовательно, совершенно недоказуемых наблюдений, и, разумеется, мы не претендуем на какоенибудь утверждение приоритета этим плачевно-запоздалым рассказом; просто нам показалось небезынтересным, говоря о ходе одного крупного открытия — электронного парамагнитного резонанса, упомянуть о несостоявшемся другом, несомненно, не менее значительном. Почему же всё-таки это открытие не состоялось? Дело в том, что Завойскому не удалось до начала войны добиться хорошей повторяемости результатов: эффект то появлялся, то исчезал, причём чаще его не было на месте. Теперь-то нам понятно, что главной причиной этого была топография постоянного магнитного поля, которое создавалось старомодным электромагнитом невысокого качества. Когда образец попадал в относительно более однородный участок поля, сигнал появлялся, а на участках менее однородных он уширялся настолько, что становился ненаблюдаемым. Имей Завойский ещё 2–3 месяца для экспериментов, он, без сомнения, нашёл бы причину плохой воспроизводимости результатов, и таким образом мы получили бы полную уверенность в реальном существовании резонансного магнитного поглощения на кристаллах. Но трудные условия военного времени не позволяли должным образом проводить опыты. Сообщению же в печати о единичных успешных наблюдениях ядерного магнитного резонанса на фоне частых неудач препятствовала, вдобавок, неполная уверенность в самой возможности этих наблюдений, вытекавшая из роковой для нас статьи Гайтлера и Теллера, и неудачи Гортера.