Страница 22 из 34
Валерий Шубинский
Скелеты умерших идей
Всякая эволюция — и живых существ, и науки с техникой — это отнюдь не победоносное шествие все вперед и вперед от простого к сложному. Вот клетки сбились в кучку, вот кучка отрастила ноги и выползла на сушу, вот существо с ногами берет палку — и вот он, наконец, человек. Динозаврам в такой схеме места нет: они — тупиковая ветвь, отбракованная на полпути к вершине (в нашем лице). Чем и интересны, кстати. Если бы существовала только одна идеальная прямая от амебы к человеку или от зеркала Архимеда к коллайдеру, жить было бы намного скучнее.
Разнообразные научные инструменты, вышедшие из употребления, — это для исследователя как ископаемые останки для палеонтолога. К костям обращаются, когда выживших представителей вида нет. С наукой прошлого дело обстоит похожим образом: идеи и теории, которым удалось выжить, описаны во всех учебниках. А тупиковые ветви, с которыми, как и с динозаврами, связано немало интересного, приходится исследовать по немногим материальным следам.
Иногда эти следы поражают своими размерами в не меньшей степени, чем череп какого-нибудь мамонта. Гигантский прибор — часто признак тупика: параметры инструмента улучшают не за счет привлечения новых идей, а путем его увеличения. Всем известны, к примеру, чудовищно длинные — в десятки метров — «подвесные телескопы» Яна Гевелия. Это потом их сменили относительно компактные рефлекторы и карликовые по земным меркам космические обсерватории.
Калькулятор для атомной бомбы
Как рассчитать динамику атомного взрыва и его последствия? Смоделировать математически такой процесс стало возможным только после того, как были изобретены электронные компьютеры. И все равно до 1980-х годов даже физики-ядерщики трижды думали, прежде чем заказывать многосуточные вычисления на громадных ЭВМ, час работы которых стоил бешеных денег.
Естественно, возникла потребность в простом инструменте, который бы позволял некоторые «взрывные» вычисления проводить быстро и просто. Такое устройство стало открыто продаваться в США в 1960-х годах. К 762-страничной книге «Эффекты ядерного оружия» прилагалась (ее можно было приобрести и отдельно) своего рода круговая логарифмическая линейка — пластиковая конструкция из нескольких наложенных друг на друга дисков. Вращая их, можно было вычислить глубину взрывного кратера или, к примеру, давление ударной волны на расстоянии в десятки километров от эпицентра. «Если установить бегунок на отметке в 100 килотонн, — гласила инструкция, — легко сосчитать, что в 1,4 мили от эпицентра взрыв придаст человеку весом 165 фунтов скорость 40 футов в секунду».
Чуть раньше, в самом начале 1950-х, Коннектикутский штаб гражданской обороны напечатал тираж похожих «круговых линеек» для расчета дозы радиации, полученной при взрыве. Каждому желающему предоставлялась возможность оценить степень облучения в зависимости от расстояния от эпицентра, времени нахождения в зараженной зоне и других параметров.
Еще одна вариация на тему круговой логарифмической линейки предназначалась физикам, и только физикам. Устройство Relativator, как следует из названия, выдавало величины растяжения времени, сокращения длины и особенности сложения скоростей, предсказываемые теорией относительности Эйнштейна.
Такой виртуальный «релятиватор» хорошо смотрелся бы на айпаде, и наверняка кто-нибудь его в таком качестве воскресит.
Воздушный шар в космосе
Младенчество любой технологии, будь то Интернет или космические полеты, — время буйного цветения разнообразных идей, большая часть которых очень скоро умирает. В 1960-х самые передовые приборы конструировали для космоса — тут простор для неожиданных решений был безграничен. 12 августа 1960 года от военного спутника MIDAS отделился, надулся и двинулся дальше по орбите шар диаметром 30,5 метра (вместе с ним в космос были подняты баллоны с гелием). К тому времени у воздушных шаров не было никаких шансов вернуться в строй обычных летательных аппаратов, однако им нашлось место за пределами атмосферы. Запущенное в космос устройство, названное ECHO-1, должно было ни много ни мало «подменить» собой Луну.
Надувной шар ECHO-2. У него была единственная задача — возвращать на Землю уходящие от нее радиосигналыШару отводилась роль зеркала, способного посланные из одной точки Земли радиосигналы отражать в другую. Радиосвязь на расстояниях в тысячи километров только-только начинали осваивать всерьез. Посылать сигналы, к примеру, на другой континент можно было, используя отражение радиоволн от земной ионосферы , но любая магнитная буря все портила. Для надежной связи с Европой по-прежнему использовали трансатлантический кабель, но, поскольку холодная вой на была в самом разгаре, США всерьез опасались, что СССР возьмет да и перебьет кабель. Поэтому военные и сделали ставку на космос.
Поначалу в качестве зеркала использовали Луну, поскольку она и так, без всяких трат, крутится вокруг Земли. Первый удачный эксперимент был проведен еще в 1954-м. А в начале 1960-х Гавайи связывались с Вашингтоном именно таким образом — через Луну. Правда, для этого приходилось использовать мощные передающие антенны — как-никак сигнал преодолевал 400 000 километров туда и столько же обратно. Но главное, Луна далеко не всегда одновременно видна адресату и отправителю, а значит, такой канал постоянную связь не обеспечивает.
Расчеты по проекту с шаровым отражателем проводило NASA, а соорудить сам шар, способный надуться в космосе, доверили Гилмору Скьельдалю — человеку без высшего образования, прославившемуся изобретением гигиенических пакетов для авиапассажиров и заработавшему миллионы на технологиях, связанных с входившим тогда в моду пластиком. На шар пошло 3000 м2 майлара — материала, служившего основой для магнитофонной пленки, покрытого тончайшим слоем алюминия.
Система сработала: лаборатории Белла в Нью-Джерси без проблем обменялись сообщениями сначала с базой NASA в Калифорнии, а потом и с радиостанциями Англии. Несколько лет космический воздушный шар активно использовался в США для передачи теле- и радиосигналов: новости про Карибский кризис и гибель Кеннеди, прежде чем добраться до рядовых американцев, «отразились» от его алюминированной оболочки. ECHO-1 сгорел в атмосфере в 1968-м. До того NASA успело запустить его двойника
ECHO-2, но вскоре переключилось на «активные» спутники связи — полноценные орбитальные ретрансляторы, способные принимать и передавать сигналы. О проекте ECHO сегодня почти не вспоминают. Разве когда речь заходит о космических кораблях с «солнечным парусом», способных передвигаться в космосе без топлива, за счет давления света. На движение огромного пустого шара это давление влияло весьма заметно.
Первая и в общем-то относительно безобидная разновидность космического мусора — «вестфордские иглы»
480 миллионов иголок
Угадайте, какой самый распространенный предмет на земной орбите? Медная игла длиной 1,78 сантиметра и диаметром 18 микрон. Мелко нарубленная медная проволока как-то не очень ассоциируется с научным инструментом. Однако облако из 480 миллионов иголок, беспорядочно крутящихся вокруг Земли, — ближайший родственник шаров ECHO. Это следы еще одного, не менее смелого эксперимента радиофизиков из NASA, искавших способ обеспечить надежную связь на больших расстояниях.
Авторы проекта, получившего название «Вестфорд», рассуждали так: что мешает изготовить искусственную ионосферу, лишенную недостатков природной? «Зеркало» для радиоволн — не обязательно сплош ной предмет. Мы знаем, что самые большие ра дио антенны делают сетчатыми. Иглы, запущенные в космос в 1963 году, и должны были образовать там гигантскую сеть, от которой отражались бы радиосигналы.