Безумные идеи

К началу исследования радиоизлучения Луны астрономы располагали одной вполне надежной характеристикой Луны — температурой ее поверхности. Она была измерена еще в тридцатых годах астрофизиками Петитом и Никольсоном методом простым, остроумным и настолько точным, что до сих пор никто не смог превысить эту точность. Основываясь на показаниях инфракрасных лучей, ученые установили поразительную вещь. Раскаленная в лунный полдень до плюс 120 градусов Цельсия поверхность нашего спутника лунной ночью скована морозом в минус 150 градусов Цельсия. Колебания температуры Луны неслыханны: 270 градусов! Ничего подобного на Земле никто никогда не наблюдал: не только ото дня к ночи, но и от зимы к лету, от тропиков к полюсу холода.

В 1939 году Петит повторил свои исследования, но уже во время лунного затмения, когда Земля полностью закрыла от Луны Солнце. Оказалось, что за один час температура Луны упала с плюс 120 градусов до минус 100 градусов Цельсия.

Поэтому, когда радиоастрономы Пиддингтон и Миннет в 1949 году впервые направили свои приборы на Луну, они ожидали обнаружить не меньшее изменение ее радиояркости. И что же показали приборы? При смене лунного дня лунной ночью радиоизлучение почти не изменилось...

Выходило, если верить радиоастрономам, температура Луны почти не меняется! Это изрядно взволновало ученых: как объяснить различие в показаниях инфракрасных и радиолучей, как увязать столь противоречивые данные?

Напрашивался единственно правильный вывод: радиоволны излучаются не самой поверхностью Луны, температура которой подвержена сильным колебаниям, а более глубоким слоем почвы, в котором сохраняется постоянная температура. Мысль эту подкрепляло и то всем знакомое обстоятельство, что на Земле зиму и лето фактически чувствует лишь поверхностный слой почвы, а на глубине в несколько метров температура меняется мало.

Но лишь был разрешен первый вопрос, как возник следующий. Из чего же состоит поверхностный слой Луны, который, как шубой, укрывает ее недра от резких колебаний температуры?

Академик Фесенков высчитал, что теплопроводность лунной почвы должна быть почти в тысячу раз меньше, чем у земных пород. Такой материал — давняя мечта строителей, теплотехников и специалистов холодильного дела. Но ничего подобного на Земле нет. И ученые справедливо усомнились в том, что такая идеальная теплоизоляция может существовать в природе даже на Луне, Вряд ли возможно такое огромное отличие между лунными и земными породами.

Но вскоре удалось нащупать возможную причину такой разницы. Сравнивая земные и лунные породы, скептики не учитывали того обстоятельства, что вещество на Луне находится фактически почти в полной пустоте, в вакууме. Атмосферы там нет. Очутись земные породы на Луне, их поры оказались бы пустыми, и они резко снизили бы свою теплопроводность, Правда, опыт показал, что теплопроводность земных пород и в безвоздушном пространстве остается в сотню раз большей, чем теплопроводность лунных. Какой же земной материал, гадали ученые, может соперничать с лунным? Пожалуй, только пыль. Соприкасаясь одна с другой в немногих точках, пылинки плохо передают друг другу тепло. Если же откачать из промежутков между пылинками воздух, то передача тепла через слой пыли станет ничтожной.

Пыль в качестве поверхностного слоя Луны устраивала почти всех. И сторонников метеорной гипотезы, которая утверждает, что лунный покров создан постоянной метеорной бомбардировкой. Ведь миллиарды крупных и мельчайших метеоров незримым дождем падают на Луну со скоростью в несколько десятков раз большей, чем скорость пули или снаряда. Сторонники этой гипотезы утверждают между прочим, что та же участь постигла бы и Землю, если бы она не была надежно укутана своей атмосферой. Пыль удовлетворяла и приверженцев вулканической точки зрения. По их мнению, прошлая бурная деятельность лунных вулканов могла породить достаточное количество пыли и похожего на нее пепла. На Луне нет воды, которая смыла бы эти наносы. Нет ветра, который бы их развеял. Со временем пыль и пепел могли покрыть всю поверхность Луны.

Но это были лишь домыслы. Вполне научные, подкрепленные расчетами и земным опытом, но все же домыслы, претендующие на ранг гипотез. Убедить в их истинности могли лишь объективные измерения. Наши радиоастрономы решили прощупать Луну вглубь и точно измерить температурные режимы в различных слоях лунной почвы. В этом они видели ключ к опознанию лунного вещества.

Задача казалась не из сложных. Надо было измерить радиоизлучение от Луны на различных волнах — короткие волны испускаются верхним слоем почвы, более длинные идут из глубины. (Пиддингтон и Миннет ловили радиоволны лишь одной длины — 1,25 сантиметра.) Под Горьким, на обрывистом берегу Волги, в местечке Зименки под руководством В.С. Троицкого, одного из ведущих советских радиоастрономов, с 1953 года началось строительство радиотелескопов, рассчитанных на длину волны в 0,4, 1,6 и 3,2 сантиметра. В Москве, в Физическом институте имени Лебедева Академии наук СССР, под руководством А.Е. Саломоновича строился огромный радиотелескоп для приема радиоволн длиной 0,8 сантиметра. Один из миллиметровых радиотелескопов начал работать в 1959 году, одновременно с подобным, построенным в США.

Работы велись быстро и энергично. Но первые же полученные материалы своей разноречивостью поставили радиоастрономов в тупик. Одни наблюдения подтверждали, что у Луны есть «шуба», другие начисто отвергали это. Был разнобой и в определении температуры поверхностных слоев.

Исследователи снова и снова повторяли замеры, проверяли работу аппаратуры. И в конце концов пришли к единодушному мнению: причина недоразумений в слишком больших погрешностях измерений. Да и как им не быть? В зеркало радиотелескопов попадает радиоизлучение не только от Луны, но и так называемый космический фон — радиоволны, приходящие из глубины вселенной. В антенну попадают и радиоволны, излучаемые поверхностью Земли. На чашу радиотелескопа радиоволны от Луны ложились как бы в «упаковке» радиоволн от других небесных тел и Земли.

Если в магазине продавец взвешивает, скажем, сметану прямо в банке, покупатель, естественно, требует, чтобы банку он взвесил отдельно или по крайней мере поставил такую же на другую чашу весов. Ведь покупателя интересует только чистый вес, без тары.

А как отделить лунное радиоизлучение от его «упаковки», от паразитного излучения, если ни то, ни другое неизвестно?! Это паразитное радиоизлучение неизбежно добавлялось к слабым радиоволнам, приходящим от Луны, и отделить их казалось невозможным.

— Выделить излучение Луны на фоне внешних помех и внутренних шумов аппаратуры так же трудно, как расслышать шелест отдельного дерева сквозь шум леса при сильном ветре. — Так обрисовал трудность задачи В.С. Троицкий. — Поэтому ошибки измерений достигали 20 процентов. Мы же могли позволить себе ошибиться лишь на один-два процента. Не больше.

И вот после десяти лет трудной, хлопотной, кропотливой работы с Луной горьковские радиоастрономы отважились на отчаянное средство.

«Вот если бы существовала еще одна Луна...» — мелькнула у них однажды невероятная мысль. И если бы радиоизлучение от этой другой Луны было точно известно... Тогда можно было бы сравнить известное радиоизлучение от «новой» Луны с неизвестным от «старой», настоящей Луны («упаковка»-то у них одинаковая) и столь нехитрым путем определить его.

И горьковчане осуществили это дерзкое намерение: создали на Земле искусственную Луну. Она должна была корректировать измерения радиоизлучения, принимаемого от естественной Луны. Это была безумная идея, которая, однако, спасла проблему.

...Возле Судака в Крыму на высокой скале, стоящей на самом берегу моря, с давних времен сохранились причудливые развалины старинных укреплений. Стены, сложенные из больших каменных глыб, узкие проходы, крутые лесенки — это остатки Генуэзской крепости. Когда-то ее воздвигли генуэзцы, приплывшие к крымским берегам из Италии.