Нил Тайсон - На службе у войны - негласный союз астрофизики и армии

Однако, когда главной задачей астрономов становится не регистрация все более слабых объектов, а детализация изображений, они обращаются к «антенным решеткам» – массивам «тарелок» меньших размеров, расставленных на многокилометровых площадях. Направляя все индивидуальные антенны на одну и ту же точку неба и специальным образом складывая полученные сигналы при помощи таких решеток, называемых интерферометрами, мы достигаем разрешения, эквивалентного тому, которое получалось бы с одной «тарелкой» размером с весь массив – если бы ее можно было построить. «Мне двойную» [273](Supersize me) – этот слоган задолго до его изобретения индустрией фастфуда фактически был девизом радиоинтерферометрии, в которой началась настоящая гонка гигантов. Они возникали в разных концах мира: «Антенная решетка со сверхдлинной базой» (VLBI–Very Long Baseline Array) – десять 25-метровых «тарелок», разбросанных на расстоянии в пять тысяч миль от Гавайских островов до Виргинских, «Гигантский радиотелескоп на метровых волнах» (GMRT – Giant Metre-wave Radio Telescope) – тридцать легких ячеистых «тарелок», каждая поперечником в 45 метров, расставленных на участке размером в шестнадцать миль в безводных долинах к востоку от Мумбай в Индии, и «Атакамская большая антенная решетка миллиметрового и субмиллиметрового диапазона» (ALMA – Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – шестьдесят шесть антенн, одни диаметром 12, другие 7 метров, разбросанных на высоте более пяти километров в одном из самых сухих мест на Земле, в Чилийских Андах.

В довольно близком будущем все эти колоссальные интерферометры будут оставлены позади совсем уж циклопическим сооружением: антенной решеткой «Квадратный километр» (SKA – Square Kilometer Array). Тысячи «тарелок» будут разбросаны по гигантской пустоши. С высоты птичьего полета одни антенны будут выглядеть как огромные монеты с остро отточенными краями, другие – как миниатюрные Эйфелевы башни. Штаб-квартира SKA будет находиться в Джодрелл-Бэнк, а для самих конструкций уже выбраны участки в Южной Африке и Западной Австралии.

Даже у лучших приемников есть свои ограничения и недостатки. Сверхнизкочастотные радиоволны могут иметь длину в тысячи миль, а у самого большого радиотелескопа антенна все равно не превышает нескольких сот метров в поперечнике. А ведь интерферометрическая решетка неспособна регистрировать излучение с длиной волны, превосходящей размеры самой широкой антенны в решетке. Так и выходит, что сверхнизкочастотные (так называемые ULF и ELF) радиоволны огибают Землю и проходят сквозь нее, оставаясь незарегистрированными теми типами радиотелескопов, какие в ходу у астрофизиков. К тому же регистрируемые радиоволны в определенных полосах искажаются воздействием земных телекоммуникационных башен и других устройств, созданных современной цивилизацией. Да еще есть проблема турбулентности в ионосфере: на различных уровнях этой части атмосферы радиоволны то распространяются свободно, то начинают с ней интерферировать, и эти помехи изменяются в зависимости от времени суток и длины волны.

___________________

Учет воздействия ионосферы ключевым образом повлиял на решение как военных, так и научных задач. Построенным в Третьем рейхе ракетам «Фау-2» – первым в мире баллистическим ракетам – приходилось пролетать сквозь нее и не сбиваться с пути, прежде чем свалиться с неба на свои цели. Столь же важное военное значение имеет ионосфера и ее исследования в истории радара: в этом акрониме соединились идеи регистрации радиоволн и измерения дальности [274].

Регистрация, как всякому ясно, сводится просто к определению и/или подтверждению факта существования чего-то. Измерение дальности – это вычисление расстояния до этого «чего-то» и направления на него. Идея проста: послать радиоволны в направлении удаленного объекта – астероида, Луны, бомбардировщика, подводной лодки – и посмотреть, не вернутся ли эти радиоволны, отразившись от объекта. Если да, то временная задержка, а также интенсивность, частота и форма волны могут рассказать и о форме объекта, и о том, насколько далеко он расположен, в каком направлении и насколько быстро движется. В наши дни главной космической мишенью радарных исследований являются астероиды: мы можем определять их размеры и форму, картографировать их, точно определять параметры их орбит, что особенно интересно, если мы установили, что какой-то из них летит в сторону Земли.

Неугомонный сербско-американский изобретатель Никола Тесла пришел к основной идее радара еще в 1900 году, а в 1905-м формально воплотил ее в патенте США. Более скромная фигура на изобретательском горизонте, Христиан Хюльсмайер, основываясь на изысканиях своего соотечественника Генриха Герца, подал заявку на подобный немецкий патент в 1903–1904 годах [275]. Наконец, Гульельмо Маркони, инженер-электрик и предприниматель, чье имя неотделимо от первых лет радиосвязи, обсуждал эту идею в 1922 году в Нью-Йорке, в своем обращении к собратьям по инженерной профессии: