Дмитрий Вибе: Забвение и триумф радиокосмоса

Восемьдесят лет назад инженер компании "Белл" Карл Янский заподозрил, что радиопомехи, которые ловит сконструированная им антенна, отчасти рождаются не на Земле. Это были первые радиоастрономические наблюдения.

Есть в Ульяновской области Ульяновский же район, а в районе издавалась некогда и, кажется, издаётся сейчас газета "Родина Ильича". Счастливая нехватка громких районных событий в последние годы застоя вызывала иногда желание несколько преувеличить значимость того, что всё-таки происходило. Вскоре после того как я, окончив школу, уехал из Поволжья, газета опубликовала заметку о том, как сильно повлиял на выбор жизненного пути мною и моими одноклассниками радиокружок.

Кружок был действительно замечательный. Он даже привёл меня к высшему спортивному достижению: у меня однажды было третье место по области по радиоориентированию (участников было четыре, и я финишировал последним, но третий участник прошёл базы в неправильном порядке). Но в дальнейшей моей карьере я никаких дел с радио иметь не собирался, и это нарушало гармонию заметки, другие герои которой - мои сокружковцы - дружно шли на радиофак Ульяновского политеха. Газета сочла, что это неправильно, и написала, что я тоже не предал кружковских пристрастий и избрал стезю радиоастронома. Я впервые в жизни возмутился неаккуратности журналистов и уехал в Свердловск, намереваясь посвятить себя изучению звёздных скоплений.

И представьте себе - газета оказалась права! Со скоплениями как-то не сложилось, и мой жизненный путь капитально свернул в сторону межзвёздной среды, основной объём информации о которой принесла радиоастрономия. И хотя я всё ещё не научился самостоятельно писать заявки на радиотелескопы и назвать меня наблюдателем нельзя, но работаю я теперь главным образом с радиоданными.

Безусловным отцом радиоастрономии считается американский инженер Карл Янский. В 1930 году компания "Белл", в которой он работал, поручила ему разобраться с природой помех, мешающих трансатлантической радиосвязи. Янский построил специальную антенну-"карусель" на колёсах от "Форда-Т" и после длительных наблюдений в 1932 году выделил помехи трёх видов, первые два из которых он связал с близкими и далёкими грозами. Помехи третьего вида на длине волны 14,5 метров исходили (как выяснил Янский) из участка Млечного Пути в направлении созвездия Стрельца: их источник заведомо находился не только за пределами Земли, но и за пределами Солнечной системы.

Сначала наблюдения Янского почти никакого внимания к себе не привлекли. Ну фонит там что-то в центре Галактики, но что с этим делать? У астрономов в то время не было никаких стимулов увлечься неожиданным открытием: не было людей, технически готовых к созданию приёмников космического радиоизлучения, да и сама возможность существования такого излучения была неочевидной. Астрономия - это звёзды, звёзды светят в оптике, а о существовании межзвёздной среды в 1930-е годы было известно крайне мало (из-за отсутствия радиотелескопов!). Сам Янский пытался продолжить наблюдения, но с точки зрения начальства его задача была решена, и потому Янскому пришлось заняться другой работой. В общем, вплоть до конца войны, как это в астрономии случалось не однажды, главным (если не единственным) движителем нового направления был любитель - Гроте Рёбер, создатель первой полноповоротной антенны-"тарелки" и автор первого радиообзора Млечного пути.

Но развитие радиотехники, в том числе (или даже в первую очередь) военной, не позволило забыть о космических радиоволнах. В 1942 году расследование прорыва немецких крейсеров через Ла-Манш выявило, что источником помех для британских радаров были не только немецкие передатчики, но и Солнце. Попутно выяснилось, что радионаблюдения могут служить одним из индикаторов солнечной активности.

В конце 1940-х годов несколько групп при помощи высвобождающегося военного радиолокационного оборудования начали регулярные наблюдения и других внеземных источников, впрочем, без каких-то особых научных надежд, скорее, просто из любопытства. О скромном уровне ожиданий можно судить по первой системе обозначения космических радиоисточников - название созвездия и буква латинского алфавита. Например, яркий источник в созвездии Кассиопеи, открытый в 1948 году, получил имя Cas A. Считалось, что букв алфавита для радионеба вполне хватит.

Вероятно, одним из переломных моментов стало открытие излучения водорода на длине волны 21 см, существование которого было предсказано в 1944 году. Яну Оорту нужно было чем-то занять студента Хендрика ван де Хулста, и он предложил ему почитать о работах Рёбера и подумать, нет ли в радиодиапазоне спектральных линий. Если бы вдруг нашлась хоть одна, это было бы очень важно для радиоастрономии, ибо непрерывный спектр малоинформативен, а вот линия - это сразу и плотность, и температура, и, самое главное, скорость. Оорта в первую очередь интересовало именно движение вещества в Галактике. ("Оорт первый взглянул на звёздное небо и заметил, что Галактика вращается" (с) г. Проницательный.) Ван де Хулст обнаружил, что линия такая действительно есть, она генерируется при изменении ориентации спинов протона и электрона в атоме водорода, но его прогноз по возможностям её наблюдения был безрадостным.

Более оптимистическими оказались расчёты И.С. Шкловского - одного из пионеров отечественной радиоастрономии, опубликованные в 1948 году. Именно эти расчёты вдохновили на проведение наблюдений американцев Юэна и Парселла, которые ловили излучение водорода при помощи устройства, которое меньше всего похоже на классический телескоп. Устройство оказалось многофункциональным: во время наблюдений оно ловило сигналы из космоса, в дождь заливало лабораторию водой, а зимой успешно использовалось студентами для метания снежков. Тем не менее открытие было сделано, и благодаря ему "обычные" астрономы наконец-то начали осознавать гигантские возможности, которые открылись благодаря проникновению в радиодиапазон.

Для моей области интересов более важным оказалось другое предсказание Шкловского - о том, что источником спектральных линий в радиодиапазоне могут быть и некоторые молекулы. Первой обнаруженной молекулярной линией стала линия гидроксила (ОН) на длине волны 18 см; потом, по мере совершенствования техники, доступными стали и более коротковолновые межзвёздные линии: сантиметровые (вода, аммиак), миллиметровые (оксид углерода) и многие другие. И это только мои узкие интересы, а ведь есть ещё реликтовое излучение, радионаблюдения активных ядер галактик, квазаров, пульсаров, остатков сверхновых, зон ионизованного водорода… Наконец, поиски, не побоюсь этого слова, внеземных цивилизаций!

Современная радиоастрономия, конечно, ушла очень далеко от "карусели" Янского. Остался в прошлом пятисотдолларовый рупор Юэна и Парселла. Телескопы радиодиапазона не только по стоимости, но и по фотогеничности догнали и перегнали своих оптических собратьев. Сколько вы знаете художественных фильмов про оптические телескопы? А вот про радиоинструменты я с ходу могу назвать два: "Тарелка" и "Контакт".

К сожалению, Янский не успел узнать, что его случайное открытие стало первым шагом к кардинальному изменению картины мироздания. Он умер от болезни сердца в 1950 году, когда ему было всего 44 года. Но его имя - в отличие от имён многих первопроходцев - не забыто. Оно стало названием для внесистемной единицы измерения потока: один янский равен 10^-26 ватт на герц на квадратный метр. Потоки в радиоастрономии очень невелики, и потому удобно иметь единицу, в которой можно было бы избавиться от десяти в сильно отрицательной степени.

Кстати, спешите убедиться лично! Жители Москвы и Подмосковья могут отпраздновать 80-летие радиоастрономии и полюбоваться действующими телескопами в субботу, 11 августа, на Пущинской радиоастрономической обсерватории, которая проводит День открытых дверей. Не успеете 11 августа - не расстраивайтесь. У коллег из Пущино, как и у нас, это регулярное мероприятие. Поскольку Янский опубликовал свои окончательные выводы в 1933 году, отпраздновать 80-летие радиоастрономии тоже можно будет позже.