О чем рассказывает свет
Шрифт:
С другой стороны, нет другого такого научно-технического предприятия, выполняемого в целях общего прогресса человечества, за результатами которого с глубоким волнением и полным пониманием величия совершаемого могли бы одновременно следить сотни миллионов людей во всем мире. Именно поэтому в их сознание неизбежно и все глубже проникает идея о том, что социалистический строй является носителем научного и социального прогресса.
Но не ушел ли автор от своей темы о свете? Нет, не ушел.
В освоении космоса человек использовал особые свойства света, его способность распространяться в пустоте, передавать сигналы и энергию через огромные пространства. В силу своих необыкновенных свойств свет играет исключительную роль в освоении космоса.
Напомним кратко о тех проблемах, которые встали перед исследователями космоса.
Опасности
Мы находимся на дне воздушного океана, разлитого над Землей. Атмосфера не только дает нам необходимый для жизни кислород и влагу; она защищает нас и от многих опасностей, например, от ультрафиолетового излучения Солнца, от метеоров. Прежде чем выйти за ее пределы, нужно было исследовать, какие опасности ждут космонавтов и как от них защититься, каковы вообще свойства космического пространства, можно ли установить связь с космическим кораблем и т. д.
Поэтому прежде чем послать в космос человека, космические корабли-спутники понесли в себе различные приборы. С их помощью требовалось выяснить многие вопросы. Какова опасность попадания в космический корабль метеоров, разрушающих герметическую оболочку корабля, и микрометеоров, разрушающих поверхности линз оптических приборов, различных датчиков и т. п.? Велика ли и опасна ли концентрация в космических лучах частиц высоких энергий? Не может ли космический корабль встретить на своем пути мощные потоки электронов, способных вызвать в материале корабля опасное рентгеновское излучение? Какова интенсивность и вариация интенсивности первичных космических лучей? Какова концентрация газовой и твердой компоненты межпланетного вещества? Наконец, каковы магнитные поля вокруг Земли и возможные поля в космосе и каково их влияние на связь корабля с Землей? Ученых интересовали и многие другие вопросы.
Показания приборов надо было привязывать к определенным моментам времени и пунктам траектории полета. На возврат приборов нельзя было надеяться. Поэтому эти показания, вместе с координатами корабля сразу же передавались на Землю при помощи радиосигналов и здесь автоматически фиксировались. Вот тут-то и была использована возможность модуляции света и, следовательно, его способность переносить сигналы, а также его способность проходить через огромные пространства в пустоте.
Подобные исследования дали важные результаты. Выяснилось, что метеорная опасность ничтожно мала и не может служить препятствием для полетов человека в космос. Но зато установлено, что вокруг Земли простирается на 7—8 земных радиусов пояс повышенной радиации (три зоны); этот пояс радиации представляет известную опасность и требует специальных мер защиты космонавта. Установлено также, что пояс радиации над полюсами Земли сходит на нет. Были получены и другие данные о свойствах космоса. Так обеспечивается безопасность полета космонавтов.
Но свет информирует не только о физических свойствах космического пространства, он сообщает и о том, что делается внутри корабля — какие в нем температура, давление, влажность, радиация. Более того, когда на борту корабля путешествовали собаки, специальные датчики контролировали температуру их тела, биение сердца, их поведение в условиях ускорительных перегрузок и невесомости, течение в этих условиях всех физиологических процессов и отправлений (дыхание, движение, питание, сон и т. п.). Вся эта информация передавалась по радио и телевидению на Землю и здесь фиксировалась. Она была необходима, чтобы точно знать, как будут чувствовать себя будущие космонавты. Такой же метод объективного контроля применялся и к самим космонавтам: в столь серьезных научных вопросах на субъективную информацию полагаться нельзя. Кроме того, эта информация должна быть своевременной для принятия необходимых мер.
Свет позволил провести все опыты в космосе так, как будто дело шло об обычном опыте, который ставит физик или физиолог в своей лаборатории.
Научная документация прилунения вымпела
Этому разделу можно было бы дать еще и дополнительное название: «Как были посрамлены некоторые антисоветские пропагандисты».
Как известно, 12 сентября 1959 года была запущена вторая советская космическая ракета; она доставила на Луну вымпел с советским-государственным гербом. Этот вымпел достиг Луны в 00 часов 02 минуты 24 секунды московского времени 14 сентября. Весь мир аплодировал новому выдающемуся успеху советской науки и техники. Но нашлись люди (некоторые из них занимали в то время высокие государственные посты в США), которым пришелся не по душе рост авторитета Советского государства. Они пытались посеять сомнения в том, что советский вымпел действительно доставлен на Луну; реальные достижения советской науки и техники они хотели представить как обман общественного мнения со стороны коммунистов.
Однако оказалось, что советские ученые имеют документальное доказательство того, что вымпел был действительно доставлен на Луну. В контейнере космической ракеты был помещен лунный радиоальтиметр. В непосредственной близости к Луне этот прибор стал посылать на Луну радиоимпульсы и регистрировать ответное радиоэхо. Это давало возможность определить расстояние ракеты до Луны практически в моменты посылки радиоимпульсов. Легко сообразить, что оно равнялось скорости радиосигнала (скорости света), умноженной на половину временного промежутка между моментом посылки импульса и регистрации ответного эха. Вся эта информация передавалась (опять-таки по радио!) на частоте 183,6 мегагерц на Землю, где и регистрировалась автоматически. Эта регистрация документально подтверждает, как в полном соответствии с законом падения уменьшалось расстояние до Луны и как оно стало равным нулю именно в тот момент, когда координаты космической ракеты совпали с координатами точки падения ракеты на Луне. Эти документы непреходящи, их всегда можно продемонстрировать как нашему поколению, так и потомству.
Советские ученые получили документальное свидетельство и от своих английских коллег, следивших за полетом ракеты. Особенно ценно то, что оно было основано на совершенно иных закономерностях радио-излучений, а именно па уже известном нам явлении изменения частоты излучения при движении излучателя (принцип Допплера — Белопольското). Вот что телеграфировал в Москву в 1959 году директор английской обсерватории Джодрелл-Бэнк известный астрофизик профессор А. Ч. Б. Ловелл: «...Мы без труда обнаружили ракету в точно указанном месте. Во время приближения второго «лунника» к Луне нам удалось определить изменение частоты сигналов, вызванное «эффектом Допплера», по мере того, как «лунник» убыстрял свое движение под действием притяжения Луны. Легко себе представить, какой это был волнующий момент, когда сигналы неожиданно прекратились (а это значило — ракета «прилунилась») и здание Джодрелл-Бэнк осадили корреспонденты газет и радио всех стран! Результаты наших наблюдений были немедленно пересланы в Москву, а вскоре их опубликовал также научный журнал «Нейчур». Мы были, вероятно, единственными людьми за пределами СССР, регистрировавшими это эпохальное событие. Но снова раздались голоса неверящих. Несмотря на то что в момент прекращения сигналов наш радиотелескоп был точно направлен на Луну, они утверждали, что передатчики могли быть выключены еще на Земле с помощью часового механизма, чтобы симулировать «прилунение» ракеты. К счастью, полученные нами данные об ускорении «лунника» перед столкновением с Луной сделали все сомнения беспочвенными, и скептикам пришлось замолчать. Вот поистине прекрасный пример сотрудничества, значение которого выходит далеко за пределы чисто научной области!» Мы можем присоединиться к выводу профессора Ловелла.
Так были посрамлены «скептики». Они, видимо, не ожидали, что наука в состоянии документально зарегистрировать объективное событие, хотя бы оно и происходило на расстоянии более 300 тысяч километров от Земли.
Свет и телеуправление
Свет не только доставляет подробную информацию о состоянии области пролета космического корабля и внутри самого корабля. Он позволяет решить и проблему управления самим кораблем или же процессами, в нем происходящими. Эта особенность ярко проявилась при полете третьей советской космической ракеты, запущенной 4 октября 1959 года.
При запуске этой ракеты была поставлена задача сфотографировать обратную сторону Луны. Эта сторона Луны никогда не поворачивается к Земле и потому до сих пор была неизвестна людям. Последняя ступень посланной ракеты имела специально оборудованную автоматическую межпланетную станцию. Траектория полета станции была сложной; станция должна была облететь Луну «снизу вверх» и с того же направления (относительно места запуска) вернуться к Земле, проделав таким образом петлю вокруг Луны[4]. В этой книжке, посвященной свету, мы остановимся только на одной проблеме: на телеуправлении.