Газета Поиск

Знает, где звон. Новая космическая обсерватория безошибочно определит источники сигналов из Вселенной.

В Афганистане убит ближайший советник президента страны. Премьер Египта объявил о назначении 12 новых министров. Московский ЦСКА выбыл из розыгрыша Кубка России по футболу… В потоке новостей, озвученных электронными СМИ 18 июля этого года, не все, наверное, обратили внимание на сообщение о выводе на орбиту обсерватории “Спектр-Р” с десятиметровым радиотелескопом на борту. Между тем по своему значению это событие превосходит многие другие. Запуск обсерватории осуществлен в рамках долгожданного проекта “Радиоастрон”, который призван сыграть важную роль в изучении и дальнейшем освоении космического пространства. В подготовке проекта принимали участие десятки организаций, в том числе зарубежные, но “главными по науке” были Астрокосмический центр Физического института РАН им. П.Н.Лебедева и входящая в его состав Пущинская радиоастрономическая обсерватория (ПРАО АКЦ ФИАН). По этим адресам и отправился корреспондент “Поиска” за подробностями об уникальном проекте.

Первый его собеседник – заведующий лабораторией галактической радиоастрономии, ведущий научный сотрудник Астрокосмического центра (АКЦ) ФИАН, доктор физико-математических наук Михаил Попов.
– Радиоастрономия как самостоятельная отрасль стала интенсивно развиваться сразу после окончания Второй мировой войны, – рассказывает Михаил Васильевич. – Тогда же многие страны перепрофилировали значительную долю радиолокаторов, используемых в ПВО, для астрономических исследований. И почти сразу же ученые были поражены тем, как “шумит” космос в радиодиапазоне. Однако разрешающая способность принимающих антенн была очень мала. Про радиоастронома тех лет можно было сказать: слышит звон, да не знает, где он. Чтобы получить дополнительную информацию о местоположении радиоисточника, ученые использовали различные приемы. Например, Луна, “гуляя” по небу, время от времени закрывала какой-нибудь интересный объект. Если при этом интенсивность радиосигнала скачком падала до нуля, ученые делали вывод, что его источник имеет размер порядка звезды или еще меньше. А если интенсивность ослабевала постепенно, то это означало, что радиоволны излучает какое-нибудь протяженное облако газа.
– Но ведь размеры радиолокаторов намного больше, чем обычных телескопов. Почему же они так плохо “видят”?
– Разрешающая способность телескопа прямо пропорциональна диаметру главного зеркала или принимающей антенны и обратно пропорциональна длине волны излучения. А длина радиоволн примерно в миллион раз больше, чем у видимого света. Следовательно, во столько же раз размеры радиолокатора должны превосходить обычный телескоп, если мы хотим, чтобы у них была одинаковая разрешающая способность. Но построить принимающую антенну размером более 100 метров технически очень сложно. Ведь ее форма будет искажаться под собственным весом. А кроме того, это очень дорого.
– И какой выход нашли ученые?
– Они стали соединять кабелем радиотелескопы, разнесенные на большое расстояние – в несколько километров. В этом случае принимающие антенны работали как части единого гигантского телескопа. Разрешающая способность такой системы соответствовала ее “базе” – расстоянию между удаленными антеннами. Когда появились сверхточные атомные часы, нужда в соединительном кабеле отпала. Две, три или более антенны, расположенные в разных частях земного шара, в одно и то же время “наблюдали” какой-нибудь интересный объект. Вся информация при этом записывалась на специальные носители, которые затем привозили в один информационно-вычислительный центр и там обрабатывали. Эта технология называется “радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами”. Она достигла своего расцвета в 70-80-е годы прошлого века. И тогда радиоастрономия обошла оптическую по разрешающей способности в тысячу раз!
– Что же случилось потом?
– Прогресс в интерферометрии был ограничен диаметром Земли. Чтобы преодолеть это ограничение, нужно отправить принимающую антенну в космос. Так сказать, открыть эру космических интерферометров. Именно с этой целью в середине 1980-х академик Николай Кардашев и предложил проект “Радиоастрон”. Его запуск был запланирован на 1994 год, но по ряду причин несколько раз откладывался. И вот наконец ракета “Зенит” 18 июля этого года вывела антенну, состоящую из 27 сложенных лепестков, в космос, а 25 июля лепестки благополучно раскрылись. Орбита “Радиоастрона” сильно вытянутая, ее апогей находится на расстоянии 350 тысяч километров от Земли, то есть почти “дотягивается” до Луны, а перигей проходит на высоте всего в несколько тысяч километров. Таким образом, расстояние между крайними точками базы в 30 раз превосходит диаметр Земли.
– И какая в этом случае будет разрешающая способность?
– Прием сигнала запланирован на четырех длинах волн в интервале от 1,3 сантиметра до метра. На самой высокой частоте разрешение составит одну миллионную долю угловой секунды. Это равносильно возможности читать текст, написанный обычным шрифтом на поверхности Луны. Никогда ранее астрономические наблюдения не проводились с такой феноменальной точностью.
– Что это даст?
– Одна из основных задач “Радиоастрона”  – исследование сверхмассивных черных дыр, находящихся в ядрах галактик. Именно там происходят самые мощные процессы во вселенной. Из некоторых ядер наблюдаются гигантские выбросы вещества протяженностью миллион световых лет. Это в 10 раз превосходит размеры нашей Галактики. Конечно, сами черные дыры ничего выбрасывать не могут, ведь, согласно теории гравитации Эйнштейна, на их поверхности время останавливается и физические процессы замирают. Поэтому вся энергия выделяется в так называемом аккреционном диске – уплощенном облаке газа и пыли, окружающем дыру. Но где именно? В каком месте диска начинает формироваться так называемый радиовулкан, мощное излучение которого регистрируют наземные антенны?
Даже у интерферометра со сверхдлинной базой не достаточно разрешающей силы, чтобы ответить на этот вопрос. Здесь требуется космический интерферометр, такой как обсерватория “Радиоастрон”.
– Есть ли среди черных дыр наиболее интересная?
– Один из них – объект в ядре гигантской эллиптической галактики М87. Она расположена в центре нашего сверхскопления галактик на расстоянии 50 миллионов световых лет от Земли. Там масса черной дыры превосходит солнечную в два миллиарда раз. И ее угловой размер на небе составляет две миллионные доли секунды. То есть “Радиоастрон” сможет как бы заглянуть внутрь ее гравитационного радиуса. Туда, где, согласно теории гравитации Эйнштейна, пространство и время должны поменяться местами.
Есть, кстати, предположение, что черная дыра в М87 не совсем обычная, а представляет собой так называемую кротовую нору – своеобразный мост в другую вселенную.
– Это можно как-то проверить?
– Да. У обычной черной дыры должно быть два магнитных полюса: северный и южный. А у кротовой норы – один. Второй, соответственно, находится в другой вселенной. Если исследовать изменение структуры радиоисточников в окрестности черной дыры, то можно будет узнать, сколько там магнитных полюсов.
Другая задача проекта – исследование галактических мазеров. Они расположены в областях интенсивного звездообразования и напрямую связаны с возникновением планетных систем. Изучение их природы может пролить свет и на происхождение Солнечной системы, где еще немало нерешенных проблем.
– “Радиоастрон” – первый космический интерферометр?
– Не совсем. В самом начале нашего века японцы смогли осуществить проект “Халка”, в котором принимающая антенна двигалась по орбите с максимальным удалением 30 тысяч километров от Земли. Их приборы должны были регистрировать сигналы примерно на тех же частотах, что и “Радио­астрон”. К сожалению, на самой короткой волне осуществить прием не удалось. Поэтому троекратный выигрыш в длине базы был полностью нивелирован. Тем не менее японский опыт доказал, что космические проекты работоспособны. И наш телескоп должен стать первым полноценным космическим интерферометром.
– А какая роль в этом проекте отводится Пущинской радиоастрономической обсерватории?
Этот вопрос адресуется уже директору ПРАО АКЦ ФИАН доктору физико-математических наук Рустаму ­Дагкесаманскому.
– На самом “Радиоастроне” не предусмотрены запись и хранение получаемой информации, – поясняет Рустам Давудович. – Поэтому весь принимаемый сигнал будет сразу же транслироваться на наш радиотелескоп “РТ-22”. Здесь мы его будем записывать и хранить, чтобы затем передать в центр обработки информации. Таким образом, наш радиотелескоп будет играть роль станции слежения и ретрансляции. 13 августа он уверенно осуществил  прием тестового радиосигнала с космического аппарата.
– А где же будет второй конец “базы” системы “Радиоастрон”?
– В Евпатории. Там есть огромная полноповоротная антенна диаметром 70 метров. Кстати, изначально проект “Радиоастрон” задумывался как международный. Но из-за того, что он долго откладывался, связи с зарубежными партнерами несколько ослабли. Сейчас мы надеемся их восстановить. Чтобы наша космическая обсерватория работала с максимальной отдачей, ее нужно обеспечить, по крайней мере, тремя станциями слежения, вроде нашей, расположенными в удаленных друг от друга точках земного шара. Мы ведь в Пущине можем принимать информацию только тогда, когда передающая антенна на спутнике будет в зоне прямой видимости. В качестве второго конца базы также желательно иметь несколько крупных радиоантенн. Мы надеемся, что, когда приборы “Радиоастрона” начнут работать в штатном режиме, наши зарубежные коллеги примут самое активное участие в проекте и намеченные уникальные эксперименты будут выполнены.

Беседовал Василий ЯНЧИЛИН

На нижнем фото – Испытание аппаратуры обсерватории “Радиоастрон”
в НПО им. С.А.Лавочкина (http://www.laspace.ru)

Нет комментариев