Анатолий Томилин - Занимательно об астрономии

• Название: Занимательно об астрономии
• Автор: Анатолий Томилин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Физика
• Год: 1970

Попробуйте найти сегодня что-нибудь более захватывающее дух, чем астрономические открытия. Следуют они друг за другом, и одно сенсационнее другого.

Астрономия стала актуальной. А всего двадцать лет назад в школе она считалась необязательным предметом.

Зато триста лет назад вы рисковали, не зная астрономии, просто не понять сути даже обычного светского разговора. Так он был насыщен не только терминологией, но и интересами древней науки.

А еще два века назад увлечение звездами могло окончиться для вас… костром.

Эта книга — об астрономии и немного об астронавтике, о хороших астрономах и некоторых астрономических приборах и методах. Словом, о небольшой области гигантской страны, в основе названия которой лежит древнее греческое слово «astron» — звезда.

---

Однако чтобы закончить этот «жизнерадостный» перечень неожиданностей и препон, которые смелым людям нужно будет преодолеть, автор призывает бодро воскликнуть в духе Маргариты Алигер: «И все-таки я верю!..» Жаль только, что вера в науке то же, что дрова в двигателе космической ракеты.

Хотя не исключено, что придет время, и человечество, если ему удастся до этого времени дожить, вырвется к звездам. Но произойдет это таким способом, до понимания которого нам так же далеко сегодня, как современникам Гиппарха было далеко до наших с вами рассуждений.

5. Проблемы релятивистской астронавигации

Одним из самых противных испытаний, которым подвергается летчик, а сейчас космонавт, как это показывают в кино, является карусель. Мы, летчики недавнего прошлого, в свое время называли ее «вертушкой» или «сепаратором». Тех, кто не проходил испытания на центрифуге, отстраняли от полетов. Мудрый читатель, конечно, знает, что так тренируется вестибулярный аппарат. И хотя у представителей воздушной специальности оный аппарат, безусловно, оттренирован, летать вверх ногами или кувыркаться во всех мыслимых степенях свободы никому удовольствия не доставляет. Мы не говорим уже о том, что направить кувыркающуюся ракету точно в цель — дело в высшей степени безнадежное.

Для предотвращения неприятностей воздушные (и безвоздушные) транспортные средства снабжаются ограничителями свободы.

На корабле «Восток», вынесшем за пределы воздушной оболочки Земли первого человека, стоял целый комплекс оптико-гироскопических систем ориентирования. Гироскоп задавал направление одной из осей; автоматы, занимающиеся поиском Солнца, поворачивали корабль относительно центра тяжести и удерживали его в заданном направлении. Первый полет Ю. Гагарина прошел успешно.

Иначе было с автоматической межпланетной станцией «Венера-1». Станция держала связь с Землей при помощи остронаправленной антенны. Такие антенны представляют собой параболоиды вращения разных диаметров и посылают радиоволны узким пучком. Поддерживать точное направление помогала сложная система астроориентации. И вот примерно в середине полета радиосвязь со станцией прервалась. В чем дело?

Выяснить причину помогла старинная дружба, связывающая советских астрономов и их английских коллег. Англичане уже давно помогают нам вести наблюдения за нашими космическими летательными аппаратами, пользуясь уникальной аппаратурой на обсерватории Джодрелл Бэнк. Так вышло и на этот раз. После того как у всех нас лопнуло терпение вместе с надеждами снова услышать голос «Венеры-1», англичане все еще упорно ждали. И национальная черта не подвела. Правда, плюс к английскому терпению у них был и лучший в мире по тем временам радиотелескоп. Факт тот, что английские астрономы поймали снова нашу станцию. Но поймали так кратковременно и вскользь, что стало ясно: вышла из строя система ориентации и станцию мотает в разные стороны.

Средства астронавигации при межпланетных перелетах — это едва ли не главное (наряду с тремястами тысячами других не менее главных деталей, составляющих начинку современной ракеты). Отклонение от курса на доли процента уведет даже межпланетный корабль далеко от цели. А как будет чувствовать себя штурман звездолета, набравшего субсветовую скорость? Что, опять Эйнштейн? Нет, на этот раз мы хоть и воспользуемся выводами специальной теории относительности, но это будет касаться той ее части, которая была подготовлена раньше Лоренцем. Здесь речь идет о преобразованиях Лоренца, связывающих координаты и время неподвижной системы (х, у, z и t) с соответствующими величинами для летающего звездолета (х′, у′, z′ и t′). Если направить ось х по курсу корабля, то формулы для преобразования примут вид:

Из-за этих преобразований для наблюдателя, движущегося со скоростью, близкой к скорости света, привычные координаты неподвижных звезд неузнаваемо изменятся. Перед носом ракеты звезды словно сбегутся, столпятся в кучу по курсу звездолета, а за кормой, наоборот, далеко разойдутся друг от друга.

По расчетам профессора С. М. Рытова, при скорости в 260 тысяч километров в секунду вся передняя полусфера звездного неба сместится вперед и заполнит конус с углом раствора всего в 30 градусов. И чем ближе будет скорость к световой, тем теснее будут толпиться звезды перед носом корабля. Так, при достижении скорости, равной 0,95 С, передняя полусфера сожмется уже в конус с углом раствора всего 18 градусов.

Но этого еще мало. Изменится спектральный состав излучения звезд. Помните эффект Допплера и наш эксперимент с лодкой, идущей против волн? Так вот, звезды, расположившиеся впереди по курсу звездолета, «поголубеют», а оказавшиеся за кормой по той же причине начнут «краснеть». При этом яркость впереди лежащих светил возрастет, а оставшихся сзади — уменьшится.

Представьте себя на минутку в положении штурмана. Поседеешь, ей-богу! А до штурмана — конструктору в пору повеситься.

Если и теперь упрямый читатель не сделал для себя определенных выводов, к которым его бережно вел автор, то последнему остается только широко развести руками. Ему, автору, самому до смерти бы хотелось полететь. Желание-то у него есть. Но вот насчет возможностей… Нет, мы начали нашу последнюю главу широким заголовком: «Полет к звездам…» и поставили многоточие. Пришла пора снять точки, написать слово НЕВОЗМОЖЕН и закрыть кавычки.

А как же фантастика?..

Во-первых, автор должен заявить со всей ответственностью, что лично он фантастику любит! Не меньше любит он и приключенческую литературу и даже, стыдно признаться, детектив. Порукой тому не только его собственные рассказы, но даже эта книга, которую он изо всех сил старался строить по детективным канонам: «Вот-вот откроется окончательная истина… Ан нет!.. И снова дежурные гипотезы, погоня за доказательствами, ошибки и движение вперед».

Автор уже много раз оправдывался в том, что он далек от мысли подвергать сомнениям основные принципы и принципиальные возможности. Ему только хотелось бы предостеречь читателя от слишком поспешного «инженерного» подхода к решению некоторых «фотонных» проблем, а с другой стороны — от чрезмерной горячности в восклицаниях: «Верую!» Правда, а как же быть все-таки с литературой?

Так ведь и тысячу лет назад существовали сказки об огнедышащих драконах и летающих колесницах. Думаете, в них так уж и верили? Вряд ли. Но от этого сказки не становились менее интересными. Помните: «Сказка — ложь, да в ней намек, добрым молодцам урок»?

Вот автор и призывает, читая фантастические романы, отыскивать в них «намек», а не техническое решение проблем будущего.

Заключение

Книга подошла к концу. Однако стоит ли считать, что исчерпана тема нашего разговора? Ведь за пределами обложки осталась бездна интересных сведений, фактов, гипотез и предложений. Как мало, например, удалось рассказать о радиоастрономии, без которой мы ничего бы не узнали ни о межзвездной материи, ни о новых явлениях во вселенной. Не удалось рассказать о радиоастрономах — молодых, горячих приверженцах новой науки, заявляющих уверенно: «…Мы получим информацию об удаленнейших уголках вселенной и решим наболевший вопрос о характере ее расширения. Узнаем, конечна вселенная или бесконечна!» Одно только перечисление методов и достижений радиоастрономии заняло бы толстенную книгу, которую можно читать, как роман приключений. А ведь следом идет астрономия ракетная. Эта отрасль науки еще не вышла даже из младенческого возраста. Что из того? Сведения, доставленные космическими ракетами, фантастичны.

С каким наслаждением обрисовал бы автор переход древней как мир наблюдательной науки о звездах в науку экспериментальную. Рассказал бы о том, как узнали астрономы «из первых рук» о рентгеновом и ультрафиолетовом излучениях Солнца; о восторге, который охватил мир, когда взлетевшие в космос советские ракеты решили злободневную проблему межпланетного газа, не проявлявшего себя никак ни в оптическом, ни в радиодиапазоне. Или о магнитометре, заброшенном нашим «лунником» к спутнику Земли и разбившем много сердец и гипотез, доказав почти полное отсутствие магнитного поля возле Луны.

А ведь впереди первая внеземная стройка. Исполнится мечта ученого, помните: «После смерти все хорошие астрономы попадут на Луну». Исполнится, правда, с небольшой поправкой. Для этого хорошему астроному не обязательно будет умирать. Впрочем, вряд ли эта деталь так уж огорчит кандидатов в «лунатики».

Будущее астрономии ослепительно! Ее успехи — золотой фонд всей науки. Можно смело сказать, что наука о звездах закладывает фундамент земной практики. Факты налицо. Отчаявшись найти кварки на Земле, физики отправились за ними в космос.