Белые карлики. Будущее Вселенной - [72]
Нередко говорят, что открытие реликтового излучения было делом случая. Если это и верно, то лишь отчасти. Правда состоит в том, что Пензиас и Вильсон вели наблюдения на лучшем в мире приборе, с помощью которого можно было обнаружить микроволновой фон Вселенной. В 1964 г. они пустили его в ход для выполнения собственной программы радиоастрономических исследований. Хотя они не имели ни малейшего представления о публикациях гамовской группы и, естественно, не искали предсказанное Альфером и Германом излучение, его детектирование было только делом времени. Подтверждением этого служит тот факт, что после публикации результатов Пензиаса и Вильсона другие ученые без проблем регистрировали реликтовое излучение с помощью менее чувствительной аппаратуры.
С чего же все началось? В конце 1950-х гг. NASA запланировало первый в мире эксперимент по отработке технологии космической связи на сантиметровых и дециметровых волнах. В рамках этого проекта, названного «Эхо» (Echo), в следующем десятилетии на околоземные орбиты высотой чуть больше 1500 км запустили два раздувающихся 30-метровых баллона из металлизированной полиэфирной пленки, хорошо отражающей радиосигналы. Хотя впоследствии специалисты NASA сделали выбор в пользу спутников с активными ретрансляторами, проект «Эхо» дал ценную информацию о верхних слоях земной атмосферы и распространении радиоволн.
В эксперименте «Эхо» приняли участие сотрудники Белловской лаборатории радиоисследований (Bell Radio Research Laboratory), расположенной неподалеку от городка Холмдел в штате Нью-Джерси. Специально для этой цели Артур Кроуфорд, Эдвард Ом и их коллеги заранее спроектировали и построили установку, приспособленную под прием сигналов, отраженных от спутника «Эхо-1» (Echo 1), выведенного на орбиту 12 августа 1960 г. Она была оснащена алюминиевой рупорной антенной с апертурой 60 × 60 см, которая работала как волновод, направляющий пришедшие из космоса сигналы на параболический рефлектор. Сфокусированные микроволны частотой 2,39 ГГц (длина 12,6 см) попадали в радиометр, оснащенный усилителем, использующим рубиновый мазер бегущей волны, охлаждаемый жидким гелием. Этот прибор почти не загрязнял систему собственным тепловым шумом и потому мог использоваться для усиления весьма слабых внешних сигналов. Иначе говоря, радиометр, работающий в блоке с таким усилителем, обладал очень высокой чувствительностью. После многомесячных измерений в июле 1961 г. возглавляемые Омом сотрудники лаборатории опубликовали полученные результаты. Эта была именно та статья, на которую три года спустя сослались Дорошкевич и Новиков.
Чтобы понять ее место на пути к открытию реликтового излучения, необходимо кое-что уточнить. Космические источники радиоволн производят хаотический тепловой шум, который почти неотличим от шума обычного резистора, нагретого электрическим током. По этой причине калибровку приемного устройства радиотелескопа часто проводят в тепловых единицах. Хотя мощность шума, который приходит на радиометр от антенны, можно фиксировать в децибелах, на практике ее удобнее выразить через температуру условного резистора, который посылал бы на радиометр шум такой же мощности. Именно в такой форме представили свои результаты Эдвард Ом и его коллеги[52].
Перед получением и обработкой сигналов от спутника радиоинженеры из группы Ома провели тщательную калибровку своей установки на той же рабочей частоте 2,39 ГГц. Для этого они измерили суммарный уровень шума от антенны, атмосферы и наземных источников, который составил 18,9 ± 3,0 K. Когда же антенна была направлена в зенит, она регистрировала микроволновое излучение, эквивалентное излучению черного тела с температурой 22,2 ± 2,2 K. Если бы измерения были совершенно точными, можно было бы утверждать, что из космоса на этой частоте приходит избыточное излучение с температурой 22,2–18,9 = 3,3 K. Однако учет ошибок измерений приводил к заключению, что величина этой температуры равна 3,3 ± 3,7 K. Получалось, что погрешность в определении температуры гипотетического космического излучения превышала ее измеренное значение! Поэтому Ом и его коллеги заявили, что, если даже космический микроволновой фон и существует, их установка не позволяет его надежно детектировать.
Вполне возможно, что они упустили великое открытие. Позднейший анализ их данных показал, что реальные погрешности измерений, скорее всего, были меньше заявленных. Если бы Ом и его коллеги не высказались столь категорично, другие специалисты (уже не инженеры, а астрономы) могли бы прийти к выводу, что из космоса приходит микроволновое излучение чернотельного типа. Дорошкевич и Новиков глядели буквально в корень, когда отметили, что наблюдения на радиотелескопах с приемниками микроволнового излучения, а также с помощью аппаратуры на искусственных спутниках «помогут окончательно решить вопрос о справедливости теории Гамова». В конечном счете именно так и произошло, причем всего через год после публикации их статьи.
После завершения работ по спутнику «Эхо-1» радиотелескоп в Холмделе был модифицирован. 10 июля 1962 г. NASA запустило 77-килограммовый спутник «Телстар-1» (Telstar 1), на котором впервые в мире была установлена приемо-передающая аппаратура для активной ретрансляции телевизионных изображений и телефонных переговоров. Этот эксперимент оказался очень успешным, именно с него началось межконтинентальное телевидение («Телстар-1» позволял осуществлять телефонную связь по 60 каналам или ретранслировать одну телепрограмму). Хотя для работы с новым спутником в Северной Америке и в Европе были построены специальные установки с антеннами большого диаметра, холмделская 60-сантиметровая установка тоже была задействована в предварительных экспериментах. Для этого ее приемник, настроенный на длину волны 12,6 см, заменили на 7,35-сантиметровый, поскольку на этой волне (частота 4,080 ГГц) работал «Телстар-1». Новый радиометр, как и прежний, был оснащен мазерным криогенным усилителем.
Тим Пик увлекается марафонским бегом, альпинизмом и лыжным спортом, воспитывает сына и ходит в спелеологичес кие походы в Западном Суссексе. А еще Тим прошел отбор в программу Европейского космического агентства (EKA). На шесть мест для полетов в открытый космос претендовало более 8000 участников… А сегодня Тим Пик – единственный космонавт во всей Великобритании. 15 декабря 2015 года в 14:03 Тим Пик в должности второго борт инженера отправился с космодрома Байконур к МКС, чтобы провести на орбите 186 суток и узнать все о том, как жить и выживать в космосе. Что чувствовал Тим, вращаясь вокруг Земли быстрее, чем ускоряющаяся пуля? Каково это есть, спать и вообще жить в космосе? Что делать, когда нечего делать? Как вообще обстоят дела в современном космосе? Вернувшись домой, Тим решил поделиться всем пережитым с землянами.
Эта книга о потомке немецких баронов и гениальном конструкторе, который создал для Гитлера самое совершенное по тем временам оружие устрашения — баллистическую ракету «Фау-2». Незадолго до поражения Третьего рейха Вернер фон Браун предложил свой талант и знания победителям и дистанцировался от своих бывших товарищей по нацистской партии. Сначала он предложил себя армии США, а затем — НАСА, а свои мечты о космических путешествиях — миллионам американцев. А еще через десяток лет продал своей второй заокеанской родине Луну. Для широкого круга читателей.
Гравитационные волны были предсказаны еще Эйнштейном, но обнаружить их удалось совсем недавно. В отдаленной области Вселенной коллапсировали и слились две черные дыры. Проделав путь, превышающий 1 миллиард световых лет, в сентябре 2015 года они достигли Земли. Два гигантских детектора LIGO зарегистрировали мельчайшую дрожь. Момент первой регистрации гравитационных волн признан сегодня научным прорывом века, открывшим ученым новое понимание процессов, лежавших в основе формирования Вселенной. Книга Говерта Шиллинга – захватывающее повествование о том, как ученые всего мира пытались зафиксировать эту неуловимую рябь космоса: десятилетия исследований, перипетии судеб ученых и проектов, провалы и победы.
Книга авторитетного британского ученого Джона Дрейера посвящена истории астрономии с древнейших времен до XVII века. Автор прослеживает эволюцию представлений об устройстве Вселенной, начиная с воззрений древних египтян, вавилонян и греков, освещает космологические теории Фалеса, Анаксимандра, Парменида и других греческих натурфилософов, знакомит с учением пифагорейцев и идеями Платона. Дрейер подробно описывает теорию концентрических планетных сфер Евдокса и Калиппа и геоцентрическую систему мироздания Птолемея.
Книга астронома из ФРГ посвящена изложению современных взглядов на свойства, строение, происхождение и эволюцию звезд. Не применяя математики и сложной терминологии, автор просто и наглядно объясняет все основные результаты теории звезд, начиная с ее классических разделов и кончая самыми современными данными о пульсарах, рентгеновских звездах и черных дырах.
Выпуск Итоги науки и техники из серии Ракетостроение, том 3, «Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo» является обзором и систематизацией работ, информация о которых опубликована в изданиях ВИНИТИ АН СССР в 1969—1972 гг. В томе 3 описываются конструкция, весовые, летные характеристики и космические летные испытания ракеты-носителя Saturn V и корабля Apollo. Рассматриваются системы управления корабля Apollo, принципы прицеливания траектории полета Земля-Луна-Земля, навигация, коррекция траектории полета, методы аварийного возвращения.
Мало кто осознаёт масштабы времени в долгой истории нашей планеты, и именно это лежит в основе многих экологических проблем, которые мы создаем. Нам легко представить себе период в девять дней — именно столько в атмосфере Земли остается капля воды. Но период в сотни лет — время нахождения в атмосфере молекулы углекислого газа — почти за пределами человеческого понимания. Наша повседневность определяется процессами, начавшимися тысячи и миллионы лет назад, а последствия того, что мы делаем, в свою очередь, переживут нас.
В книге собраны 181 задача, 50 вопросов и 319 тестов с ответами и решениями. Материал в основном новый, но включает наиболее удачные задания из предыдущих изданий. В целом это не очень сложные, но «креативные» задачи, раскрывающие разные стороны современной астрономии и космонавтики и требующие творческого мышления и понимания предмета. Основой для некоторых вопросов стали литературные произведения, в том числе научно-фантастические повести братьев Стругацких. Работа с этой книгой делает знания по астрономии и космонавтике активными, что важно для будущих ученых и инженеров, а также преподавателей физики и астрономии.
Почему мы помним? Как мы забываем? И что же такое память, в конце концов? Отвечая на эти и другие вопросы, умная и веселая книга «Это мой конёк» позволяет нам по-новому увидеть одну из самых поразительных человеческих способностей. Две сестры из Норвегии, нейропсихолог и известная писательница, искусно вплетают в повествование историю, науку и собственные исследования, открывая перед читателем захватывающую панораму понимания памяти — от эпохи Возрождения и открытия гиппокампа, напоминающего по форме морского конька, до нашего времени. В свете самых актуальных научных идей XXI века показана роль различных отделов мозга, причины забывания детских воспоминаний и трудностей с памятью при стрессе и депрессивных состояниях.
Карло Ровелли – итальянский физик-теоретик, специалист в области квантовой гравитации, автор нескольких научно-популярных книг. В “Сроке времени” он предлагает неожиданный взгляд на такой, казалось бы, привычный нам всем феномен, как время. Время, утверждает он, не универсальная истина, а иллюзия, это просто наше ощущение последовательности событий, их причинно-следственных связей. Время есть форма нашего взаимодействия с миром. Тайна времени, вероятно, в большей степени связана с тем, что такое мы сами, чем с тем, что такое космос.