В нашей галактике - Лев Мухин

13 марта 1781 года В. Гершель открыл Уран.

Ученые начали понимать необходимость создания больших, постоянных обсерваторий.

В XIX веке благодаря работам талантливого немецкого самоучки Й. Фраунгофера научились отливать из флинтгласового стекла диски диаметром сначала 10–15 сантиметров, а затем и до 30–35. Финансируемый богатым меценатом Утушнейдером, Фраунгофер основал в Мюнхене оптический институт, где стал изучать преломление света. Экспериментируя с солнечным светом, он увидел в спектре темные линии, которые впоследствии получили его имя.

С изобретением фотографии телескоп начал давать «визитные карточки» планет. С развитием физической оптики ученые стали получать информацию об атмосферах и поверхностях планет. То, что не только Земля, но и Венера имеет атмосферу, было замечено еще М. Ломоносовым, но исследовать атмосферы стало возможным лишь тогда, когда ученые стали изучать планеты с помощью спектрометров, соединенных с телескопами. Каков же принцип действия подобной установки?

Если на пути луча света поставить небольшие кюветы с газами, каждая будет по-разному в зависимости от свойств содержащегося в ней газа поглощать свет. Аргон, к примеру, практически не будет поглощать, а аммиак или углекислый газ на определенной длине волны поглощают свет весьма и весьма заметно. Поэтому, если исследовать лучи Солнца, прошедшие через атмосферу планеты, можно получить так называемые полосы поглощения, а по их положению в спектре определить, что за газ содержится в атмосфере планеты. Начатые в XIX веке патером Секки, эти работы получили наибольшее развитие в XX веке.

В 1801 году итальянский астроном Д. Пиацци открыл малую планету, расположенную между Марсом и Юпитером. Эта зона Солнечной системы давно интересовала астрономов, так как, по всем предположениям, здесь должна была бы располагаться планета. Но как ее ни искали, обнаружить планету не удавалось. Небесное тело, которое открыл Пиацци, было в тысячу раз менее ярким, чем Марс и Юпитер. Пиацци назвал его Церерой, по имени богини — покровительницы Сицилии.

В 1802 году в этой же области неба нашли еще одну малую планету Палладу, затем Юнону, а в 1807 году — Весту. Но все они были очень маленькие — около нескольких сотен километров в диаметре. А ведь между Марсом и Юпитером ожидалась настоящая, полноценная планета. Ей даже название дали — Фаэтон.

С 1845 года начался новый поток открытий малых планет, получивших название астероидов. В 1852 году их насчитывалось 20, а к 1870 году — 110. К 1938 году число малых планет достигло 1500, и эта зона Солнечной системы получила название пояса астероидов. А как же Фаэтон? Даже сегодня есть ученые, которые считают, что Фаэтон был. Был, а потом взорвался, таким образом и появились астероиды в этом районе.

С развитием физической оптики, как мы уже говорили, представилась возможность фотометрических наблюдений, а также закономерностей поведения отраженного от планет солнечного света. Благодаря этому удалось, в частности, выявить, что поверхность Луны совсем не гладкая, а похожа как бы на поверхность вулканической пемзы. Фотометрические наблюдения позволили выяснить, что кольца Сатурна состоят из отдельных небольших тел. Ученые определили, что поверхность Венеры скрыта от нас мощным слоем облаков. Используя чувствительные приемники тепла — радиометры, конечно же в сочетании с телескопами, астрономы определили температуру поверхности Меркурия. Она оказалась равной 400 градусам Цельсия. Анализ спектров дал возможность получить кое-какие сведения о химическом составе атмосфер Марса, Венеры, Юпитера, Урана, Сатурна.

Но телескопы имели свой предел, свои ограничения. Одно из самых серьезных препятствий — земная атмосфера. Каждый, кто в ясный и жаркий летний день смотрел на вспаханное поле, видел, как «дрожит» над ним воздух. Это происходит потому, что лучи света по-разному преломляются, проходя через слои воздуха с различной температурой. Так вот, на пути луча зрения телескопа, пронизывающего всю толщу земной атмосферы, всегда найдутся участки атмосферы с коэффициентом преломления света, отличающимся от среднего. Этот факт связан с так называемыми турбулентными движениями воздуха в атмосфере, которые хорошо известны каждому летавшему в самолете. Тряска и «воздушные ямы» также вызваны турбулентными движениями.

Поэтому атмосферное дрожание сильно мешает при наблюдениях небесных тел. Кроме того, сама атмосфера Земли обладает заметным поглощением, поскольку содержит и пары воды, и углекислый газ. Короче говоря, в XX веке стало ясно, что средства наземного исследования планет — телескопы имеют свои вполне определенные ограничения.

Но тем не менее за триста с лишним лет исследования планет с помощью телескопов дали человечеству огромную информацию. Мы поняли, как устроена Солнечная система, узнали, сколько в ней больших и малых планет. Теперь на повестку дня выступила проблема детального изучения свойств планет Солнечной системы. Но эта проблема могла быть решена только после того, как человек овладел космической техникой.

О космических исследованиях написано много книг, и поэтому я остановлюсь здесь на наиболее важных, эпохальных экспериментах, проведенных при помощи космических аппаратов. Конечно, при оценке важности того или иного космического запуска к планетам всегда присутствует элемент субъективности. Это, вообще говоря, относится не только к космическим исследованиям. Ф. Хойл, например, со свойственной ему категоричностью говорил: «…Не верю, что из исследований кучи шлака, которую представляет собой поверхность Луны, выйдет что-нибудь путное». Знаменитый астрофизик считал, что гораздо важнее исследовать звезды, а не планеты, и не стеснялся ругать Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) за то, что оно недостаточно финансирует астрофизиков.

Мы, однако, не будем обсуждать, что важнее, например, изучение Луны или Венеры. Побеседуем сейчас об исследованиях Венеры, Марса и планет-гигантов. Венера особенно интересна потому, что это практически двойник Земли по массе и размерам. Марс традиционно интересен в связи с проблемой возможного существования жизни на нем. Ну а планеты-гиганты — особые миры, совсем непохожие на «кучи шлака» — планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Начнем с нашей ближайшей соседки — Венеры.

Итак, во второй половине пятидесятых годов в научной печати появились первые сообщения о том, что температура поверхности Венеры гораздо выше, чем думали раньше, — несколько сот градусов по шкале Цельсия. Эти результаты, полученные с помощью радиотелескопов, прозвучали как гром среди ясного неба. Ведь еще совсем недавно считалось, что на Венере есть жизнь, а уж в том, что ее поверхность покрыта океанами, мало кто сомневался. Именно поэтому на первых космических аппаратах, направляющихся к Венере, были установлены датчики фазового состояния поверхности. Ведь надо было знать, сел корабль на твердую поверхность или окунулся в венерианское море.

Но начиная с 1967 года, на автоматической станции «Венера-4» и на всех последующих этих датчиков уже не было. Ясно, что при температуре поверхности около 480 градусов Цельсия ни о каких океанах не может быть и речи. На этой станции и на всех последующих стояла мощная тепловая защита.

Так что же мы хотели узнать о Венере и что знаем о ней сегодня, через 15 лет ее исследования с помощью космических станций?

Мне хочется прежде всего вспомнить, как принималось решение о составе научной аппаратуры на космическом аппарате. Ведь и вес и энергопотребление имели очень жесткие пределы, а желающих «прописать» свой прибор на борту станции было всегда более чем достаточно, по вполне понятным причинам.

Поэтому, когда планировался очередной запуск, у М. Келдыша собирался совет, на котором и выносилось окончательное заключение по поводу научной программы. Нельзя не сказать о том, что всех присутствовавших на заседаниях этого совета поражала быстрота и точность, с которой Келдыш мог оценить важность какой-либо научной проблемы. Блистательный математик, теоретик космонавтики, он с удивительной интуицией замечал и слабые и сильные стороны космических экспериментов. Но кроме этого, он всегда оказывал большую конкретную помощь экспериментаторам.

Ведь что греха таить! От идеи проведения какого-нибудь космического эксперимента до ее воплощения в бортовой прибор, «в металл», как принято говорить, лежит очень тяжелая дорога. Попробуйте уговорить руководителя предприятия изготовить прибор в космическом исполнении. Здесь даже неважно, о каком приборе идет речь. Важно следующее. Допустим, нужно провести масс-спектрометрический анализ воздуха в комнате. Лабораторный серийный образец прибора для таких целей весит, как правило, от 100 до 500 килограммов, а для анализа воздуха на Венере на борт надо поставить прибор с точно такими же характеристиками, а иногда и с лучшими, но весом не более 10 килограммов. Поэтому размещение заказа на каком-нибудь предприятии — дело, скажем прямо, нелегкое.