Звездный шум и привет с Марса

Как в результате работы над радиотелефоном был пойман сигнал из центра Галактики

Открытие Янски считается «официальным» появлением радиоастрономии. Фото: Martin Bilek/Shutterstock

Чисто прикладная задача — устранение помех в работе первых радиотелефонов — случайно привела физика Карла Янски к открытию: он обнаружил радиоизлучение звезд в центре Млечного Пути. Которое до этого, похоже, уже видели, но принимали за послание от марсиан.

В истории нередки случаи, когда научные исследования случайно приводят к созданию каких-то вещей, которые потом находят широкое применение в быту. Например, сахарозаменители были открыты в результате поиска лекарств от различных болезней, микроволновки стали побочным эффектом разработки радаров в начале Второй мировой войны, а тефлон появился в результате поисков холодильных агентов — веществ, которые нужны в холодильниках для «отъема» лишнего тепла. А вот в истории изобретения радио все наоборот. Эта технология сначала прочно обосновалась в быту, и лишь затем ей нашлось научное применение — совершенно случайно.

Радио, в том числе радиотелеграф — беспроводная передача сообщений при помощи азбуки Морзе, появилось в начале XX века. А в 1927 году между Лондоном и Нью-Йорком заработала первая коммерческая телефонная радиолиния. Радиотелефония оказалась технически намного более сложной задачей, чем радиотелеграф, в частности инженерам нужно было избавиться от помех в радиоканале. Это было одной из задач, которую решали в крупной телефонной компании, когда в нее пришел работать физик Карл Янски. Теперь эта компания, известная как Лаборатории Белла (Bell Labs), занимается далеко не только телефонами — это один из крупнейших исследовательских центров, в котором было сделано множество открытий. В частности, именно там Арно Пензиас и Роберт Уилсон нашли подтверждение теории Большого взрыва.

Маркони демонстрирует передачу радиопосланий азбукой Морзе инженерам британской почты, 1897 год. Фото: Wikipedia


Чтобы избавиться от шумов, сначала нужно было как следует их изучить. Для решения этой задачи Янски построил радиоантенну, прозванную «каруселью Янски» за то, что она вращалась очень похоже на детский аттракцион. Исследователь обнаружил на частотах, которые предполагалось использовать для радиотелефонии, грозовые шумы, а также слабый шум неизвестного происхождения. Сначала Янски предположил, что поймал радиоизлучение Солнца — его существование ученые предполагали и пытались обнаружить с самого открытия радиоволн. Однако через несколько месяцев точка, из которой исходил шум, перестала совпадать с положением Солнца. Янски вычислил, что излучение исходит из центра Млечного Пути. Он предположил, что радиоволны испускают находящиеся в центре Галактики звезды.

Это был первый случай, когда на Земле зарегистрировали радиоволны из космоса, и он стал началом радиоастрономии как таковой.


Свои результаты Янски представил небольшой аудитории коллег в апреле 1933 года. И хотя после доклада он писал отцу, что название статье пришлось дать скучное и вообще она никого особенно не заинтересовала, открытие получило довольно широкую огласку. В начале мая заметка об открытии Янски появилась на первой полосе The New York Times, ученый много общался с журналистами и давал интервью на радио.



Однако продолжить свои исследования физик не смог: работа в Bell Labs требовала решения практических задач, а не погружения в фундаментальные исследования. А иметь постоянную работу в крупной компании во времена Великой депрессии, самого крупного экономического кризиса в истории Америки, было ценно. Затем началась Вторая мировая война, во время которой на первом плане также были прикладные задачи, а когда вернулось мирное время, ученый, который никогда не отличался крепким здоровьем, начал постоянно болеть.

Исследования Янски были продолжены другими исследователями, в первую очередь Гротом Ребером и Джоном Краусом. Однако у Янски были не только последователи, но и предшественники, и, возможно, кому-то из них удалось поймать радиоизлучение космических объектов задолго до американского физика.

Радиосолнце

Радиоволны открыл Генрих Герц по итогам экспериментов 1886—1888 годов. В 1890 году, после опытов Герца, Томас Эдисон предположил, что Солнце, будучи очевидным источником относительно коротких электромагнитных волн — видимого и инфракрасного излучения, может испускать и более длинные радиоволны. Но предположить — мало, нужно проверить. Идея Эдисона была масштабной: использовать залежи магнетита в качестве сердечника гигантской индукционной катушки для регистрации изменений в локальном магнитном поле под влиянием солнечной активности. Однако был ли проведен этот грандиозный эксперимент, неизвестно.

Пытались обнаружить солнечные радиоволны и другие ученые. В частности, в 1901 году француз Чарли Нордманн пытался поймать их в Альпах на высоте 3100 метров. Как назло, на этот год пришелся минимум солнечного цикла, и в день эксперимента на Солнце не было ни единого пятнышка. Когда на Солнце нет пятен, его магнитное поле спокойно и уровень радиоизлучения звезды минимален. Нордманн собирался повторить свои опыты через несколько лет, во время солнечного максимума, а его коллеги предлагали создать постоянную сеть станций и даже использовать в качестве одной из антенн Эйфелеву башню. Однако эти проекты так и не были осуществлены, а радиоизлучение Солнца в результате было открыто лишь через 40 лет.

Сигналы с Марса

В 1900 году Никола Тесла, ученый и изобретатель, известный своим неосуществленным проектом беспроводной передачи электроэнергии и благодаря эксцентричному характеру ставший любимцем любителей всякого рода странных и необъяснимых явлений, заявил, что ему удалось принять сигнал с Марса. Тесла утверждал, что слышал не просто какой-то радиошум, а отчетливые пики: раз-два-три... Учитывая, что в то время по радиосвязи общались при помощи азбуки Морзе, неудивительно, что загадочные сигналы из космоса воспринимались как осмысленное послание.

В начале 1920-х годов Гульельмо Маркони, один из изобретателей радио, также утверждал, что принял сигнал с Марса. В научной среде и СМИ тогда активно обсуждалась возможность установления контакта с марсианами. «Если марсиане все еще сидят на берегах своих каналов и ждут радиосигнала с Земли, им придется потерпеть, пока американские и европейские ученые достигнут консенсуса по вопросу межпланетной коммуникации», — таким ехидным пассажем начиналась статья в The New York Times от 3 сентября 1921 года. В ней приводились сомнения Теслы в том, что Маркони действительно принял сигнал с Марса.

Заголовок статьи в The New York Times, где Тесла критикует заявление Маркони


Мысль о том, что на красной планете существует разумная жизнь, не казалась в то время невероятной. В конце XIX века ученые полагали, что Марс покрыт сетью каналов и может быть вполне пригоден для жизни. В начале XX века появилось подозрение, что каналы являются оптической иллюзией, но точку в этом вопросе поставили лишь наблюдения космического аппарата «Маринер-4» в 1965 году, который стал первым аппаратом, долетевшим до красной планеты.

Карта Марса Камиля Фламмариона и Мишеля Антониади, начало XX века. Иллюстрация: Брогкауз-Ефрон «Новый энциклопедический словарь»


Писатели-фантасты начала прошлого века активно поддерживали идею существования разумной жизни на Марсе. В 1897 году вышел роман Герберта Уэллса «Война миров», в котором описывается вторжение враждебных марсиан на Землю, а одновременно с ним — роман немецкого писателя Курда Лассвица «На двух планетах», где марсиане представлены высокоразвитой цивилизацией, посланцы который прибыли на Землю, чтобы помочь человечеству идти к светлому будущему.

Кстати, некоторые специалисты полагают, что Тесла действительно уловил сигнал из космоса, однако его источником был не Марс, а Юпитер. Радиоизлучение планеты-гиганта было открыто в 1955 году, сейчас поймать ее сигнал можно с помощью любительских радиоприемников на частоте 20 МГц.
Теги:

Читать еще на Чердаке: