Астрономія в майбутньому. Частина друга.

Астрономія завжди була наукою спостережною, і цим вона докорінно відрізнялася від фізики і хімії – наук експериментальних. Астрономи були не владні міняти рух небесних тіл, брати проби і досліджувати в лабораторних умовах речовину Місяця і планет, регулювати хімічні реакції в міжзоряному середовищі та ін. Їхня доля – пасивно спостерігати випромінювання небесних світил і робити з цих спостережень, користуючись успіхами фізики, ті чи інші висновки.

Правда, тут потрібно зробити застереження: над випромінюванням від небесних світил, вловлених телескопами, астрономи завжди проводили експерименти. Вони пропускали його через призми спектрографів, плівки поляроїдів, складні системи фотоелементів. Це робилося (і робиться) для того, щоб отримати якомога більше відомостей про фізичні умови, які панують там, де це випромінювання «вироблялося». Однак ця обмовка не міняє суті справи: астрономія завжди була наукою споглядальною.

Запуск штучних супутників і космічних ракет ознаменував для астрономії початок ломки цих вікових традицій. Відкрилася можливість прямого виміру деяких властивостей космічних тіл. Хоча експериментальна астрономія налічує всього лише кілька десятиліть існування, досягнуті успіхи викликають подив.

Багато років абсолютно відкритим залишалося питання про фізичні властивості міжпланетного газу. Як це не парадоксально, астрономи незрівнянно краще знали властивості міжзоряного газу, ніж міжпланетного. Це пояснюється тим, що останній майже ніяк себе не проявляв як в оптичному діапазоні астрономічних спостережень, так і в радіодіапазоні. Різні дослідники дотримувалися діаметрально протилежних поглядів на властивості міжпланетного газу.

Тим часом це питання дуже важливе, оскільки всі види сонячного корпускулярного (тобто складеного з електрично заряджених частинок) випромінювання, перш ніж потрапити на Землю і викликати там такі явища, як полярні сяйва і магнітні бурі, проходять через міжпланетне газове середовище. При цьому властивості таких корпускулярних потоків можуть змінюватися, а це відразу ж позначиться на характері протікаючих на Землі перерахованих вище явищ.

Питання було вирішено під час польотів перших космічних ракет. На ракетах були встановлені спеціальні прилади, так звані «іонні пастки які змогли безпосередньо оцінити щільність міжпланетного іонізованого газу (цей останній викликав у ланцюзі пасток струм, значення якого передавалося на Землю по телеметрії).

Наведу інший приклад. В останні роки стало ясно, що магнетизм в тій чи іншій мірі властивий майже всім космічним об’єктам. Магнітні поля виявлені на Сонці, Юпітері, багатьох зірках, у міжзоряному середовищі. Для цих досліджень використовувалися непрямі методи. Наприклад, при дослідженні сонячних магнітних полів широко використовується так зване «явище Зеемана»: спектральні лінії від джерела, що знаходиться в магнітному полі, як би «розщеплюються» на кілька складових. Ці складові лінії будуть тим більш віддалені одна від одної, чим сильніше магнітне поле.

Отже, вивчення спектру тій області Сонця, де знаходиться магнітне поле, дозволяє по виду спектральних ліній точно виміряти величину магнітного поля. Однак цей витончений метод можна застосовувати тільки в порівняно рідкісних випадках, головним чином при вивченні Сонця, деяких зірок. Для планет він поки використаний бути не може. Тут застосовуються інші непрямі методи, втім, значно менш точні.

Більшої актуальності в останні роки набуло питання про магнітні полях в міжпланетному просторі. Особливо цікава проблема можливого зв’язку цих полів з корпускулярними потоками, про які йшлося вище. Такі явища, як космічні промені, магнітні бурі, полярні сяйва, у великій мірі залежать від коливань магнітного поля в міжпланетному просторі.

Тим часом ніякими з відомих непрямих методів не можна було зробити надійну оцінку напруженості магнітного поля в міжпланетному просторі. На штучних супутниках і космічних ракетах були встановлені спеціальні прилади для вимірювання слабких магнітних полів – магнітометри. Видатного успіху досягли американські вчені з НАСА, які за допомогою вельми чутливого магнітометра, встановленого на космічній ракеті «Піонер-У», виміряли дуже слабке міжпланетне поле і знайшли, що воно сильно зростає при проходженні сонячних корпускулярних потоків.

Експериментальна астрономія зараз стрімко розвивається. Що можна очікувати від неї протягом двох найближчих десятиліть? Згадаємо лише кілька проблем, що стоять перед нею. По-перше, організація на Місяці постійно діючої автоматичної наукової станції. Ми вже говорили про найбагатші перспективи розвитку астрономічних спостережень на Місяці. Але, по суті, такі дослідження суть розвиток класичного напряму спостережної астрономії. Тим часом місячна наукова станція буде займатися також чисто експериментальними дослідженнями. Яка сейсмічність нашого вічного супутника, іншими словами, як часто там бувають «місяцетруси» і яка їхня сила?

Сейсмограф, встановлений на поверхні Місяця регулярно буде передавати величину коливань місячної поверхні. Автоматичний пристрій може забезпечити детальний мінералогічний і хімічний аналіз місячних порід. Всі коливання температури будуть реєструватися спеціальними приладами, і передаватися на Землю. Проводитимуться геологічні (винен, «селенологічні») зйомки місячної поверхні. І взагалі Місяць стануть вивчати методами сучасної геології і геофізики. І поступово Місяць перестане значитися «по департаменту астрономії»…

Така ж доля спіткає рано чи пізно інші тіла нашої Сонячної системи. Чи відбудеться це через двадцять років або двома-трьома десятиліттями пізніше? Майбутнє покаже…

І зараз ми можемо собі уявити метеорологічну станцію на Марсі. Щодня земляни будуть слухати звіти про марсіанську погоду… В межах можливостей сучасної техніки – кількісний хімічний аналіз проб атмосфери Венери, який буде робитися автоматично на місці. Зараз наші знання про атмосферу цієї загадкової планети залишають бажати кращого. Ми пізнаємо рельєф Венери – чи є там, наприклад, високі гори. Схоже, що морів там немає: дуже гаряче. Все ж цей висновок треба перевірити. А перевірити можна буде після того, як автоматичні станції, забезпечені відповідними приладами, здійснять посадку на поверхні цієї планети.

Повторюю, все, про що йшлося вище, в межах можливостей техніки сьогоднішнього дня. Але неспокійний розум людини не обмежується тільки роллю пасивного реєстратора явищ. І вже зараз висуваються цілком серйозні сміливі проекти перебудови планет, щоб зробити їх більш зручними, більш пристосованими для майбутніх переселенців із Землі. На одному такому проекті варто зупинитися. Він належить молодому американському астроному Сагану. Мова йде не більше, не менше, як про… зміну хімічного складу атмосфери Венери. Ця атмосфера мало підходить для розвитку земного життя: надто багато там вуглекислоти, занадто мало кисню, можлива присутність отруйних газів.

Саган пропонує закинути в атмосферу Венери один з видів земної водорості – хлорелу. Ця чудодійна водорість почне в усе зростаючому темпі переробляти вуглекислоту і виділяти кисень. Розрахунки показують, що за кілька сот років за сприятливих умов атмосфера Венери може стати досить подібною до земної. При цьому неприємно висока температура цієї планети знизиться; створяться сприятливі умови для заселення Венери землянами. І цей проект висувається не письменником-фантастом, а цілком серйозним сучасним астрономом. Варто подумати, мабуть, про кордони, що відокремлюють фантастику від науки, вірніше, про умовність цих кордонів. Але ми відійшли від нашої теми. Реалізація проекту Сагана, у всякому разі, не може бути завершена протягом найближчого часу…

Говорячи про освоєння космічного простору, варто сказати кілька слів про чудові перспективи використання в астронавтиці так званих лазерів. Це квантові генератори та підсилювачі випромінювання, що працюють в оптичному діапазоні хвиль. Аналогічні пристрої для радіодіапазону називаються мазерами.

Розробка лазерів, по суті, починається тільки зараз. Їх особливістю є здатність концентрувати променисту енергію (зокрема, світло) в майже паралельному пучку. Це відкриває абсолютно виняткові можливості перед астрономією і астронавтикою майбутнього. Так, наприклад, вузьким пучком світла була нещодавно освітлена частина Місяця розміром у кілька десятків кілометрів. Ніяким прожектором такого ефекту отримати не можна, тому що завдяки неминучому розсіюванню пучка світлова «пляма» від нього на відстані Місяця розпливається на багато тисяч кілометрів – освітленість буде абсолютно нікчемною.

Зрозуміло, використання лазерів не ставить завданням створення світлотехнічних ефектів. Мова йде про новий, вельми ефективному тип зв’язку на космічних відстанях. Такий зв’язок в перспективі найближчих десятиліть може бути встановлений з найбільш віддаленими куточками Сонячної системи. Передбачається, звичайно, що до того часу вже будуть прокладені траси міжпланетних кораблів і людство впритул приступить до освоєння Сонячної системи.

У більш віддаленій перспективі лазери, звичайно, відкриють можливість встановити зв’язок на відстанях, рівних відстаням до зірок, принаймні, найближчих. Цілком, проте, можливо, що протягом майбутніх десятиліть буде розроблений абсолютно новий тип космічного зв’язку, що ґрунтується на інших наукових принципах, бо можливості науки невичерпні, і навіть сама нестримна фантазія не може встигнути за її розвитком.

Що можна сказати про перспективи розвитку «класичної» астрономії, астрономії великих «наземних» оптичних телескопів? І тут слід очікувати корінного вдосконалення методів спостережень. Найширше застосування знайдуть собі досягнення радіоелектроніки та автоматики.

Колись, в XVIII і першій половині XIX століття, астрономи, пригорнувшись до окулярів телескопів, спостерігали небесні світила оком. Протягом останнього століття фотографічна пластинка витіснила людське око. Отримані на фотопластинках зображення зірок, планет і туманностей, а також їх спектри – найцінніший матеріал, який можна довго зберігати і спокійно вивчати в лабораторних умовах. Без перебільшення можна сказати, що астрономія останніх десятиліть майже всіма своїми чудовими досягненнями зобов’язана фотографічному методу.

І все ж вже давно фотографія перестала повністю задовольняти астрономів. Стала відчуватися потреба в інших приймальниках випромінювання, здатних фіксувати зображення набагато швидше, ніж фотографічна пластинка. Стали з’являтися нові електронні прилади. Особливо перспективні різні типи електронно-оптичних перетворювачів.

Величезну чутливість до слабких світлових потоків вони поєднують з можливістю дослідити невидиме (наприклад, інфрачервоне) випромінювання.

Далі буде.

Автор: І. Шкловський.