— Если немного пофантазировать, опираясь на факты, — говорит Всеволод Сергеевич Троицкий, — то поверхность Луны можно представить себе похожей на унылую пустыню. Представьте застывшее море при обычном волнении в 1,5–2 балла. Так, если судить по сходству отражения радиоволн от морской и лунной поверхности, выглядит шероховатая лунная почва. Возможно, однообразный пейзаж кое-где у подножий гор и возле кратеров разнообразится нагромождением камней и обломков, похожих на известный каменный «хаос» у входа в Алупкинский парк.

— В общем, будущие космонавты не утонут в океане пыли, — добавляет он, — опорой им будет слегка хрустящая, но твердая порода.

Так ученые узнали у радиоволн о внешнем виде лунной поверхности и физических свойствах покрывающего ее вещества. Но для того, чтобы ответить на вопрос: «А что собой представляет лунный камень, какова его природа?» — надо знать его химический состав. А как его определить с Земли?

ЛУНИТ

По этому вопросу у ученых сейчас «в ходу» несколько точек зрения. И одна из них — определение химических свойств лунной породы путем изучения ее оптических свойств и сравнения их с оптическими свойствами земных пород. Серьезные работы в этой области ведутся в Харькове под руководством Н. П. Барабашова и в Ленинграде В. В. Шароновым и Н. Н. Сытинской.

У горьковских ученых свой подход к решению проблемы. Они считают, что оптический метод в данном случае ненадежен. Если верить ему, то пески разного цвета, белая и черная пемза, обладающие различной отражающей способностью, не одинаковы по своему химическому составу, а совершенно различны. Это, конечно, неверно. Их состав в основном одинаков, а окраска целиком зависит от ничтожных примесей, не влияющих на другие свойства.

Сравнивать земные и лунные породы по теплопроводности? Нет. Тоже ненадежно. Хоть радиоастрономы и научились мерить теплопроводность лунных пород очень точно, но она зависит не только от химического состава, а главным образом от структуры, от степени пористости.

По плотности? Она тоже ничего не скажет по тем же причинам.

Так существует ли вообще какая-нибудь зацепка для опознания химического состава лунного вещества? Троицкий считает, что такой зацепкой может быть сравнение степени затухания радиоволны при прохождении ее через земное и лунное вещество. Верным критерием считается даже и не само затухание, не потери энергии радиоволны, а особое число, характеризующее эти потери, — «угол потерь». Его величину в лунной породе горьковчане определили из наблюдений радиоизлучения Луны. Для того, чтобы определить, какая из земных пород обладает этой же характеристикой, пришлось перебрать и исследовать тысячи образцов. Из карьеров и музеев Армении были собраны самые различные минералы, каменные метеориты, тектиты. Их сопоставляли, сравнивали, исследовали радиоволнами различной длины.

После двух лет работы горьковчане окончательно убедились, что лунное вещество по своему химическому составу не похоже ни на туф, ни на шлак. Ближе всего оно к… граниту, диориту, липариту, габбро, нефелиновому селениту.

— Сейчас, — говорит Троицкий, — можно уже достаточно определенно сказать, что верхняя порода Луны содержит 60–65 % окиси кремния (минерал кварц), 15–20 % окиси алюминия (минерал корунд). Остальные 20 % составлены из окислов калия, натрия, кальция, железа и магния. То есть лунные породы имеют тот же химический состав, что и земные. Но в силу лунных особенностей — отсутствия воды и воздуха, под воздействием резких колебаний температуры — эти породы находятся в необычном для Земли пористом состоянии.

Особенно интересно, что все наблюдения свидетельствуют о том, что в среднем свойства вещества на всей поверхности Луны, и на ее «морях» и на материках, почти одинаковы. Теперь можно твердо сказать, что морей пыли на Луне не существует.

Так радиоастрономы опознали лунное вещество. Опознали «дистанционно», на огромном расстоянии от Земли, словно у себя за лабораторным столом!

Горьковчане много спорили и о свойствах лунного вещества и о том, как назвать его. Ведь судьба его похожа на судьбу вещества солнечного — гелия. Обнаружив гелий впервые на Солнце, люди дали ему имя «солнечный», не подозревая, что он равноправный житель Земли. Лунное вещество по своим физическим свойствам — продукт истинно лунный, и его имя, конечно, должно отражать его сугубо лунную сущность. Горьковчане устроили настоящий конкурс, чтобы дать имя своему детищу. Победило нежное «лунит». Так горьковские физики и назвали лунное вещество.

Но на этом работы по исследованию Луны не прекратились. Радиоастрономы решили продолжать зондировать Луну вглубь, исследовать излучение еще более глубоких слоев почвы. Сравнив показания радиотелескопов, принимавших радиоизлучение на различных длинах волн, они пришли к поразительному выводу: недра Луны горячие! Горячие, как и недра нашей Земли!

Да и какой другой вывод можно было сделать, если на глубине в 20 метров температура оказалась на 25 градусов выше, чем на поверхности. По расчетам, на глубине 50–60 километров она достигает тысячи градусов!

Если Луну греет только Солнце, то в глубине ее не может быть теплее, чем на поверхности. Значит… Значит, Луну греют ее недра. Окончательно доказало, что Луну нельзя назвать полностью остывшей.

И что особенно интересно, поток тепла, идущий из недр Луны через каждый сантиметр ее поверхности, оказался таким же по величине, как и у нашей планеты. Для космогонии этот факт имеет колоссальное значение. Радиоастрономы, изучая Луну, получили еще одно подтверждение теории происхождения планет, созданной известным советским ученым О. Ю. Шмидтом.

В соответствии с этой теорией все планеты и их спутники образовались в результате концентрации холодного метеоритного вещества, которое в весьма отдаленные времена сравнительно однородно заполняло окрестности Солнца.

С течением времени в результате радиоактивного распада вещество, сосредоточившееся в небесных телах, нагревается. Степень нагрева зависит при прочих равных условиях от размеров планеты. Вероятно, Луна не имеет жидкого ядра. Это подтверждается также отсутствием у нее заметного магнитного поля, что было установлено приборами, приблизившимися к ней на советских лунных космических станциях. Да, каждый новый факт о родстве и сходстве с Землей и другими планетами солнечной системы заполняет один из пробелов в биографии Луны.

Работа советских астрономов и радиоастрономов по изучению Луны в полном разгаре. Особенно большие возможности перед учеными открывает могучая космическая техника, способная доставить сложные приборы и даже человека в район Луны и на ее поверхность. Когда это будет? И какие сенсации нас ждут? Ждать осталось недолго.

«Наука и жизнь», № 6, 1963 г.

ЗЕРКАЛО ДЛЯ ВЕНЕРЫ

Нажатие кнопки — и огромная стальная конструкция, напоминающая опрокинутый на ребро купол спортивного зала, пришла в движение. Обтянутое металлической сеткой ажурное семидесятишестиметровое зеркало английского радиотелескопа Джодрелл Бэнк отыскивало скрытую зимними тучами Венеру. Но вот его движение замедлилось. Оно стало таким же незаметным, как перемещение небесных светил. Это означало, что автоматы нашли Венеру и теперь ведут антенну вслед за ней. И вдруг чувствительный радиоприемник, присоединенный к антенне, обнаружил сигнал…

А в это время мощные передатчики советского центра дальней космической связи продолжали облучать Венеру узким пучком радиоволн. Это была странная передача. Долгими часами советские ученые следили за излучением радиоволн. Они не передавали никаких сигналов. Более того, ученые принимали все меры для того, чтобы ничто не исказило монотонной идеальности уходящего в космос луча.

Но радиоволны, через шесть минут достигавшие антенны, расположенной в северной Англии вблизи Манчестера, уже не были идеальными. Покрыв путь в 80 миллионов километров, они приходили крайне ослабленными, смешанными с шумами. Зато они несли в себе сигналы! Драгоценные сигналы, посланные самой Венерой, несущие в себе информацию о ее поверхности, о скорости вращения вокруг собственной оси, о направлении этой оси в пространстве.

Английские астрономы напряженно следили за аппаратурой, записывающей сигналы. Впоследствии они и их советские коллеги обработают записи и извлекут из них то, что сообщила о себе Венера. И со временем перед нами ляжет карта этой загадочной, скрытой сплошными облаками планеты, которую люди окрестили нежным именем богини.

Так начался новый этап исследования нашей солнечной системы, возникший как естественное развитие работ по радиолокации планет, систематически проводимых академиком Котельниковым и его сотрудниками, удостоенных Ленинской премии. До сих пор приемник и передатчик космического радиолокатора стояли рядом. Теперь их разделяют тысячи километров. Такого в истории радиолокации еще не бывало. Это решение оказалось результатом длительных многолетних поисков…

В 1928 году ученых взволновало сообщение о космических эхо, обнаруженных радиостанциями, занимавшимися изучением ионосферы. На этих станциях высота ионизированных слоев определялась по времени, прошедшему между посылкой радиосигнала и возвращением эхо. Обычно это время составляло около тысячной доли секунды. И вдруг — тридцать секунд! За это время радиоволны могли пробежать 9 миллионов километров. От чего они отразились? Гипотезы следовали за гипотезами. Некоторые подозревали Луну. Но советские академики Мандельштам и Папалекси доказали, что существовавшие в то время передатчики и приемники не могли обеспечить приема радиосигналов, отраженных от Луны.

Тогда так и не был найден виновник происшествия. Но мысль о локации планет уже не покидала ученых.

Вскоре в обстановке строгой секретности ученые ряда стран предприняли первые попытки определения положения самолетов при помощи радиоволн. В Советском Союзе радиолокационные станции получили практическое применение уже в 1939 году.

Ну, а опыты с космической радиолокацией? Только в 1957 году, когда первый советский спутник открыл нам путь в космос, она вдруг реально приобрела практическую ценность. Мечты Циолковского о полетах к другим планетам превратились в задачу близкого будущего. Однако оказалось, что, даже создав достаточно мощные ракеты, невозможно направить их к цели с нужной точностью.

Это может показаться странным. Ведь высокая точность астрономических расчетов общеизвестна. Но астрономы вычисляют положения планет при помощи своей астрономической единицы длины — среднего расстояния от Земли до Солнца. А выразить эту единицу в земных метрах с нужной точностью никто не умел. Лучшие измерения астрономов содержали ошибку в тысячи километров. А это уже верный промах. Казалось бы, можно послать радиосигналы на Луну — самое близкое небесное тело, чтобы точно определив расстояние до нее, рассчитать небесный треугольник, в вершинах которого находятся Солнце, Земля и Луна. Задачка казалась проще простого — по катету определить гипотенузу, прямо-таки седьмой класс. Но для этого нужно было еще измерить угол между Луной и Солнцем, а сделать это точно тоже пока невозможно. Пришлось обратиться к планетам. Правда, здесь возникло новое осложнение — планеты слишком далеки. Их трудно достать радиолокатором. И физики выбрали Венеру. Она ближе других подходит к Земле. Но можно ли и при каких условиях получить радиоэхо от Венеры?

Ответ на этот вопрос дали ученые Института радиотехники и электроники АН СССР. Да, можно.

Наблюдения начались 18 апреля 1961 года, когда расстояние до Венеры было минимальным для этого года и участники работы еще были под свежим впечатлением триумфального полета Юрия Гагарина. Радиоволны путешествовали в пространстве пять минут. Легко представить себе напряжение этих минут! Все было предусмотрено и многократно проверено. Сигнал ушел. Найдет ли он Венеру? Вернется ли? Будет ли принят?

Но ждать надо было не пять минут, а гораздо дольше. Нужно было ждать, пассивно наблюдая за автоматической работой планетного локатора. Ведь отраженный сигнал слаб настолько, что его невозможно увидеть на фоне шумов приемника. Только после долгой и сложной обработки результатов можно выяснить, приходит ли вожделенное эхо.

Наконец, обработка принятых сигналов закончена. Победа! Аппаратура сработала безупречно! Астрономическая единица длины определена. Конечно, ошибка возможна, но она составляет теперь всего лишь около тысячной доли процента.

Лишь! Эта доля — не больше и не меньше, чем две тысячи километров! Разве можно на этом остановиться?

Летом 1962 года коллектив, руководимый Котельниковым, сделал следующий шаг. Венера к этому времени, увы, удалилась. Тогда решено было лоцировать Меркурий. Но это гораздо труднее. Во-первых, в это время Меркурий был в два раза дальше от Земли, чем Венера во время опытов 1961 года. Во-вторых, Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. Его поверхность в шесть-семь раз меньше, чем поверхность Венеры. Значит, должно уменьшиться и радиоэхо.

Но ученые были готовы и к этому. Они значительно повысили чувствительность приемника, работающего в радиолокаторе, снабдив его последним достижением квантовой электроники — парамагнитным усилителем радиоволн. Он усиливает радиоволны при помощи кристалла искусственного драгоценного камня — рубина, погруженного в жидкий гелий. В этом усилителе совсем нет шумов радиоламп, которые досаждают нам при приеме музыки и маскируют невообразимо слабые космические сигналы.

Итак, жидкий гелий залит. Рубин охладился почти до абсолютного нуля. Все блоки космического локатора проверены. Опыт начался. Но с увеличением расстояния возросло и время путешествия радиоволн. Их возвращения нужно было ждать 10 минут. Правда, магический кристалл сделал ответный сигнал более ясным, и для получения результата требовалось гораздо меньшее время, чем в первых опытах.

Когда закончилась обработка принятых сигналов, стало ясно, что радиоволны отражаются от Меркурия примерно так же, как от Луны. И можно было впервые проверить наши предположения о свойствах поверхности Меркурия. Эта работа принесла советским ученым не только научные достижения, но и мировой рекорд дальности радиолокации.