Валерий Родиков - Приключения радиолуча

• Название: Приключения радиолуча
• Автор: Валерий Родиков
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Научпоп
• Год: 1988
• ISBN: 5-235-00094-3

Книга об одном из великих открытий в истории человечества — радиоволнах, о прошлом, настоящем и возможном будущем обширнейшей научно-технической отрасли — радиоэлектроники. Читатель также узнает о причудах радиоволн: радиолокационных миражах-«призраках», «ангелах», «летающих тарелках»; о том, вредны ли радиоизлучения…

---

Затем по командам синхронизирующих сигналов, содержащихся в радиолуче, парус станет работать как антенна, которая направит радиоволны с закодированными в них изображениями на Землю.

Через четыре года после пролета соседней звезды парус будет находиться от нее на расстоянии почти в один световой год. А сигналы от «Старуиспа» только-только достигнут Земли, где ЭВМ превратят импульсы в изображения мира проксимы Центавра. Это произойдет четверть века спустя после запуска радиопаруса.

Если у нашей звездной соседки «Старуисп» обнаружит интересные объекты, то следующим шагом может стать посылка более тяжелой межзвездной автоматической станции, начиненной исследовательской аппаратурой и оснащенной совершенной оптической системой. Ее назвали «Старлайтом». Межзвездный аппарат тоже с парусом, но приводится в движение лучом лазера. Парус его диаметром 3,6 километра предполагается изготовить из алюминиевой пленки толщиной всего 16 миллиардных долей метра. Масса паруса вместе с космическим аппаратом — около тонны. Поддувать парус будет лазер мощностью 65 гигаватт.

Его поместят либо на околоземную орбиту, либо на орбиту поближе к Солнцу. Там энергии побольше, и для «накачки» лазера можно будет использовать непосредственно солнечный свет. Лазерный луч будет фокусироваться на парусе линзой Френеля, помещенной между орбитами Сатурна и Урана. Диаметр линзы — тысяча километров. Лазер сообщит «Старлайту» ускорение 0,04 g. После трех лет непрерывного лазерного поддува межзвездная станция приобретет скорость, равную 11 процентам от скорости света, и удалится от Солнца на 0,17 светового года. В этот момент диаметр ускоряющего луча разойдется до 3,8 километра, и лазер выключится.

Через сорок лет станция достигнет окрестностей проксимы Центавра и начнет исследования. Как мы видим, «Старлайту» потребуется в два раза больше времени, чем его «радиопарусному» собрату, хотя мощность лазера в три раза превышает мощность мазера. Но ведь несоизмеримо различие и в массах самих аппаратов — 20 граммов и одна тонна.

Для полета человека к более далеким звездам, например, к эпсилон Эридана, находящейся на расстоянии 10,8 светового года, предлагается проект еще более тяжелого парусного космического корабля, названного «Суперстарлайтом». Масса его — 75,8 тысячи тонн, а размеры паруса и фокусирующей луч лазера линзы Френеля — 1000 километров.

Звезда эпсилон Эридана — ближайшая к нам звезда «солнечного» типа, и первый звездный маршрут с человеком на борту, вероятно, будет проложен именно к ней. Кстати, на орбите вокруг этой звезды, согласно предварительным данным, полученным канадскими астрономами, находится планета, в два-пять раз тяжелее Юпитера. Чтобы экипаж мог достигнуть звезды и вернуться обратно в течение человеческой жизни, корабль должен лететь со скоростью, сопоставимой со скоростью света.

Группа лазеров, испускающих луч чудовищной силы мощностью 43 тысячи тераватт (тераватт — миллиард киловатт), за 1,6 года разгонит корабль до крейсерской скорости — 150 тысяч километров в секунду — половины скорости света. Чтобы обеспечить постоянное ускорение, мощность лазеров в конце этапа набора крейсерской скорости должна увеличиться чуть ли не вдвое, до 75 тысяч тераватт. Что и говорить, дешево до звезд человеку не добраться. На такой чудовищной скорости начнут сказываться релятивистские эффекты: масса корабля увеличится на 13 процентов, а для звездолетчиков время потечет медленнее.

Примерно за 10,4 года до подлета к звезде лазеры вновь включат. Но теперь энергия светового луча пойдет на торможение. Чтобы остановиться у звезды и прилететь обратно, парус должен быть особым — из трех концентрических сегментов. Внешнее кольцо диаметром 1000 километров предназначено для торможения, промежуточное диаметром 320 километров и внутреннее диаметром 100 километров — для возвращения экипажа. На внутреннем парусе находится и модуль экипажа.

Когда космический парусник подойдет к звезде на расстояние 0,4 светового года, от него отделится внешнее тормозное кольцо и, обгоняя корабль, устремится вперед. Оставшаяся часть паруса повернется так, чтобы его отражающая поверхность была обращена к отделившемуся тормозному парусу. Лазерный луч, отразившись от паруса торможения, ударит в парус корабля.

Звездолетчикам будет казаться, что это с эпсилон Эридана бьет световой поток. Тормозиться корабль до полной остановки будет столько же времени, сколько он разгонялся, — 1,6 года. По земному времени полет продлится 23,2 года, а по бортовому времени звездолета — 20,5 года.

Научные исследования нового для землян мира займут несколько лет. А когда придет время лететь домой, парус вновь уменьшится в размере. От него отделится промежуточная ступень диаметром 320 километров. Она будет сориентирована так, чтобы ее отражающая поверхность была повернута к Солнечной системе. Третий «выстрел» лазера длительностью 1,6 года, отправленный землянами 10,8 года назад, теперь достигнет окрестностей эпсилон Эридана и, направленный промежуточной ступенью, наполнит попутным лазерным ветром стокилометровый парус возвращения. «Суперстарлайт» двинется в обратный путь.

Через 20 лет звездолет приблизится к Солнечной системе со скоростью, равной половине скорости света. Его остановит последняя вспышка лазера. Все путешествие продлится примерно 51 год, а по звездолетному исчислению — 46 лет.

Один из авторов проекта, Р. Форвард, так оценивает его возможности: «Межзвездное путешествие под «световым парусом», ускоряемым лазером, пока еще невозможно. Но оно не противоречит никаким физическим законам и может быть осуществлено. Развитие технологии получения тонких пленок, генерации и передачи энергии с помощью лазеров дает такую уверенность. И этот метод имеет определенные преимущества перед другими планами межзвездных путешествий. «Двигатель» остается «дома», в Солнечной системе, где его относительно легко содержать в рабочем состоянии, ремонтировать или совершенствовать в случае необходимости».

Конечно, есть огромные технические проблемы. Строительство гигантских легких конструкций, разработка систем наведения и сопровождения, использование кольцевого «светового паруса» в качестве фокусирующей линзы и, естественно, создание мазеров и лазеров, которые могут генерировать энергию на уровне нескольких гигаватт и тераватт в течение месяцев и даже лет — все это очень сложные задачи.

Тем не менее «световой парус», направляемый лазером, возможно, явится тем средством, которое однажды сможет доставить нас к звездам и обратно в течение человеческой жизни. Кто знает, может, наши потомки на самом деле взлетят по звездной трассе на «крыльях света».

БЕЗГРАНИЧНЫЙ РАДИОКОСМОС

Радиоэлектроника, словно ветвистое дерево, разрослась на много локальных областей, порой отдаленных друг от друга, порой тесно связанных.

В рекламном проспекте одной иностранной выставки в Москве была такая фраза: «Электронная вселенная тоже расширяется». Метафора недалека от истины. Судите сами.

Возьмем для иллюстрации такой важный показатель радиоэлектронных систем, как минимальная мощность принимаемого радиосигнала. Для разных радиоприемных устройств его величина простирается от 10—22 ватта до единиц ватт и более. Действительно, разница вселенского масштаба. Вспомним, что отличие диаметра земного шара от размера атома гораздо менее значительно: «всего» в 1017 раз.

Разительно и многообразие радиоэлектронных устройств. Есть приборы, в которых всего лишь несколько десятков элементов и в то же время есть устройства, где их десятки-сотни миллионов, и с каждым часом растет многоликость электронного мира.

Открытия следуют непрерывно одно за другим, как из рога изобилия. То промелькнет сообщение о разработке нейрокомпьютера — ЭВМ шестого поколения, функционирующей как человеческий мозг, — первого прототипа биокомпьютера. То вдруг огорошит сенсация о фантастическом быстродействии электронного устройства на переключателях, использующих эффект Джозефсона. (Будучи еще студентом, английский физик Джозефсон, работая с материалами при сверхнизких температурах, обнаружил, что два сверхпроводника, разделенные тончайшим диэлектриком, могут выполнять роль переключателя.)

Кстати, открытая недавно высокотемпературная сверхпроводимость может направить развитие радиоэлектроники по новому руслу. Как остроумно заметил один американский исследователь, сейчас сверхпроводники женятся на полупроводниках. Так что долгосрочный прогноз — дело не очень верное. Тем-то и интересно наше время — впереди много неизведанного, непочатый край работы для молодых умов. И чем дальше мы движемся, тем больше дорог. Да, расширяется «радиоэлектронная вселенная». Ей уже тесно на Земле.