Принцип работырадиоинтерферометра с оченьдлинной базой. Радиотелескопы,разнесенные на десятки тысячкилометров, принимают сигналы издальнего космоса. На сигналынакладываются метки времени отсверхточного генератора -водородного мазера.Синхронизованные ими сигналызаписываются на магнитную ленту искладываются в ЭВМ. Полученнаякартина позволяет увидетьдетальное изображениекосмического объекта.

Чем глубжестараются ученые проникнуть втайны элементарных частиц иликосмоса, тем более громоздкиеприборы им требуются. Размерысовременных ускорителейизмеряются десятками километров, аустановки, работающие на них,похожи на многоэтажные дома,начиненные сложнейшейэлектроникой. Но астрономы идут ещедальше: они хотят создатьрадиотелескоп размером с Землю, ато и больше.

Чем крупнеерадиотелескоп, тем детальнее будеткартина, которую он"разглядит" в небесах.Стометровая тарелка различает вдва раза более мелкие детали, чемпятидесятиметровая. Казалось бы:хочешь видеть лучше, строй телескопбольше. Проблема в том, чтоотражатель крупнее ста метровпостроить трудно: он не выдерживаетсобственного веса и деформируется,что совершенно недопустимо.Поэтому астрономы предложилиделать телескопы из кусочков.

Вначале антеннытакого составного телескопаудавалось удалить друг от друга недальше нескольких километров.Дальнейшее увеличение базынаталкивалось на трудности ссинхронизацией сигналов ототдельных его "кусочков".

В 1963 годуроссийские радиоастрономы Л. Матвеенко, Н.Карташов и Г. Шоломицкий предложилиметод, позволяющий разнестиприемные антенны на любое, скольугодно большое расстояние (см."самый интересный журнал Наука и жизнь " № 10, 1973 г.; № 8,1978 г.). Разрешающая способностьрадиотелескопа при этом возрастаетнеограниченно. Метод получилназвание VLBI - Very Long Base Interferometry -интерферометрия с очень длиннойбазой.

Представьте себе,что телескоп поделили на многокусочков, из которых оставилитолько два, но сделали ихподвижными. В целом телескопе всесигналы приходят и складываютсяодновременно, а в "лоскутном" -последовательно, после перемещениякусочков в новое положение. Процессскладывания информации от кусочковназывается апертурным синтезом.

На самом делеастрономы суммируют картинки,полученные от"лоскутков-телескопов",разбросанных по всей Земле. Чем ихбольше, тем четче получаетсяизображение. Исследователямпомогает вращение Земли, котораяпостоянно перемещает наземныетелескопы в новое положение.

Дальше наступаетважный момент: все данные надособрать в одно место, очень точносинхронизировать и сложить. Длякаждого кусочка информации надознать момент наблюдения, иначеговоря, положение Земли инаправление на исследуемый объект.Так астрономы получают в своераспоряжение телескоп размером сЗемлю. Конечно, качествоизображения уступает тому, чтодавал бы настоящий телескоп, но неочень сильно.

Следующим шагомстал космический радиотелескоп,работающий вместе с наземной сетью.Его вывели на околоземную орбитуяпонские астрофизики.

До сих поряпонские исследователи не слишкомактивно участвовали вастрономических исследованиях.Доминировали Северная Америка,Европа и Австралия. Теперь японцырезко выходят на лидирующиепозиции: в феврале 1997 года их ракетаM-V вывела на орбиту восьмиметровуюпараболическую антенну. Она будетдвигаться на высоте от тысячи додевятнадцати тысяч километров надповерхностью Земли.

Однако поднять наорбиту телескоп такого размераочень сложно. Японцам пришлосьпридумать нечто удивительнокрасивое: антенну-сеточку. Струныиз толстых кевларовых нитей былирастянуты между шестью опорами,расположенными, как лучи морскойзвезды. На них сверху натягиваласьсама сеточка-телескоп измолибденовых нитей с золотымпокрытием.

Это уникальноесооружение было создано компанией"Мицубиси". Весит оно 226килограммов, а форму сохраняетсовершенно жестко: ни одна из точексети не может отклоняться отидеальной параболической формыболее чем на полмиллиметра. Носамое главное достижение - антеннуудалось упаковать в двухметровыйконтейнер, который можно погрузитьв ракету и вывестина орбиту. Более всего руководителяпроекта Хисаши Хирабаши волновало,как все это великолепие будетраскрываться в космосе: "Похожена состояние, которое испытываешь,ожидая ребенка: надеешься, что всебудет хорошо, но очень волнуешься".

Раскрывшись,антенна начала передавать 130мегабайт информации в секунду напять наземных станций: в Японии,Западной Вирджинии (США), центреНАСА в Калифорнии, в Австралии иИспании. Каждая из приемных станцийснабжена одиннадцатиметровойантенной, разработанной в НАСА. Всеучастники проекта подчеркивают,что он в принципе был бы невозможенбез глобального международногосотрудничества. В проектеучаствуют радиотелескопыпятнадцати стран: десятьамериканских, двенадцать -расположенных от Англии до Китая иеще столько же - от Австралии доАфрики в Южном полушарии.Информация записывается намагнитные ленты и поступает в дваместа: в японскийисследовательский центр Митака впригороде Токио и в штатеНью-Мексико, где она обрабатываетсяи согласуется с данными,полученными наземными телескопами.Для синхронизации данных наземныестанции уже после приемазаписывают на каждую ленту меткивремени от сверхточного генератора- водородного мазера.

После запускаяпонского спутника началсяинтенсивный период тестов,проверки работы электроннойаппаратуры в космических условияхи согласования информации. И тольков мае исследователи приступили кнаучным изысканиям.

Подобная системауже опробована в США длясинхронизации сигналов откосмического телескопа"Хаббл" с наземнымителескопами. Она имела гораздоменьше элементов и не очень большоеразрешение, но позволилаопределить размеры некоторыхквазаров - самых мощных космическихрадиоизлучателей. "Мы убедились,что подобная синхронизациявозможна, и от новой попытки вместес японским небесным телескопомможно ждать удивительных открытий,- считает А. Ценсус, сотрудник НАСА. -По нашим оценкам, чувствительностьновой системы такова, что мы сможемразличить отпечатки следовкосмонавтов на поверхности Луны"(см. "Наука ижизнь" № 6, 1978 г.). Это в три разавыше существующей точностиизмерений.

СовременнаяVLBI-система включает в себя десятьдвадцатипятиметровых телескоповна поверхности Земли. Оназаработала в 1993 году и уже принесланемало открытий. Одно из самыхинтересных - быстро вращающеесякольцо газа, обнаруженное в центрегалактики NGC 4258. По колоссальнойскорости вращения удалосьустановить, что в центре галактикирасположен компактный объектмассой в тридцать шесть миллионовсолнц. Большинство астрономовсчитают, что это убедительноесвидетельство существования"черной дыры" - одного из техзагадочных сверхплотных объектов,которые давно предсказаны теорией.Их гравитационное притяжение таквелико, что даже лучи света не могутпокидать пределы этих монстров -отсюда и название. После находки вгалактике NGC 4258 возниклопредположение, что в центребольшинства квазаров и активныхгалактик находятся черные дыры.

Черные дыры согромной силой втягивают в себя всюокружающую материю, и обычно вокругних вращается диск из вещества,постепенно падающий на центр. Крометого, астрономам известно, что изчерных дыр наружу бьютфантастической силы струиразогретого газа, простирающиесяна тысячи световых лет. Никто непонимает механизма выброса иускорения вещества до такихскоростей, но с помощью VLBI ужеудалось разглядеть начальныеучастки этих струй.

Оказалось, что онинапоминают штопор. Это означает,что вокруг черной дыры действуютфантастической силы магнитные поля- только они и могут закрутитьтраекторию заряженных частиц такимобразом. Чтобы убедиться вправильности гипотезы, надопроследить за движением струй какможно ближе к черной дыре - это ибудет одной из главных задач новойсистемы. Именно стремлениепоподробней рассмотреть, чтопроисходит вокруг черных дыр и вцентрах активных галактик, служитглавной движущей силой созданиякосмической VLBI. У нее, кстати,теперь есть собственное названиеVSOP - VLBI Space Observation Programme.

Чтобы оценитьразрешающую силу VSOP - один пример:она смогла бы разглядеть изЛос-Анджелеса рисовое зернышко вТокио. Японские астрономы ужепланируют следующие шаги порасширению VSOP. Не отстают иамериканцы. НАСА разрабатываетпроект двадцатипятиметровогозеркала на основе прочногопластика - майлара.Четырнадцатиметровое зеркало былоиспытано в мае 1996 года во времяодного из полетов американскогокосмического челнока "Шаттл".В этом проекте планируют принятьучастие страны Европы и Россия, нопока он остается только проектом,потому что денег на него невыделено и даже орбита его невыбрана. Финансирование будетзависеть от успешности работы VSOP.Так что до подробногоразглядывания черных дыр покадалеко.

Более близкиепланы у России: в 1998 годупланируется запуск десятиметровойпятитонной тарелки. Орбита ее будеточень вытянута, телескоп станетотходить от Земли на 77 тысячкилометров, что должно в три разаповысить разрешение VSOP. У нашихсоотечественников есть и болееглобальные идеи. Н. Кардашев изФизического института Академиинаук имени П. Н. Лебедеваразрабатывает проект, когдатарелки телескопов будут запущенына орбиты в миллион километров отЗемли. Такой радиотелескопокажется уже в сто раз больше Земли."Это будет нечто удивительное, -считает А. Ценсус. - Вот тогда мы доберемся дотого, что упрятано в центрахквазаров".

Кандидатфизико-математических наук
А. СЕМЕНОВ.

Поматериалам пресс-релизов НАСА, сетиИнтернет и научных журналов.