ДНА из наиболее привлекательных идей, стимулирующих желание построить лунную обсерваторию, заключается в том, что она позволит астрономам изучать низкочастотные радиоизлучения (волны длиной около 1 км), которые можно наблюдать только с обратной стороны Луны. В течение двух последних десятилетий, когда новые технические средства позволили наблюдать звездное рентгеновское и инфракрасное излучения, был открыт новый класс источников и ранее неизвестные физические явления. Радиочастоты ниже 30 МГц - это последний из неисследованных участков спектра электромагнитных колебаний. Излучение на этих частотах недоступно для наблюдения с Земли, поскольку оно отражается верхними слоями атмосферы.

Это соблазнительное "окно" в космическое пространство можно открыть, если на Луне будет сооружена антенная решетка на крайне низкие частоты VLFA (Very Low Frequency Array); эта идея была предложена в 1985 г. Дж. Дугласом и X. Смитом из Техасского университета в Остине и разработана авторами этой статьи. VLFA будет состоять примерно из 200 дипольных антенн длиной около 1 м, похожих на телевизионные приемные антенны. Чувствительные к частотам в диапазоне от 50 кГц до 30 МГц антенны будут расставлены по кругу диаметром свыше 20 км. Каждая отдельная группа антенн будет иметь определенную направленность, устанавливаемую автоматически с помощью электронных средств, так чтобы вся решетка была ориентирована на различные источники без перемещения элементов антенн. Сигналы от каждой группы антенн будут последовательно передаваться на центральный пункт управления для сопоставления и калибровки; затем данные можно проанали-зировать на компьютерах либо непосредственно на Луне, либо на Земле и в результате определить яркость поверхности (а, следовательно, и структуру) источника излучения радиосигнала.

Строительство VLFA будет сопряжено с рядом технических трудностей. Решетку необходимо разместить на обратной стороне Луны, на довольно большом расстоянии от любой обитаемой базы, и поэтому, вероятно, ее сооружение будет осуществляться с помощью средств дистанционного управления. Для этого необходимо будет разработать мобильные роботы; им придется преодолевать расстояния до 20 км по местности со сложным рельефом и устанавливать антенны в оптимальных местах. Поскольку связь между Луной и Землей сопряжена с временной задержкой (около 3 с туда и обратно), в подвижное средство нужно будет встроить автономный блок программ искус-ственного интеллекта. Для обеспечения передачи данных от каждого диполя к центральному процессору потребуется разработка сложного многоканального радиоволнового или лазерного приемно-передающего устройства.

Как только все эти трудности будут преодолены, можно надеяться, что VLFA станет весьма результативным источником научных данных. Астрономы с помощью этой системы смогут изучать процессы, за счет которых высокоэнергичные частицы в солнечных вспышках получают ускорение, и это позволит создавать системы раннего оповещения о предстоящих мощных вспышках на Солнце; она будет дополнять результаты, получаемые с однометрового оптического телескопа, следящего за Солнцем. Ученые смогут также изучать поток высокоэнергичных электронов в планетарных магнитных полях, в остатках сверхновых, в пульсарах и внегалактических радиоисточниках, которые являются объектами, где происходят мощные, но пока еще малоизученные астрофизические процессы. VLFA будет способна также исследовать структуру межпланетной и межзвездной среды. Наконец, наблюдения в длинноволновом диапазоне позволят астрономам приоткрыть завесу над слабыми и едва заметными процессами, сопровождающими более выра-женное и поддающееся регистрации поведение активных галактик и квазаров.

Сотрудник Научно-исследовательского инсти-тута космических телескопов в Балтиморе П. Бели и сотрудник Ликской обсерватории Г. Иллингуорт недавно выдвинули идею о сооружении на Луне 16-метрового оптического инфракрасного телескопа. С помощью такого телескопа можно будет обнаруживать объекты с излучением в 40 раз более слабым по сравнению с тем, которое могут регистрировать телескопы, выведенные на земную орбиту. 16-метровое оптическое зеркало можно сделать из нескольких шестиугольных сегментов, что позволит упростить его конструирование и сборку. Такой телескоп мог бы

покоиться на трех парах легких опор, а с помощью встроенных в них механизмов, управляемых компьютером, можно было бы компенсировать смещения основания телескопа. Дж. Энджел из Аризонского университета высказал предположение, что путем регистри-рования сигналов характеристического излучения атмосферного озона такой телескоп мог бы обнаруживать планеты, похожие на Землю и расположенные вокруг других звезд.

Еще более впечатляющим проектом в области оптической астрономии было бы размещение на Луне большого оптического интерферометра. Космический телескоп "Хаббл", вывод на орбиту которого все с нетерпением ожидают, позволит улучшить разрешение только в 10 раз по сравнению со способностью наземных телескопов. Телескоп, который мы предлагаем установить и называемый лунной синтезирующей решеткой оптического, ультрафиолетового и инфра-красного диапазона LOUISA (Lunar Optical-Ultraviolet-Infrared Synthesis Array), будет обладать разрешающей способностью в 100 тыс. раз лучшей, чем у самого большого телескопа на Земле. В принципе с помощью такого прибора можно было бы разглядеть с Луны находящийся на поверхности Земли предмет величиной с монету!

Б. Бурке из Массачусетского технологического института первым предложил построить прибор такого типа; по нашим представлениям, LOUISA будет состоять из ряда взаимосвязанных электронными устройствами оптических теле-скопов, размещенных в круге диаметром 10 км. Оптический интерферометр такого типа на Земле построить нельзя из-за наличия атмосферных возмущений и сейсмических подвижек земной коры. На околоземной орбите из-за гравитационных перепадов в различных точках пространства, охватываемого 10-километровой базой решетки, пришлось бы прибегать к непрерывным, технически трудно осуществимым и очень дорогостоящим передислокациям каждого входящего в систему телескопа.

В феврале 1989 г. 50 ведущих специалистов в области оптической интерферометрии собрались в Университете шт. Нью-Мексико, где они приняли согласованный предварительный вариант конструкции LOUISA. Система будет состоять из телескопов с 1,5-метровыми зеркалами, расположенных по двум концентрическим кольцам. По внешнему кольцу диаметром 10 км будет установлено 33 телескопа. На внутреннем кольце предполагается разместить 9 телескопов; его диаметр составит полкилометра. Световой поток, попадающий на каждый телескоп, после преобразования в электрический сигнал будет направляться на центральную станцию обработки и хранения данных. LOUISA будет вести наблюдения в широком диапазоне длин волн - от ультрафиолетовой (0,1 мкм) до ближней инфракрасной области (1 мкм).

С конструктивной точки зрения LOUISA - самый сложный из всех телескопов, которые рассматривались для сооружения на поверхности Луны, но в то же время эта система пред-ставляется потенциально наиболее много-обещающей для науки. Имея разрешающую способность, измеряемую стотысячными долями секунды дуги, LOUISA позволит исследователям ставить для изучения принципиально новый класс задач. Возможности LOUISA таковы, что она сможет обнаруживать во Вселенной планеты, подобные Земле и вращающиеся около звезд (не исключено, что удастся определить и состав атмосферы таких планет); эти исследования будут первым шагом на пути реальной оценки вероятности присутствия жизни в пределах нашей Галактики, помимо Земли. В нашей Солнечной системе с помощью LOUISA можно будет получить снимки планет и астероидов с изображением таких деталей, которые не может зафиксировать даже аппаратура, установленная на борту космического корабля "Вояджер". Характерные особенности поверхности звезд можно будет наблюдать непосредственно и таким образом установить связь между активностью на Солнце и на других звездах и исследовать едва заметные перемещения звездных оболочек; по этим перемещениям можно получить информацию о внутренней структуре звезд и таким образом найти ключ к познанию их эволюции. Астрономы получат возможность исследовать динамику галактических ядер, наблюдать диски вещества, спирально сворачивающиеся вокруг черных дыр, и нейтронные звезды и изучать структуры разрушенных галактик. В области космологии LOUISA сможет измерять собственные движения квазаров и обнаруживать любые отклонения в равномерном расширении Вселенной.

Дальше >>