Космос со всеми его тайнами интересовал человека с глубокой древности. На протяжении сотен, тысяч лет люди изучали звёздное небо. Мощный технологический прорыв в изучении космоса случился в прошлом веке, и наука по сей день не стоит на месте, постепенно отвечая на многие вопросы, связанные с загадками Вселенной.
Сегодня практически каждый из нас имеет возможность собственными глазами полюбоваться на звёзды в телескоп. А наш герой уроженец села Никольское Мухоршибирского района Сергей Калашников заглянул чуть дальше. Собственными усилиями мужчина соорудил радиотелескоп, способный принимать таинственные сигналы из космоса.
От «умного» душа до башенных часов
Сергей Калашников с детства мечтал стать учёным, увлекался физикой, параллельно с этим занимался техническим творчеством в качестве хобби. На физика он выучился в БГУ, потом защищал кандидатскую диссертацию в Уфе.
Работа Сергея тоже всегда была связана с физикой и её смежными областями. Мужчина занимал должность директора Центра коллективного пользования в БГУ, работал инженером-разработчиком в области технологий микроэлектронного производства в Новосибирске и в Институте физического материаловедения СО РАН, где по сей день является старшим научным сотрудником. Параллельно с этим Сергей занимается частным преподаванием физики и готовит старшеклассников к олимпиадам по этой же дисциплине.
В Бурятском научном центре наш герой занимается в основном инженерной работой и разработками. Сегодня здесь, например, выполняется проект электрофильтра для оснащения малых котельных по программе «Чистый воздух».
Среди других интересных разработок, которыми занимался Сергей Калашников, – быстродействующий сверхвакуумный затвор – устройство, способное перекрыть трубопровод в случае аварийной разгерметизации. Ставшее аналогом европейского продукта, оно создано для уникального источника синхротронного излучения СКИФ, строящегося под Новосибирском.
Также в копилке учёного – разработка установки плазмохимического анизотропного травления стекла, создание установки комплексного испытания жидкокристаллических полимерных плёнок, а также водоиспарительного чиллера для автономного охлаждения вакуумных насосов, сборка блоков питания для резки пенопласта, разработка центрифуги для разделения суспензий нанопорошков, проектирование «умного» автономного душа и многое другое.
Особой страстью с детства у Сергея было создание больших башенных часов в человеческий рост. Одни из таких хранятся в родной деревне у его родителей.
И там же установлен радиотелескоп, которому мы и хотим посвятить дальнейший рассказ.
От идеи к реализации
Если астрономия наука древняя, то радиоастрономия находится, можно сказать, в начале своего пути. Первое обнаружение космического радиоизлучения произошло около 30-х годов прошлого века, развитие новой науки началось в 50-е.
Интерес к радиоастрономии у Сергея с подростковых лет всегда подогревался чтением литературы – очень интересно было повторить путь великих исследователей космоса.
– Многие из нас видели разные красочные картинки в энциклопедиях, где изображена наша Галактика. Но мало кто задумывается о методах науки, которая привела к познанию таких вещей. Мы не выглядывали из своей Солнечной системы и не видели, как устроена наша Галактика. Тем не менее мы видим эти картинки, причём довольно детализированные, на которых всё показано. Меня интересовал главный вопрос: а как это было получено? И когда я читал о радиоизлучении, понял, что для его приёма нужно специальное устройство. Тогда у меня зародилась идея постройки радиотелескопа, – рассказывает мужчина.
На создание своего проекта физик потратил два лета – занимался его созданием в свободное от основной работы время. Сегодня готовый прибор стоит в селе Никольское, в городе установить его пока негде.
– Конечно, я в этом плане не новатор, но когда читаешь о Вселенной, о её познании, о Галактике, смотришь на небо в обычный оптический телескоп, хочется самому повторить какие-то работы великих учёных, – говорит Сергей. – В наш век повторить какие-то экспериментальные работы, которые были первооткрытиями один-два века назад, теперь довольно-таки просто. Это осуществимо даже в рамках школы или университета. Но при этом они очень познавательны, потому что это не пассивное изучение, а активная деятельность, повторяющая действия, которые произвёл великий учёный своего времени и пришёл к открытию.
В антенну учёный переоборудовал старую спутниковую тарелку, которую с десяток лет тому назад можно было видеть едва ли не на каждой крыше. Она водружена на специальное основание, которое создано из металлопрофилей, электроприводов и прочего. Оно позволяет производить антенне точный поворот на необходимый угол. Что касается «внутренностей» приборов, то множество радиодеталей заказано через Интернет.
– Больше всего времени ушло именно на слесарные работы, ведь хочется, чтобы это всё выглядело более-менее хорошо и достаточно функционально и удобно было. Здесь как ком нарастает огромное количество мелких работ: создание панелей, пайка всяческих устройств, корпусов, волноводных систем, облучателя, разных кронштейнов, бесконечных приводов и так далее. Покраска этих деталей вообще очень много ресурсов тратит. То есть основное время потрачено не на принципиальные какие-то решения и разработку, а именно на слесарную работу. Можно, конечно, это сделать гораздо проще, и, соответственно, время будет затрачено меньше. Но результат будет такой не очень удовлетворяющий, – отметил Сергей.
«Если другие цивилизации хотят связаться с нами, то...»
Радиотелескоп не стоит путать с обычным оптическим телескопом, который значительно проще приобрести и просто смотреть в него ясными ночами на звёздное небо. Прибор, о котором говорим мы, имеет абсолютно другие функции: антенна улавливает шум и передаёт его в специальный приёмник.
Необходимые данные выводятся на монитор компьютера. Это если совсем просто. Сам же принцип работы выглядит куда сложнее, и понять его суть обычному человеку сложно.
– Дело в том, что атомы водорода, которых очень много в нашей галактике, имеют хорошее для нас, как исследователей, свойство. Газ, который связан со звёздообразованием, а значит, в общем-то и со всеми самыми главными объектами нашей Галактики, как минимум в оптическом диапазоне не виден. А его очень много. Звезды, пройдя свою эволюцию, в конце концов тоже чаще всего превращаются в газ, который потом может в подходящих условиях образовывать новые звезды и так далее. И если мы с помощью радиоизлучения можем обнаруживать газ, то, соответственно, многое можем узнать о строении и нашей, и других галактик, – объяснил Сергей.
В мире создание подобных радиотелескопов, как правило, связано с проектом SETI – программой по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт.
– Сигнал с частотой 1420 МГц на длине волны 21 сантиметр – диапазон, который принимает эта антенна радиотелескопа. Это межцивилизационный эталон, и предполагается, что любая технологически развитая цивилизация, достигшая технологического уровня земной цивилизации, будет излучать сигналы в радиодиапазоне для контактов с другими цивилизациями на этой универсальной частоте. Если другая цивилизация посылает шум, близкий по параметрам к шуму, который создаётся естественными источниками, то надежды на то, что он будет распознан, мало. А если этот сигнал такой же, который излучает водород, то шансов больше. Поэтому считается, что если другие цивилизации существуют и хотят как-то связаться с нами, то, скорее всего, они будут делать это именно на линии 21 сантиметр – той же самой линии, что излучает водород. Именно поэтому программа SETI использует именно эту длину волны для поиска внеземного разума, – сообщил физик.
Грозы на Юпитере и шум на Венере
В августе прошлого года радиотелескоп Сергея Калашникова получил первый сигнал от газовых облаков нашей Галактики.
– Сигналов из космоса получаем очень мало. Для наглядности можно привести такой пример, что всё радиоизлучение, получаемое радиотелескопами всего мира, по энергии меньше, чем энергия падающей со стола булавки. Радиотелескопы – это одни из самых чувствительных инструментов, которые созданы человечеством. И сигнал, который от такой антенны получен, очень слаб. Его необходимо усилить. Мы получаем шум, который является, по сути, белым шумом, сравнимым с шипением радиоприемника, не настроенного на станцию. Радиотелескоп тонет в шуме, ведь обязательно найдётся шум, который сильнее сигнала. Солнце, например, – колоссальный источник шума, сама Земля, как нагретый объект, будет излучать помехи, да и любой не выдернутый из розетки блок питания, зарядное устройство телефона и прочее создают очень много помех. Но, к счастью, полезный сигнал по своей природе отличается от белого шума. И накапливая энергию шумов вместе с полезным сигналом какое-то время, а потом усредняя этот шум во времени, мы получаем полезный сигнал. То есть шум у нас уменьшается, полезный сигнал, наоборот, увеличивается. И таким образом мы его распознаём, – рассказал мужчина.
Первый сигнал радиотелескопа, полученный от газовых облаков нашей Галактики в созвездии Лебедя
Вопрос, который наверняка заинтересовал наших читателей: что же может стать источником полезного сигнала?
– Природа этого сигнала может быть разной и зависит от источника. Это может быть просто отдельный атом, Солнце, излучение Юпитера. При очень чувствительном приемнике можно распознать, например, грозы на том же Юпитере, шум на Венере. Что касается обнаружения других цивилизаций, то задача здесь колоссальная, но в то же время достаточно простая – сканировать небо на предмет наличия промодулированной волны на длине 21 сантиметр. Но объем работы просто фантастический, ведь создать радиоволну какой-то более-менее ощутимой энергии, которую можно было различить где-то далеко, мы можем только в очень узком луче на очень небольшую площадь, мы не можем излучать её, как звезда, во все стороны. При этом должны быть гигантские мощности. Этого же мы ожидаем и от какой-то другой цивилизации. Такая волна может быть обнаружена только в очень маленьком кусочке неба, а небо у нас колоссальное и сканирование его всего займёт достаточно долгое время, – подчеркнул учёный.
Наша же цивилизация шумит уже много лет, с тех пор как появились радио и телевидение. И если какие-то шумы и сигналы покинули пределы атмосферы, то они до сих пор продолжают своё «путешествие». И кто знает, вдруг однажды их примут представители других цивилизаций?
«Посмотреть на другие галактики»
Сегодня у Сергея есть много идей, как за гранью реальности (хотя кто знает?), так и вполне осуществимых. К одной из вторых можно отнести желание создать цезиевые атомные часы или радиоинтерферометр.
– Как увеличить способность телескопа, построенного самостоятельно? Применить две или четыре тарелки. То есть если мы хотя бы ещё одну поставим, которая будет на 30 метров отдалена от первой, и будем совместно обрабатывать сигнал, получаемый с них, то будем видеть уже не большое пятно на небе, а узенькую полосочку. А если четыре антенны по углам расставить, то мы уже эту полосу сможем сузить уже до маленькой точки. То есть просто размножением одинаковых небольших и даже разных небольших тарелок и путём обработки сложения сигналов с них резко повысить разрешающую способность такого инструмента. Это тоже по-своему интересно. С помощью такого инструмента мы можем уже не только осмотреть наш Млечный Путь, но и попробовать посмотреть на другие галактики, – рассуждает он.
Ну а к первой категории мечтаний учёного можно отнести строительство любительской ракеты, которая бы вышла в космос и вернулась на Землю, подарила возможность сделать снимки космоса и Земли за пределами атмосферы. Хотя и эта мечта фактически тоже осуществима.
– Здесь от команды сильно зависит: такие крупные проекты всегда содержат кучу проблем и их надо делить по отделам, каждый из которых должен возглавлять отдельный человек, потому что объять это всё одному очень сложно. В таком случае проект просто может стать нескончаемым. Если создать команду, то всё осуществимо, – подытожил Сергей.
