Оригинал материала
«РадиоАстрон» и тайны Вселенной
Лектор - Юрий Ковалев Полит ру Стенограмма и видеозапись публичной лекции астрофизика Юрия Юрьевича Ковалева, доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией Астрономического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, руководителя научной программы «РадиоАстрон». Лекция состоялась 31 января 2014 года в рамках публичных лекций «Полит.ру» при поддержке Фонда «Династия».
Текст лекции
Юрий Ковалев: Здравствуйте. Мне приятно открыть серию лекций «Полит.ру» этого года. Мы сегодня поговорим про проект «РадиоАстрон». Это, наверное, единственный успешный крупный современный научный космический проект в нашей стране. Первый за последние несколько десятков лет, если не единственный. Он очень нетипичен по идее, которая в него заложена.
Большинство из вас никогда в жизни не встречались с техникой, которой мы пользуемся, и не готовы к тому, о чем я буду рассказывать. Поэтому для меня сложность состоит в том, чтобы объяснить так, чтобы вы поняли и оценили всю красоту этой идеи. Если в течение лекции будут вопросы – задавайте.
Свой рассказ я начну с введения в радиоастрономию. Астрономия – это наука, изучающая Вселенную. Радиоастрономия – наука, изучающая Вселенную с использованием экспериментальных данных в области радиодиапазона, диапазона электромагнитного спектра с самыми длинными волнами - от метров до миллиметров.
Отец радиоастрономии – Карл Янский (Karl Guthe Jansky), американский инженер, который по заданию Bell Laboratories построил первую антенну. Она выглядит достаточно странно, но она действительно так выглядела и работает на длинных радиоволнах. Он ее построил для исследования помех в атмосфере. Это произошло до Второй мировой войны, в 1930-е годы.
Он был первым, кто получил космические сигналы в радиодиапазоне. Однако после он прекратил заниматься этой тематикой. Он отец радиоастрономии, однако, сам не радиоастроном.
Есть второй человек, которого зовут Гроут Ребер (Grote Reber), мы его называем первым радиоастрономом. Тоже американец, здесь его телескоп, который он построил у себя на заднем дворе за свои деньги. Про него можно прочитать отдельную лекцию, он с неохотой расставался с деньгами. Вы, наверное, слышали анекдоты о людях, которые получают письмо, пишут на обратной стороне, что адрес – неправильный, и отсылают обратно ответ бесплатно. Он так делал.
При этом он за свои деньги построил телескоп, он был настоящим радиоастрономом. Первые его эксперименты закончились неудачно - диапазон, который он выбрал, не дал никакого результата. Однако позже всё пошло на лад, он стал получать радиоизлучение от центра нашей галактики, от многих других объектов, публиковал много статей по радиоастрономии.
Гроут Ребер ненавидел писать заявки на гранты, никогда нормальную заявку на грант не написал. Это к вопросу грантового финансирования науки. При этом он был очень умен, правильно вложил свои деньги в развитие технологий и жил достаточно безбедно до конца своих дней.
Теперь я расскажу про боль радиоастрономии. Радиоастрономия получила сильный толчок в своем развитии, благодаря (или из-за) Второй мировой войны, из-за развития радарной техники. После Второй мировой войны она стала активно развиваться. Но в радиоастрономии есть одна громадная проблема, связанная с параметром, который мы называем «угловое разрешение телескопа».
Вы видите формулу на экране, это единственная формула, которую вы увидите в этой лекции.
В этой формуле в числителе - длина волны наблюдения, у нас длина волны 1 метр, 10 сантиметров, что-то такое. Ее надо разделить на диаметр зеркала телескопа. Диаметр зеркала от 1 метра (это тарелочки, которые у вас могут стоять на балконе, по которым вы получаете спутниковый сигнал для телевизора) до 100 метров, нескольких сот метров.
Этот параметр – угловое разрешение – в радиоастрономии крайне плох, крайне мал. Что он означает? Нашу способность отделить один объект от другого. Если вы попробуете разделить сегодняшних лектора и ведущего, то вам нужно, чтобы ваше угловое разрешение, если его измерять в линейных единицах, было не хуже, чем несколько метров, один метр. Если оно хуже, скажем, 5 метров, то мы с Борисом Долгиным для вас сольемся в одну точку. Это означает, что вы не сможете изучать отдельно меня и нашего уважаемого ведущего.
Проблема в том, что угловое разрешение одиночного телескопа в радиодиапазоне, если вы разделите одно число на другое и сравните ту же величину с угловым разрешением для оптического диапазона, то оно хуже на много порядков. Очень быстро это привело к громадным проблемам. Вы не можете восстанавливать изображение на небе, все объекты выглядят как точка. Это первая проблем, но не единственная. Вторая проблема связана с тем, что если у вас высокая чувствительность, то в какую бы точку на небе вы не глядели, в вашу диаграмму направленности телескопа (простите за термин, мы его забудем), в луч вашего телескопа будет попадать значительно больше одного объекта, вы не сможете изучать конкретно тот, который вас интересует.
Для радиоастрономии это была громадная проблема, которая была решена с помощью интерферометров. Интерферометры – это так же и идея нашего проекта «РадиоАстрон», я про это буду говорить позже. Она связана с тем, что у нас работает уже не один радиотелескоп, а несколько в связке, как минимум два. В этом случае формула преобразуется. Мы в числителе имеем ту же саму длину волны, а в знаменателе у нас стоит не диаметр зеркала, а расстояние между телескопами.
Первые шаги интерферометрии заключались в том, что телескопы соединялись вместе кабелями. Они находились на расстоянии несколько сот метров, несколько километров. Следующий шаг был предложен советскими учеными Л.И. Матвеенко, Н.С. Кардашевым и Г.Б. Шоломицким, выдвинувшими идею о независимой записи сигналов с телескопов. Чтобы не нужно было прокидывать провода.
Как только идея была предложена, она была реализована. Она технически крайне тяжела, требует от вас записи информации громадного объема, требует от вас возможности синхронизовать потоки информации, записанные с разных телескопов, с точностью до атомных стандартов частоты. Как только это было реализовано, мы смогли переплюнуть любую другую технику в астрономии: оптическую и любую другую в смысле этого параметра – углового разрешения.
Идея проиллюстрирована на слайде. Один телескоп видит точку. Наземный интерферометр нам показывает, что кто-то нам из космоса улыбается. Понятно, что на Земле вы ограничены диаметром Земли. Это ограничение дает вам возможность исследовать объекты с достаточно высокой четкостью и подробностью, я дальше покажу, что это вам дает. Следующий шаг. Если вы выводите один из своих телескопов в космос, вы еще улучшаете свои возможности по исследованию наиболее компактных космических объектов в такое количество раз, в какое количество раз у вас расстояние от телескопа до Земли больше, чем диаметр Земли. Это идея проекта «Радиоастрон». Когда мы его запускаем, мы видим, кто же нам из космоса улыбается.
Особенность элементарного интерферометра состоит в том, что, когда у нас работает пара телескопов, мы получаем неполную информацию про объект, только про его характерные размеры. Давайте попытаемся это представить и понять. Сейчас мы сделаем несколько интерферометров в зале. Начнем с вас, на переднем ряду. Мы построим интерферометр с малой базой.
Интерферометр будет называться Юрий-Валерия. Все радиотелескопы имеют свои имена. Без них невозможно. Что мы сделаем? Поднимите руки - это будет антенна. У вас разные монтировки, у одного правая, у другого левая. Вы должны наблюдать один и тот же объект одновременно. Скажите, у вас есть часы? (спрашивает у сидящего впереди слушателя Юрия). У вас нет часов? Без часов не получится. Возьмите мои.
Коллеги, чтобы работал интерферометр, нужен водородный стандарт частоты. Мы наблюдаем один и тот же объект, записываем данные и метки времени. У вас есть смартфон? Предположим, что у вас есть смартфон, у него много памяти на борту. Наблюдаем один и тот же объект, записываем данные. Потом эти смартфоны я бы забрал, свез в один центр и обработал наши данные.
Идея состоит в том, что когда мы имеем наш маленький интерферометр, когда вы наблюдаете меня как космический объект, вы измеряете уровень сигнала, соответствующий всему масштабу не моей личности, а моего тела.
Теперь построим другой интерферометр, со значительно большей базой. Давайте оставим Валерию как наземное плечо интерферометра. Юрий, извините. Валерия продолжает наблюдать. Возьмем кого-то с задних радов. Кто готов быть другой парой. Как вас зовут?
Алексей Захаров: Алексей.
Валерия и Алексей вы наблюдаете меня, вы видите совсем другое. Вы измеряете уровень сигнала не соответствующий полному моему телу, а только соответствующий компактным деталям, которые у меня на теле есть. Например, глаза, нос. Уровень сигнала, который вы измерите, будет значительно меньше, чем тот уровень сигнала, который измерил интерферометр Юрий-Валерия.
Как сделать так, чтобы восстановить полную информацию про меня? Нам нужно, чтобы все вы подняли свои руки. Да, я знаю, что вы ленивые, с детьми намного веселее. Вы поднимаете свои руки, вы наблюдаете меня одновременно, а потом все эти данные сводятся в центр обработки, у каждого из вас должны быть часы, работающие одинаково хорошо, с точностью до атомного стандарта частоты. Мы данные вместе сведем, обработаем, благодаря этому сможем восстановить полную информацию про структуру, мое изображение.
Так работает интерферометрия. Верните, пожалуйста, часы (обращаясь к слушателям с переднего ряда). Это нормально. В радиоастрономии мы часто одалживаем оборудование у коллег. Почему бы об этом не поговорить? Это очень нетипично для нашего мира, но доступ к крайне дорогостоящим мировым ресурсам в области астрономии, тем более в радиоастрономии, организован не по национальному принципу. То есть не так, что работаешь в данной стране, имеешь доступ к данным телескопам. А по принципу силы научной заявки. Любой человек в мире может подать научную заявку на любой ведущий радиотелескоп в мире, включая наш «РадиоАстрон». И если научная идея сильна, он получает доступ к наблюдательному времени, которое стоит безумные деньги.
Вопрос из зала: Куда вы предъявляете заявки?
Юрий Ковалев: Независимый Программный Комитет. Выгодно наблюдать наиболее сильные научные заявки. Инструменты стоят настолько дорого, что невыгодно давать наблюдательное время слабым проектам. Такая идея называется Open Sky Policy, правила открытого неба. Они очень активно применялись в последние годы в астрономии.
Вопрос из зала: А сколько стоит?
Юрий Ковалев: Смотря что. Проект «РадиоАстрон» стоит порядка 5 млрд рублей. Можно поделить на время полета и примерно прикинуть, сколько будет стоить один час. Это вместе с запуском, но без оперативного сопровождения.
На экране вы можете увидеть большое количество наземных телескопов, которые участвуют в интерферометрической сети.
Она позволяет исследовать космические объекты, восстанавливать изображения с высочайшей четкостью и надежностью.
Пример на экране. Это незабвенный космический телескоп имени товарища Хаббла. На картинке – выброс горячего вещества из центра активной галактики, мы про это попозже поговорим подробней.
Угловое разрешение телескопа Хаббла примерно в 50-100 раз хуже, слабее, чем угловое разрешение наземной интерферометрической сети, которую я вам показал до этого.
На экране вы видите восстановленное изображение начала выброса. На картинке от Хаббла оно укладывается в одну точку. А для интерферометрической системы со значительно более высоким разрешением займет пространство отсюда до конца следующего здания. Это те возможности, которые дает использование методики радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой. Когда вы раскидываете телескопы на расстояние, покрывающее наше Землю, а в случае нашего проекта и дальше.
Вопрос из зала: А какой здесь масштаб?
Юрий Ковалев: В каких единицах вас интересует? Вот это примерно одна угловая секунда, это одна угловая миллисекунда. Если перевести в линейные масштабы, квазилинейные, вот эта палочка на экране для конкретного объекта – галактики Дева А - это полсветовых года.
Методика интерферометрии используется не только для того, чтобы ученые за государственный счет удовлетворяли собственное любопытство. Как это ни удивительно, она полезна и для прикладных целей. Например, если вы когда-либо слышали в новостях, что материки на нашей планете движутся, эти измерения проведены радиоинтерферометрами.
Двигаются материки со скоростями сантиметры в год. Точность, с которой мы измеряем координаты, выше одного сантиметра. Вы можете на слайде распознать Южную Америку, Северную Америку, Европу. Там много телескопов, там много векторов. Тут Африка, Австралия, Япония. Такая длина палочки – это один сантиметр в год.
Как мы это делаем? Мы привязываем координаты радиотелескопов на Земле к опорным точкам на небе, далеким галактикам. Они компактные и по небу практически не двигаются. Измеряя координаты радиотелескопов на Земле относительно них, мы можем исследовать движение материков. Это громадная задача, она решается с такой высокой точностью только с помощью радиоинтерферометрии.
Вы все слышали про ГЛОНАСС и GPS. Они не могут достигать требуемой точности без знания параметров вращения Земли. Я надеюсь, что вы не считаете, что сутки ровно 24 часа длятся, правда? Понятно, что ось нашей Земли не смотрит в одну точку, она прецессирует. Информация о прецессии нарисована здесь. Это 100 миллисекунд на небе. Так со временем менялось направление оси вращения Земли.
На этом графике с 2010 по 2011 год мы видим, как реальные земные сутки отличались от 24 часов.
Подобная информация о параметрах вращения Земли принципиально важна. В мирное время существует мировая радиоинтерферометрическая сеть, в которой все страны участвуют вместе. Они вместе получают информацию о вращении Земли, которую используют для ГЛОНАСС и GPS. В другое время эти данные будут закрыты. Поэтому каждая страна, которая имеет эти системы, в данном случае это США и Россия, должна иметь возможность независимо определять эти параметры с помощью своих наземных радиоинтерферометров.
Такие системы есть, в России это система Квазар-КВО, три 32-метровые антенны, находящихся под Питером, на Кавказе и рядом с Байкалом. Также имеется и система в США, которая этими параметрами занимается.
Переходим к «РадиоАстрону». Надеюсь, что у вас появилось хоть какое-то представление о том, что может давать радиоинтерферометр. Идея «РадиоАстрон» в том, что мы запускаем в космос антенну, радиотелескоп, который, двигаясь в течение 9 дней по орбите вокруг Земли, орбита практически до Луны, представляет такой громадный виртуальный радиотелескоп.
Этот радиотелескоп, в основном, состоит из большой «дырки», но информация, которую мы получаем из-за того, что база интерферометра постоянно меняется (помните - от малой до большой?), позволяет получать подробную информацию про космические объекты.
Хочу подчеркнуть, что в экспериментальной науке, в астрономии, в астрофизике, есть такое неписаное правило, ожидание. Если вы строите новый, уникальный телескоп, улучшаете один из его ключевых параметров (в данном случае - угловое разрешение) в 10 раз или больше, то построенный вами инструмент имеет серьезный потенциал, большую вероятность на новое прорывное открытие, получение принципиально нового знания. Это одна из причин того, почему «РадиоАстрон» интересен. Его угловое разрешение дает возможность изучать компактные космические объекты, восстанавливать информацию про изображения объектов с максимальной четкостью. Наша орбита простирается до 350 тысяч километров. Мы имеем такой потенциал.
Но этот проект был достаточно рисковый. Никто никогда ранее такого не делал. Каковы характеристики космических объектов на этих масштабах, на этих размерах, которые доступны нам для изучения «РадиоАстроном», − никто не знал. Помните, что я до этого говорил? Наш малый «интерферометр» Юрий-Валерия на первом ряду видел меня целиком, соответственно гарантированно получал сигнал. А «интерферометр» с большей базой Валерия-Алексей был чувствителен только к наиболее компактным частям моего изображения.
Предположим, что я выгляжу не так, как вы меня видите, а выгляжу как амеба, желательно без резких граней, мягко спадающая на нет. Тогда интерферометр с большой базой никакого сигнала измерить не сможет. Он получит лишь шум. Никакого положительного детектирования не будет. Мы не знали, не было никаких гарантий, каковы в этом смысле характеристики космических объектов, особенно некоторых типов из них, до запуска «РадиоАстрона» в космос. Нас ожидали большие сюрпризы, были различные предсказания, чего нам ожидать. Это был принципиальный рисковый момент в ожидании первых результатов, но они превзошли все самые смелые надежды.
Как мы работаем? У нас есть телескоп в космосе, есть космический объект, который мы наблюдаем, есть земные телескопы, которые являются наземным плечом нашего интерферометра.
На слайде вы должны предположить, что эти две линии параллельны, потому что вы наблюдаете один и тот же объект, находящийся очень далеко. У нас есть станции на Земле, которые принимают научные данные. Помните, я говорил, что вам нужно записать громадный объем данных на ваш смартфон?
Из-за того, что он громадный, мы не можем вести запись на борту космического аппарата на запоминающее устройство, данных слишком много. Поэтому мы должны наблюдать космический объект на небе, одновременно оцифровывая и сбрасывая данные на Землю. У нас реализован поток научных данных 128 Мбит в секунду. Он сбрасывается на частоте 15 ГГц. Чем больше поток, тем больше чувствительность. Мы используем станции слежения и сбора научной информации в России и США.
Давайте начнем с того, как мы запускались. Это картиночка того, как мы выглядели перед запуском.
У нас космический телескоп диаметром 10 метров. Под обтекатель залезает 3 метра. Единственный вариант это сложиться, как зонтик. Причем как очень хитрый зонтик, я покажу почему.
Это та самая передающая антенна, которая сбрасывает на Землю 128 Мбит в секунду, полтора метра в диаметре. Точнее, научные данные плюс биты четности составляют 144 Мбита в секунду. Она сбрасывает одновременно на 15 ГГц данные и на 8 ГГц тоновый узкополосный сигнал, с помощью которого мы можем измерить скорость нашего аппарата методом Доплера. От умных слов перейдем к фильмам.
Я покажу фильм, как запускался спутник в космос. Я в это время стоял в нескольких километрах от ракеты, все это было беспокойно. Фильм длится 3 часа. Мы смотреть его целиком не будем. Он снят с экрана нашими коллегами, которые на Байконур не полетели, а сидели перед компьютерами дома в Москве в 6 часов утра.
Мы запускались ракетой, которая называется «Зенит». Несмотря на все интересные особенности взаимодействия между Россией и Украиной, это российско-украинская ракета. Хоть вы немало слышали о сложностях этой ракеты в случаях запуска с воды, статистика ее успеха, особенно за последние годы, особенно запусков земных, очень хороша. Двухступенчатая ракета, третья ступень – это наш разгонный блок.
Она интересна тем, что запускается в автоматическом режиме. Нажимается кнопка и все происходит. Можно просто смотреть за этим. Давайте я покажу первое, что происходит за несколько минут до запуска, опускается штанга. Ракету привозят на специальном поезде. Штанга – это часть поезда. Она начинает опускаться. Это происходит за 10-15 минут до запуска. До момента как начинает опускаться штанга, запуск можно отменить. Как только начала опускаться штанга, он должен состояться.
Проблема заключается в том, что как только штанга опускается, поезд должен уехать. Сейчас мы с вами это посмотрим. Вот это поезд, он уезжает. Для меня была большая загадка, автоматический он или нет. Оказалось, что там сидят три бравых машиниста. До запуска всего несколько минут. Ракета считается экологической, «зеленой». У нас сейчас все должно быть «не ГМО», а зеленое. Насчет ГМО у ракеты не знаю, но она считается зеленой, потому что в качестве окислителя топлива используется кислород.
Это связано с тем, что как бы хорошо вы ракету не построили, ваше горючее не сгорит на 100%, несколько процентов останется в атмосфере. Если это кислород, то ничего страшного. В случае с «Протоном», это далеко не кислород по очень простой причине. «Протон» изначально разрабатывался как ракета не для мирных целей. Это означает, что при нажатии кнопки, она должна была быстро запускаться, а ракета закачивается кислородом в течение нескольких часов.
Итак, давайте ее запустим. Вы стоите в 3 километрах от ракеты, она выглядит как карандаш. Самое главное - слушать этого человека по громкоговорителю. Сейчас запустим. Первая ступень отрабатывает за первые 2 минуты, самая большая часть ракеты. Две минуты - и она отстыковывается. Ракета действительно сразу поворачивает.
Представьте… Я рассказываю не про себя, про коллег. Вы работали над этим проектом 30 последних лет. Вы пережили с этим проектом развал вашей страны, полную остановку работ по проекту, его заморозку, окончание гарантийного срока службы высокочувствительных приборов, которые были построены зарубежными коллегами совместно с вами, постройку всего заново за последние 5 лет, восстановление высокочувствительных приемников, постройку некоторых заново. Вы практически выросли вместе с ним, вам сейчас уже далеко не 30 лет, далеко не 40, как мне. И вы стоите и надеетесь, что будете слышать: «столько-то секунд, полет нормальный».
Через две минуты первая ступень будет отстрелена, в течение следующих 15 минут абсолютно успешно отработает вторая ступень. Дальше будет происходить еще одна крайне нервная и беспокойная для вас часть. Все, что останется, это разгонный блок «Фрегат-СБ». Фрегат Сбрасываемые Баки. Это – стандартный разгонный блок Фрегат, к нему дополнительные баки поставлены (СБ), чтобы выйти на заданную для спутника «Спектр-Р» орбиту.
Он уходит за пределы горизонта, уходит за пределы нашей страны, за пределы доступа наших станций слежения. Для того чтобы выйти на необходимую нам орбиту, включение тяги разгонного блока должно произойти с южной стороны Земли. В советское время у нас были специальные корабли с антеннами слежения, которые в случае таких запусков уходили на юг и могли оттуда следить за тем, как идет отработка всех программ, заложенных на борт.
Зачем нам это нужно? Потому что, снимая в режиме реального времени телеметрическую информацию, вы получите полное знание о статусе отработки этого первого большого импульса вашего разгонного блока. Я уверен, вы все помните про неудачу проекта «Фобос-Грунт». После того, как что-то случилось не так, долгое время не могли найти спутник. Могло сложиться впечатление, что вот русские такие глупые, что даже свой спутник найти не могут. Но это на самом деле громадная проблема.
Вы не знаете, как отработал ваш разгонный модуль с той стороны Земли. У «Фобос-Грунта» была та же самая ситуация. Вы не знаете, отработал ли он идеально, не отработал ли он вообще, отработал ли частично, вы не знаете, где и когда он выйдет из пределов горизонта. Вы просто ожидаете, что он отработает нормально. Нам повезло. Разгонный модуль отработал идеально. По ТЗ (прим.: техническое задание) точность вывода спутников в космос составляет примерно 10% от заложенной орбиты. Мы были выведены с точностью 5%. Замечательно.
Когда мы летели обратно из Байконура в Москву, мы уже были очень счастливые, прошло 3 часа. Мы знали, что не только сама ракета, но и разгонный блок отработал нормально, фактически всё, что осталось в космосе, это пока железяка, но летающая на той орбите, на которую должна была попасть. Хоть в самолете было жарко, но очень весело.
Через несколько дней после запуска нам нужно было раскрывать 10-метровый телескоп. Никто никогда в мире не запускал конструкции такого размера с подобным раскрытием, с кривым раскрытием. Лепестки наложены один на другой. Не знаю, хорошо ли видно. Это фольга, которая защищает от Солнца, чтобы не нагреваться очень сильно. Этот фильм показывается вам раскрытие с трехкратным ускорением, на самом деле, оно происходит в течение примерно 10 минут. Тросы, которые вы видите сверху, это система обезвешивания, чтобы моделировать ситуацию в космосе, где нет веса.
Раскрывается он следующим образом. В основании телескопа находится кольцо, которое вращается. К этому кольцу жестко прикреплены 27 лепестков. Все лепестки должны раскрываться абсолютно синхронно, одновременно, параллельно. Чтобы один на другой не лег. Любая проблема лишает нас проекта. Технологически очень сложная задача, впервые решенная в нашей стране.
Нередко когда я рассказываю про «РадиоАстрон», люди не верят, они привыкли к другому стилю рассказов про уровень российской техники, технологии. Оказывается, есть и такое. Через 5 дней телескоп стали раскрывать, это стало не безумно легкой задачей. Если суммировать, потому что времени не очень много, с первого раза мы не смогли раскрыться до конца. Это была работа НПО имени Лавочкина, они разработчики, они контролировали этот процесс.
По их оценкам, сложилось ощущение, что мы недораскрылись на несколько сантиметров. Это был нервный момент, самый нервный после запуска 18 июля 2011 года, через 5 дней. Что было сделано? Наши коллеги из НПО повернули в ночь с пятницы на субботу спутник стороной к Солнцу таким образом, чтобы его основание максимально однородно прогрелось под лучами Солнца, чтобы градиента температур не было. На следующее утро они скомандовали раскрытие, телескоп раскрылся до конца, они его зафиксировали.
Начиная с той субботы 23 июля 2011 г., у нас появился в космосе 10-метровый радиотелескоп. Станции слежения, о которых я рассказывал, в режиме реального времени снимают данные с космического телескопа. Одна из них находится в Подмосковье, 22-метровое зеркало, в Пущинской радиоастрономической обсерватории, работает с самого начала проекта. Другая была введена в эксплуатацию с лета 2013 года, 43-метровая (140-футовая) антенна в Грин Бэнке, Западная Вирджиния, США.
С нами работают практически все радиотелескопы мира, которые умеют работать в режиме интерферометра и имеют достаточно большой размер, могут реализовать с нами достаточно большую чувствительность. Те, у которых есть антенна, водородные часы, умение оцифровать и записать нужным образом данные наблюдений. Здесь некоторые из них показаны на экране. Для интереса тех, кто смотрит голливудские фильмы, должны были видеть этот 300-метровый в Аресибо, в фильме про Джеймса Бонда «Золотой глаз».
Есть телескопы американской системы VLA, которые уничтожают в начале другого голливудского фильма, вроде последнего Терминатора. Практически любой радиотелескоп, который вы видите на экране телевизора, в рекламе, в фильме, скорее всего, работает с нами в системе интерферометра в свободное от съемок время.
Как я уже говорил, доступ к наблюдательному времени «РадиоАстрона» основан на принципе «открытого неба». Наблюдательное время проекта одинаково открыто для доступа российских и зарубежных ученых в рамках конкурса научных заявок. Точно также осуществляется доступ к наблюдательному времени международных наземных радиотелескопов, которые вместе с нами работают. Несколько десятков, по принципу наилучшей научной идеи. С нами работают российские телескопы системы Квазар, украинский телескоп в Евпатории, в Крыму, многие другие.
Давайте я вам покажу сложный график. Нельзя же не похвастаться передовой российской техникой.
Справа вы видите бочку, она весит примерно 100 кг. Это тот самый атомный стандарт частоты, почти водородные часы, которые мы запустили на борту телескопа. Это первый в истории нашей страны успешный запуск в космос активных водородных часов производства Российской Нижегородской фирмы «Время-Ч».
Что они из себя представляют? Это большой термос. В центре находится колба, в которой водород. Этот водород излучает линию в своем спектре, рядом находится спектрометр, который эту линию измеряет. Вам нужно, чтобы из этой колбы водород не ушел, чтобы она находилась при неизменной температуре. Тогда вы сможете выдать требуемую стабильность. А представляете, как это реализовать в космосе?
Их уход от точного времени может составить лишь 10-14 секунд за секунду. Для простоты восприятия, это нужно перевести в следующие единицы. За сколько лет эти часы уйдут на одну секунду? За несколько миллионов.
На самом деле, нам не важно, на сколько секунд они уйдут за 10 млн лет. Нам нужно, чтобы за время наших наблюдений, которые составляют несколько часов, они дали стабильность на заданном уровне. Как это можно проверить? Идеальный способ – проверить на основе экспериментальных данных. По вертикальной оси отложено отношение измеренного уровня сигнала и уровня шума в единицах. По горизонтальной отложено время в секундах, в течение которого мы копим сигнал. Это логарифмическая шкала. Приведенная синяя линия показывает функцию корень из времени. Если красные точки лежат на этой линии, это означает, что вы можете накапливать сигнал без потерь.
Посмотрите, наши точки лежат на этой линии вплоть до 200 секунд. Примерно до 3 минут. Это результаты наших наблюдений на самой сложной длине волны, 1 сантиметр. Если бы тот же самый тест мы провели на Земле между двумя наземными антеннами, то точки стали бы спадать с этой линии уже через 1.5-2 минуты. Почему? Потому что на Земле атмосфера играет против нас. Радиосигнал, проходя через атмосферу, начинает «рассыпаться» со временем. Его характеристики – фаза – портится.
Из-за того, что на Земле два телескопа, над каждым из них атмосфера, а здесь, в случае наземно-космического интерферометра, один находится в космосе и понятно, что мы можем копить сигнал дольше. Оказалось, что мы в России умеем делать атомные часы для космоса. Еще мы доказали, что в космосе нет атмосферы (смех в зале), раз сигнал копится без потерь дольше, чем на Земле.
Но хватит рассказа о технике. Давайте займемся наукой. Первое, о чем я расскажу, это галактики. Одно из направлений наших исследований, это галактики, точнее - активные галактики. Я начну с такого понятия, как понятие причинности в астрономии. Галактики громадные, у них массы миллиарды и больше масс Солнца, размеры безумные, многие килопарсеки. Информация во Вселенной, как мы с вами считаем, переносится со скоростью, не большей скорости света. Это теория относительности, один из постулатов.
Объекты как целое могут менять свой уровень излучения только в масштабах времени около или большей величины, равной их размеру, деленному на скорость света. Почему? Потому что если у вас есть некий уровень излучения, и вы меняете его в 2-3 раза, это означает, что вы как целое должны значимо менять уровень своего излучения. Если у вас миллион звезд, половина звезд должна потухнуть или стать сильно ярче. Как это можно сделать? Информация в космосе переносится со скоростью, не большей скорости света, это является основой понятия причинности.
Так вот, звезды в галактике могут или случайно менять блеск, тогда никакой сильной переменности излучения от галактики как целого не увидим, или же «одновременно», но без нарушения принципа причинности. То есть все равно очень медленно, с характерным временем не короче размера галактики деленного на скорость света.
Однако оказалось, что есть быстропеременные космические объекты, характерное время переменности которых составляет дни, недели, а мы ожидали для галактик года и десятилетия. Значит, они обязаны быть маленькими, компактными. Значит, должны быть звезды. Но Мартен Шмидт, профессор Калтех’а измерил красное излучение, которое позволяет оценить расстояние до объекта. Оказалось, что они находятся очень далеко, далекие галактики. Как это можно объяснить?
Эти объекты назвали квази-звездами, квазарами. Квазар – один из типов объектов исследования проекта «РадиоАстрон». Мы считаем, что в центре квазаров находится сверхмассивная черная дыра, вокруг нее образовался аккреционный диск. Это вещество, пыль, газ, который вращается вокруг центральной машины и падает на нее.
Вообще, в космосе очень трудно не вращаться. Кто-то толкнул, очень тяжело остановиться. Вещество падает в центральную сверхмассивную черную дыру, массой в миллиарды масс Солнца, часть этого вещества выбрасывается наружу в виде очень быстрых и компактных струй релятивистского вещества. Это вещество, которое выбрасывается наружу со скоростью, очень близкой к скорости света.
Я попытаюсь показать в фильме, может быть, будет лучше видно. Вот наша черная дыра, вокруг нее аккреционный диск, вещество падает на нее. В одну из сторон, точнее в две, но мы видим только одну, выбрасывается узкий пучок очень сильно ускоренных частиц.
У нас в проекте «РадиоАстрон» есть две возможности. Эти объекты находятся от нас очень далеко, на расстояниях мега и гигапарсеков, несколько миллиардов световых лет свет идет оттуда. Всё, что мы сегодня изучаем… Мы практически являемся небесными историками, потому что то, что мы наблюдаем, уже не существует. По крайней мере, не существует в том виде, в котором мы сейчас это видим.
У нас есть две возможности. Первая – изучать эти релятивистские струи. На экране вы видите первое изображение одного из квазаров, которое было получено «РадиоАстроном». Что нам удалось сделать? Нам удалось измерить ширину сопла этого выброса релятивистской струи. Она оказалась около одного светового года. Это очень важная информация для изучения того, как формируются эти струи. Как они коллимируются, то есть получаются такими узкими.
Самое главное, мы измерили уровень яркости излучения начала этих струй, ядер этих квазаров для многих десятков объектов. Я говорил в начале лекции, мы не знали заранее, каковы будут результаты изучения квазаров в «РадиоАситроне». Окажутся ли ядра далеких галактик настолько компактными, настолько яркими, что мы могли бы их детектировать в проекте и изучать.
Оказалось, что они действительно настолько яркие, более того, мы получили положительные результаты исследования более 50-ти далеких квазаров. Положительные результаты на проекциях базы нашего интерферометра до 23 диаметров Земли и более.
Давайте сначала поговорю про формальные рекорды, а потом про науку. Практически нам удалось с технической точки зрения построить самый большой за всю историю человечества измерительный инструмент. Практически размером от Земли до Луны.
Если говорить про физику, то понимаете какая штука, наши возможности по измерениям яркости далеких квазаров с Земли ограничены. Ограничены размером Земли и соответственно, размером земных радиоинтерферометров. Из-за этого наше понимание физики излучения этих объектов, а мы считаем, что там излучают релятивистские электроны, которые летят, нанизываясь на силовые линии магнитного поля, излучают синхротронным механизмом. Классическое понимание того, как это работает, предсказывало, что тот уровень яркости, который мы должны ожидать, в частности в проекте «Радиоастрон», не должен превышать определенных значений. То, что мы получили сегодня, в 10 раз выше, чем самые смелые предсказания.
Что это означает? Это означает проблему для современного понимания природы этих релятивистских струй в далеких квазарах. Нет ничего лучшего в науке, чем получить экспериментальный результат, который опровергает ваше современное теоретическое понимание, именно это и дает наиболее сильный толчек вперед для дальнейшего продвижения научного понимания природы этих объектов, Вселенной.
Мы считали, что в далеких квазарах излучаются релятивистские электроны. Как можно объяснить наш новый результат? Может быть, мы были не правы, может быть это не релятивистские электроны, а релятивистские, летящие с очень большой скоростью протоны. Протоны и протоны, какая разница. А разница между ними по весу примерно в 1000 раз.
Голос из зала уточняет эту величину.
Юрий Ковалев: В астрономии есть такое понятие «большая астрономическая точность». Это обычно значит точность до порядка величины. Не в десять тысяч раз же. Ну и хватит для нас.
Так как протоны в тысячу раз имеют большую массу, то их в тысячу раз сложнее ускорить. Тогда необходимо, чтобы объект имел такие высокие магнитные поля, чтобы удалось ускорить релятивистские протоны до скоростей, близких к скорости света. А там точно скорость близка к скорости света, иначе не сгенерируется синхротронное излучение. Это громадная проблема, непонятно как это делается.
Существует несколько других версий, но ни одна из них сегодня не является общепринятой. У каждой есть определенные сложности. Это очень здорово. Мы продолжаем свои наблюдения, надеемся, что нашим коллегам теоретикам, которые пытаются построить физическую модель работы этих релятивистских струй, будет все тяжелее и тяжелее объяснять наши измерения. Нет ничего более интересного для экспериментатора, чем получить подобные результаты.
Ну что, нужно про черные дыры поговорить.
Ближайшая к нам яркая активная галактика в Северном полушарии – галактика M87 (Дева А) в созвездии Дева, находится на расстоянии всего 16 мегапарсек. Это намного ближе, чем большинство других активных галактик, которые мы наблюдаем. Один парсек – это три световых года.
Благодаря тому, что она очень близко находится, наилучшее угловое разрешение «РадиоАстрона», практически соответствует величине той тени, которую, как предсказывают теоретики, будет отбрасывать черная дыра в центре галактики Дева А.
Поэтому у проекта есть шансы увидеть тень от черное дыры в центре этой галактики. По многим косвенным указаниям есть оценки ее массы, это несколько миллиардов масс Солнца. Есть предсказания, какого размера должна быть тень.
На рисунке приведены разные варианты этой тени. Это то, что мы собираемся наблюдать через неделю.
Единственная причина, почему я здесь привел также фразу «кротовые норы», заключается в том, что несколько лет назад я рассказывал во втором классе в школе, где учатся мои дети, про Вселенную. Основной вопрос, который мне задали в конце лекции, был про кротовые норы. Притом, что я ни слова про это не говорил. Вывод? Не нужно детям давать столько смотреть телевизор.
Помните картинку, которую я вам показывал раньше? Большая струя выброса очень быстрого вещества в галактике Дева А, полученная с помощью наземных систем. «РадиоАстрон» будет использоваться для того, чтобы уйти вглубь центральной области этой галактики. Через неделю, 4-5 февраля 2014 года, пара десятков телескопов в мире, вместе с «Радиоастроном», будет наблюдать данную галактику. Если повезет, увидим этот «бублик».
Необходимо заметить следующее. Мы не знаем, будет ли центральная область галактики Дева А прозрачна для радиоволн, на которых ее наблюдаем. Мы используем самый короткий диапазон длин волн, он дает самое лучшее угловое разрешение, это диапазон 1.3 сантиметра. Если нам повезет, нам хватит чувствительности нашего интерферометра, и центр Девы А окажется прозрачным, тогда у нас есть большие шансы увидеть подобие этого «бублика».
Все получаемые результаты проходят очень серьезную проверку на значимость научных выводов. Поэтому можно не беспокоиться, мы не наврем. Если не повезет, то существует следующий проект в Федеральной космической программе нашей страны, он называется «Спектр-Миллиметрон», который будет реализовывать аналогичную идею, но на более коротких длинах волн. До миллиметра и короче. На них центральная область галактик будет точно прозрачна.
Посмотрим, повезет или нет.
Давайте перейдем к пульсарам. Я пульсарами по своим научным интересам не занимаюсь, поэтому их особенно люблю. Мне кажется, что эти уникальные объекты безумно интересны. «РадиоАстрон» по квазарам дал неожиданные результаты, все пораскрывали рты, даже мы. А по пульсарам вообще нечто из ряда вон выходящее получилось.
Показываю вам картинку открытия пульсаров.
Пульсары – это мертвые звезды. Они очень маленькие, порядка 10 км в диаметре, вращаются с большой скоростью, излучают пучки света, как космические маяки. Пульсары открыла Джоселин Белл (Jocelyn Bell Burnell), аспирантка в далеком 1967 году, когда вводила в эксплуатацию новый телескоп в Кембридже, Великобритании. Никто из экспериментаторов не ожидал ничего подобного.
Здесь по горизонтальной линии вы видите секундные метки. Каждый пик – секундная метка. Никаких адекватных компьютеров тогда не было. А выше на записи вы видите сигнал, который измерил их телескоп, такие пики, периодически приходящие. Представьте, вы ничего про пульсары не знаете, вы не можете предположить, что в космосе есть звезды, которые вращаются и пучком света могут чиркать по Земле, вы смотрите в космос, вы ничего периодического из космоса никогда не видели. Вы видите это, вы предполагаете, что это внеземной разум.
По этой причине наши коллеги засекретили результаты на несколько недель. А первый объект, который они открыли, вы видите его период, примерно раз в секунду, они назвали LGM-1 “Little Green Men - 1”. Маленькие зеленые человечки-1. После того, как они открыли LGM-2, LGM-3, они поняли, что как-то многовато человечков, объявили об этом. А научный руководитель аспирантки – Antony Hewish – получил в 1974 году Нобелевскую премию.
Почему я очень люблю пульсары? Это – лаборатория экстремальной физики. Один объект применим для решения очень многих разнообразных задач. Мы строим ускорители на Земле, пытаемся воссоздать экстремальные условия, термояд до сих пор не работает. Вы хотите какие-то экстремальные магнитные поля, какие-то безумные условия по плотности частиц? Пожалуйста – пульсары. Изучайте их, наблюдайте. И не нужны никакие миллиарды дензнаков. Ой, я этого не говорил!
Во-вторых, это –прожектор, который просвечивает межзвездную среду. Это очень яркие, очень компактные прожекторы Uniel, благодаря исследованию прохождения этого пучка света через межзвездную среду, вы можете восстановить информацию про межзвездную среду. А мы знаем про нее не так уж много.
В-третьих, это – самые точные часы. Я рекламировал сегоня водородные стандартные часы, российского производства, не швейцарского. В долгосрочной перспективе, если вам не нужна стабильность здесь и сейчас 10-14 секунд за секунду на коротком интервале времени. Если вы хотите сверхточные часы сегодня, завтра и через тысячу лет, ничего лучше пульсаров нет. Они вращаются, мы можем исследовать их период вращения, насколько он меняется из-за потери энергии на излучение. Наблюдая сеть пульсаров на небе, можно выстроить пульсарную шкалу времени, которая будет точнее, чем часы, которые вы можете построить на Земле. Это не голые слова. Это действительно реализовано. Существует служба, реализующая пульсарную шкалу времени на нашей планете.
И четвертое – пульсары дают возможность проверки предсказаний общей теории относительности. Ее наилучшим образом можно проверять именно в экстремальных условиях.
Пульсары для этого очень серьезно используются, включая вопрос гравитационных исследований, гравитационной астрономии, гравитационных волн. Такая свежая идея, очень красивая, что можно использовать планету Земля, как пробное тело. Раз через нас проходят гравитационные волны, то Земля должна колебаться. Соответственно, можно привязать эту «болтанку» к сети пульсаров на небе. Измеряя то, как планета Земля двигается относительно пульсаров, можно ее использовать для детектирования гравитационных волн. Как это ни безумно звучит, похоже, что можно реализовать.
Значительная часть гравитационных астрофизиков в мире переметнулась в область радиоастрономии, ожидая, что Нобелевскую премию за прямое детектирование гравитационных волн, возможно, в очередной раз получится получить в области пульсарной астрономии. Когда я пытаюсь перед студентами сделать рекламу, чтобы они шли к нам, а не, скажем, в оптическую астрономию, то говорю, что в радиоастрономии работает 10% астрономов, а получают примерно половину Нобелевских премий. Тут потенциал на еще одну.
Излучение пульсаров проходит через межзвездную среду. Оно наиболее сильное на длинных радиоволнах. На длинных радиоволнах значительны эффекты мерцаний. В результате космические объекты кажутся намного больше, чем они есть на самом деле. Вот картинка, на ней я пытаюсь показать, как выглядит пульсар на небе. 10 км. Это точка. Но именно потому, что радиоволны от него проходят через облака свободных электронов в межзвездной среде, происходит рассеивание. Поэтому пульсары выглядят для нас не как точки.
Я нашел в Интернете фотографии фонаря в тумане. Так выглядят для нас пульсары.
Если вы вспомните начало лекции, игры с интерферометрами, то вы поймете, что маленький интерферометр «Юрий-Валерия», сможет измерить сигнал от этого пульсара, который из-за эффекта рассеивания выглядит большим. А большой интерферометр с большой базой уже ничего увидеть не должен. Никаких компактных частей не осталось у этого рассеянного изображения.
Было много предсказаний перед запуском в космос. Впервые мы получили возможность исследовать космические объекты с такой детализацией. Предсказания были, что на больших проекциях базы, когда наш телескоп уходит далеко, ничего от пульсаров мы увидеть не сможем.
На рисунке представлен один из многих результатов по пульсарам, многокомпонентное изображение пульсара в созвездии Паруса, это на южном небе. Расстояние до него примерно 1000 световых лет.
«РадиоАстрон» наблюдал его в паре с одним из телескопов в Австралии (Parkes радиотелескоп). Проекция базы интерферометра была около 200 тысяч километров. Мы увидели набор узких, неразрешенных нами пиков. При этом, что очень странно, со временем картина менялась, менялась очень быстро. Однако ее статистические свойства, количество этих пиков, уровень излучения, не менялось.
Это противоречило предсказаниям теории межзвездной среды. Нет ничего более интересного в астрономии, чем когда ваши экспериментальные результаты противоречат предсказаниям теории. Наши коллеги из пульсарной группы до сих пор очень активно дискутируют, в чем же причина. Одна из идей: наше понимание структуры межзвездной среды – этих облаков свободных электронов – неправильна. Возможно, межзвездная среда состоит из большого количества компактных турбулентных сгустков. И каждый из сгустков работает как линза. Каждый сгусток отдельно фокусирует излучение пульсара. Как результат вы видите разные пики на этой картине. Вместо того, чтобы иметь фонарь через туман, вы видите картину, которую предложил для описания эффекта астрофизик Борис Штерн в его недавней статье в Троицком варианте. Он предложил использовать пример бликов на воде.
Это принципиально важный результат, ведь понимая, как реально работает межзвездная среда, мы можем учитывать влияние межзвездной среды и полноценно восстанавливать информацию про исследуемые объекты.
У нас есть пульсар, он излучает лучик. Но этот лучик находится на расстоянии несколько тысяч световых лет, он получается достаточно широким. У вас есть сгустки межзвездной плазмы, которые этот широкий луч фокусируют. Часть из них фокусируется таким образом, что попадают к нам в глаз. А учитывая, что таких сгустков оказалось много, чего мы не предполагали, получилась такая картина.
У наших коллег в группе исследования пульсара есть безумная идея, надежда пойти еще дальше. Мы построили самый крупный измерительный инструмент за всю историю человечества, размером примерно от Земли до Луны. Так вот они хотят использовать межзвездную среду как громадный межзвездный интерферометр. Как вы понимаете, размеры получаются другие. Не от Земли и до Луны, а порядка Солнечной системы.
Если им это удастся, решаемая задача: увидеть область излучения у пульсара. Это звезда 10 км диаметром, но мы до сих пор не знаем, откуда исходит излучение. Оно может выходить прямо из полюсов звезды, а может исходить из светового цилиндра на расстоянии в тысячу раз дальше. Если это удастся, это будет потрясающе. Спасибо!
Обсуждение лекции
Борис Долгин: А как вы пришли в проект? Не могли бы вы сказать несколько слов о себе.
Юрий Ковалев: Я окончил Московский университет, защитил диссертацию в Физическом институте им. Лебедева РАН. Мне было интересно заниматься радиоастрономией, исследовать ядра активных галактик. Через какое-то время, здесь мое видение расходится с видением многих моих коллег, я осознал, что, чтобы продолжить набирать опыт, расти в смысле нового понимания возможностей передовых научных исследований, оставаться в том же месте было не очень эффективно.
Как молодые специалисты набираются опыта? Они слушают и учатся у тех, кто их окружает. За характерное время, примерно 3 года, вы далеко не всему научитесь, но сливки снимете. Я подумал, что будет полезно поменять место работы. Я воспользовался возможностями, которые есть сейчас в мире. Это research (postdoctoral) fellowshisp. Это возможность для молодых специалистов со степенью докторов наук (PhD) двигаться по миру.
Я выбрал место в мире, которое показалось достаточно хорошим для моих нескромных желаний. После нескольких попыток, выиграв соответствующую заявку, я провел 3 года в США, затем 3 года поработал в Германии. Потом мы вернулись обратно домой. По возрасту я принадлежу к поколению, которого «не существует» в российской науке, это исследователи в возрасте между 30-35 и 60 годами. Если вы построите гистограмму распределения возрастов, то вы увидите, что нас там нет, меня нет здесь сейчас. По понятной причине.
Когда все развалилось, зарплата стала 10 долларов в месяц. А если у вас есть дети, то вы не можете им объяснить, что есть нечего, а вы хотите заниматься наукой. Поэтому люди, которые за детей отвечают, из науки ушли. Остались те, у кого дети уже большие, кто сам должен разобраться, типа моих родителей. Эти люди, которым сейчас 60-70 лет. Остальные либо ушли из науки вообще, либо уехали за границу. Некоторые из нас возвращаются.
Второй пик – молодежь, которая активно развивается, все стало намного веселее.
В любом случае, вернулись мы домой (я, жена, дети) по нескольким причинам. Нам хотелось, чтобы дети получили базовое образование в России, а потом делали, что хотели. С научной точки зрения казалось, что проект «РадиоАстрон», подходя к своей завершающей стадии, имеет шансы оказаться успешным. Хотя многие люди не верили, что мы окажемся настолько успешными. Фактически последние годы после возвращения, три года до запуска, я занимался вопросами по подготовке ввода инструмента в эксплуатацию.
Борис Долгин: А сейчас вы чем занимаетесь?
Юрий Ковалев: Я могу сказать, чем я хочу заниматься. Я хочу заниматься наукой. Так построен мир, что за науку деньги не платят. Деньги платят за образование, вы можете быть профессором в университете. Или за какие-то работы по тем или иным проектам. Примерно 90% времени уходит на организацию работы проекта «РадиоАстрон», примерно 10% остается на ту науку, которой хочется заниматься. Исследование ядер далеких галактик, центра нашей галактики.
Такова ситуация везде в мире. На нас экономят, как и на всех остальных. Мы находимся в одинаковом положении. Единственная возможность с наслаждением заниматься наукой, это когда вы находитесь в аспирантуре и после аспирантуры еще несколько лет, от трех до шести, когда вы имеете возможность приложить свои силы и показать, насколько вы хороши.
Если вы хороши, то вы получаете возможность выбрать постоянную позицию, где вы хотите. У нас в стране или за рубежом. Если вы не очень хороши, может быть, вам повезет чем-то заняться, может быть, вы поменяете свою область. Когда вы выходите на возраст достаточно большой, то, к сожалению, большой процент вашего времени тратится не на чистое занятие наукой. В этом смысле советские ученые были развращенными людьми. У них времени на занятие наукой было больше, чем у нас сейчас.
Борис Долгин: Спасибо. Поднимайте руки.
Алексей: Скажите, летает «РадиоАстрон», передает информацию. Что мешает то же сделать что-то подобное в оптической астрономии? На сколько порядков мы отстаем?
Юрий Юрьевич Ковалев: Хороший вопрос, но давайте начнем с чего-нибудь попроще. На Земле интерферометры оптические. Для того, чтобы это все работало, нам нужно иметь возможность синхронизовать потоки информации между двумя телескопами с определенной точностью. Точность, которая требуется для интерферометров радио, это точность, которую выдают атомные часы. Технически это очень сложный проект. Для того, чтобы вам примерно прикинуть с какой точность вам делать оптику, вам нужно на такое количество порядков раз улучшить эту точность, на сколько длина волны радио отличается от оптики. Это первое.
Второе – вам нужно с соответствующей точностью знать координаты вашего телескопа. Наземные телескопы, у них мы знаем координаты с точностью до сантиметров, поэтому мы можем измерить скорость движения материков. А если вы запускаете в космос, это абсолютно не серьезно. Мы и на Земле с трудом оптику делаем, да и вообще-то не делаем. Интерферометры наземные работают сейчас в инфракрасном диапазоне.
Константин Иванович: Спасибо за хорошую лекцию. У меня два вопроса. Вы работали в Америке и Германии. Когда шла разработка, кто ею занимался? И второй вопрос, 10 км в диаметре объект, удаленный на огромное расстояние, это очень грустно.
Юрий Юрьевич Ковалев: Если вы внимательно меня слушали, то я подчеркнул, что проект разрабатывался долгие годы. Первое официальное постановление правительства, соответствующих структур о начале проекта «РадиоАстрон» было подписано Генеральным секретарем КПСС товарищем Леонидом Ильичом Брежневым. Над ним работали, начиная с конца 70-х, начала 80-х. Я не хочу называть фамилии, их очень много, я назову организации. Головной технической организацией проекта является НПО им. Лавочкина, главной научной организацией является Астрокосмический центр ФИАН, научным руководителем, директором проекта, вдохновителем и постоянным подталкивателем, благодаря кому этот проект выжил через все эти годы, является академик Николай Семенович Кардашев, директор нашего Центра.
Ваш второй вопрос, что пульсары очень маленькие – сочувствую.
Валерия: Вопрос про галактику Дева А. Планируется наблюдение через неделю. Когда и где можно будет почитать о результатах. Если повезет – что тогда? Если не повезет – что тогда? Какие следующие цели?
Юрий Ковалев: Спасибо, замечательный вопрос. Так как мы чисто научный, открытый проект, посмотреть расписание наших наблюдений можно на нашем сайте, хоть сейчас. Прошу прощения, так как проект международный, многие документы на английском языке, включая расписание. Но с ним можно разобраться.
Наблюдение, о котором вы говорите, произойдет 4-5 февраля 2014 года, и будет длиться с 20 часов по Москве примерно сутки. продажа монет. Сутки являются характерным временем для картографирования, потому что за сутки поворачивается Земля, все базы интерферометров заметают полный круг, и вы набираете максимум информации на Земле. А в космосе мы покроем все интервалы, от малых до больших баз, которые нам нужны, чтобы получить максимальную информацию об объекте.
По результатам - это вопрос к научной группе, которая ставит этот эксперимент, обработка данных обычно занимает достаточно серьезное время. Я думаю, что первые результаты мы узнаем к лету. Когда научная группа будет уверена, что эти результаты можно обнародовать, я не рискну предположить, но она будет находиться под жесточайшим прессингом. Наша миссия – выдавать результаты как можно скорее, особенно если они важны и интересны. Следующие шаги зависят от того, что мы получим. Если будет полная неудача, все закрыто, мы ничего не видим, возможно, это будет означать прекращение попыток по этому объекту. Если будет полный успех, мы будем снова его наблюдать, информации никогда не бывает много.
Вопрос из зала: Заложены ли в этом проекте астрометрические функции?
Юрий Ковалев: Астрометрия – это часть астрономии (хотя кто-то может не согласиться), которая измеряет координаты космических объектов. И на основе этих координат может восстанавливать огромное количество информации, как астрофизической, так и про нашу Землю. Существует астрометрия относительная и абсолютная. Абсолютная астрометрия позволяет измерить абсолютные координаты объектов на небе. Такое наш проект дать не сможет. Для того, чтобы решить эту задачу, нам нужно уметь восстанавливать орбиту спутника, знать орбиту спутника с высочайшей точностью.
Точности орбиты достаточно, чтобы решать задачи, заложенные в научную программу миссии. Однако этой точности недостаточно, чтобы решать задачи абсолютной астрометрии. Что касается относительной астрометрии, когда вы измеряете расстояние между объектами на небе, находящимися рядом, да, эту задачу можно решать, но в некотором ограниченном объеме.
Если говорить про параллаксы, то это только для галактических объектов. Галактические объекты, в основном, это звезды, они в радиодиапазоне очень слабые. Единственное исключение- это квазары, мазеры, по ним мы работаем. Для них мы и так параллаксы знаем.
Что такое параллакс? Есть Земля, Солнце. Земля движется вокруг Солнца. Если мы в разные моменты времени будет измерять координаты какого-то космического объекта, они сегодня и через полгода будут разными, потому что мы смотрим на объект в разные моменты времени с разных точек орбиты планеты. Сравнив координаты объекта сейчас и через полгода, мы можем измерить угол. Расстояние между наблюдателями во время этих двух моментов наблюдений мы хорошо знаем, потому что мы хорошо знаем орбиту вращения планеты Земля вокруг Солнца. Вот у нас есть треугольник, соответственно, может вычислить расстояние до объекта. Параллаксы очень активно измеряются учеными, которые благодаря этому могут получить расстояние до космических объектов. Однако это хорошо работает по нашим точностям только в пределах нашей галактики. Для далеких галактик не работает.
Вопрос из зала: Какова максимальная частота пульсации излучения пульсара?
Юрий Ковалев: Самые быстрые пульсары, которые наиболее быстро вращаются, называются миллисекундными пульсарами. Импульсы от них приходят грубо каждую миллисекунду. Тысяча вращений за секунду.
Вопрос из зала: Спасибо за очень интересную лекцию. Вопрос такой. Вы сказали, что работаете в основном на 1 см?
Юрий Ковалев: Задачи по попытке увидеть центральные области галактик, где находятся черные дыры, мы решаем на длине волны в 1.3 см потому, что из понимания свойств среды, облаков газа в центрах галактик, эта область должна быть самой прозрачной на самой короткой волне. Однако если говорить в среднем про эксперименты на проекте «РадиоАстрон», то они проводятся на разных длинах волн. Пульсары мы изучаем на длинных волнах, 92 см и 18 см, там они самые яркие. Активные галактики - на разных длинах, в зависимости от задачи. Протозвезды - на 18 и 1.3 см.
Вопрос из зала: В связи с этим вопрос следующий: какие максимально длинные волны фиксировались инструментально? Есть ли какие-то перспективы исследования на сверхдлинных волнах? Самая длинная?
Юрий Ковалев: Самая длинная волна космического телескопа «Спектр-Р» - 92 см. Если вы помните, диаметр нашего зеркала 10 метров, фактически в зеркале укладывается 11 длин волн. Длиннее уже невозможно, особо ничего не соберешь. Чтобы из космоса исследовать более длинные волны, вам нужно выводить достаточно большие конструкции, если вы хотите накопить хороший сигнал. Основная проблема с длинными волнами – это не цена телескопа, потому что не обязательно выводить тарелку, можно выводить диполи, металлические палки. Громадная проблема с помехами. Поэтому есть идея построить замкнутый интерферометр, когда много диполей стоят рядом, на обратной стороне Луны. Идея финансово не реализуема, но очень красива.
Благодаря этому можно защититься от помех, которые генерирует Земля. Эта идея породила традиционную шутку среди астрономов, если вы кого-то не любите, то хотите послать его директором на этот телескоп. Если возвращаться к вопросу, какие самые длинные измеряемые волны, то простите, мне легче в частоте думать, это порядка 10 МГц. Сейчас длинноволновая радиоастрономия развивается со страшной силой. Построен потрясающий телескоп, интерферометр, громадное количество диполей в Голландии, в северной части.
Помните, я вам рекламировал радиоастрономию и Нобелевские премии? Одна из Нобелевских премий, которые мы ожидаем, за исследование эпохи вторичной ионизации, когда произошла второй раз ионизация Вселенной. Этот процесс нужно исследовать на длинных радиоволнах. Все знают про микроволновое излучение, реликтовое излучение (название придумал Шкловский). В ту же тему.
Космология стала экспериментальной наукой. Информация про момент вторичной ионизации может дать серьезный дополнительный импульс развития космологии. Как раз длинноволновый радиотелескоп построен в Голландии, многие строятся в южном полушарии, в Австралии, в Южной Африке. Многие слышали про проект телескопа площадью в квадратный километр SQA (Square Kilometre Array). Одна из его задач – исследование эпохи вторичной ионизации на длинный радиоволнах. Другая задача -детектирование гравитационных волн пульсарами.
Вопрос из зала: Почему бы не запустить второй телескоп?
Юрий Ковалев: Ответ очевиден. Дорого все очень стоит. Когда вы серьезно это обсуждаете, это же деньги налогоплательщиков, наши с вами деньги. Вы ставите научную задачу. Вы ставите вопрос: как можно решить эту задачу при минимальном расходе средств? Первый шаг – запустить на орбиту одиночный телескоп. Если бы от доброты душевной наше правительство дало деньги на два телескопа, мы бы запустили два. Однако это было бы примерно в полтора раза дороже.
Борис Долгин: Но почему бы кому-то другому не запустить второй? Наладить сообщение.
Юрий Ковалев: Это практически происходит. Японское космическое агентство вышло с идеей аналогичного телескопа. Они запускали первый на низкую орбиту в 90-х, поэтому результатов существенных не было. Но, к сожалению, технически они не смогли решить поставленную задачу по постройке второго зеркала с требуемой точностью поверхности. У японского космического агентства нет тяжелых ракет, какие есть у нас. И им нужно было его построить намного менее тяжелым. Это стоит денег.
Голос: А почему нашу ракету не использовать?
Юрий Ковалев: Это же японцы, они сами ракеты строят. Наш телескоп «Спектр-Р» – это примерно 4,5 тонны. У них такой возможности не было, поэтому они строят зеркало из сеточки. Золотая сеточка, которую японские женщины вышивают, я не шучу. Первый японский (проект VSOP, спутник Halca) так и был сделан. Сетка натягивалась на штанги, которые вытягивались при раскрытии в космосе. Поэтому он был намного легче. Но они не смогли реализовать необходимую точность поверхности у проекта второго телескопа. Во-первых, недостаточная точность поверхности получалась, во-вторых, очень быстрая деградация. Опорные струны, которые они использовали для того, чтобы формировать основу тарелки, быстро деградировали. И, к сожалению, из-за сильно увеличившейся стоимости, его закрыли.
Вопрос из зала: А почему другие страны не могли повторить наш проект?
Юрий Ковалёв: Во-первых, делать такое же не «круто». Мы ни в коем случае не запрещаем, но делать такой же, как кто-то уже сделал, мало смысла. Коллеги, мы вообще понимаем, зачем страны запускают космические научные проекты? Я надеюсь, вы не думаете, что правительства стран действительно так заинтересованы в научных результатах? Вы не думаете. Хорошо.
Почему это делается? Потому что учёные абсолютно жадны до безумных новых результатов и при этом умеют выдавать абсолютно потрясающие новые идеи, а главное новые технические требования, которые никто никогда раньше не был в состоянии достичь. Они безумно выгодны для развития высоких технологий в стране. Мы приходим с безумными идеями, из них отсеиваются те, которые технически вроде бы реализуются и при этом дают важный научный выход. Деньги вкладываются, естественно, в высокие технологии, в отечественные фирмы, которые могут это построить и, соответственно, развиться. Копировать кого-то другого, этим только китайцы занимаются. И то, уже не особо занимаются.
Сейчас про китайцев скажу. Китайцы вышли с идеей следующего шага в наземно-космической интерферометрии для запуска двух спутников в космос. Потому что это единственный способ, каким они могут двигаться вперёд к чему-то новому, от этих проклятых русских, которые нишу уже полностью закрыли.
Лев Московкин: Я пришёл с лекции по происхождению жизни. С неизбежным ожиданием зеленых человечков. А вы нас как-то расстроили. И еще вопрос. На чём основан ваш патриотизм? Физических законах или чем-то другом?
Юрий Ковалёв: Такие разные вопросы и все не про физику. Я сейчас вас, всё-таки, к физике верну. Начнём с человечков. Ну, во-первых, мы естественно сразу оставляем в стороне вопрос веры. Потому что вопрос веры никакого отношения к науке не имеет. Вопрос верим мы в зелёных человечков или нет, мы просто оставляем сбоку. Попытаюсь ответить на вопрос со следующих позиций. Есть ли у нас шансы увидеть зелёных человечков или нет? И отвечу на него традиционным способом, возвращаясь в физическое русло. Идея следующая: можно искать зелёных человечков по принципу поиска космического чуда. То есть, надеяться, что вы обнаружите зелёных человечков в том случае, если они могут в процессе своей эволюции сделать что-то такое, что ученым не удастся объяснить в рамках известных законов природы. Пока же ученым удается описать и объяснить наблюдаемую Вселенную в рамках этих законов.
Вы знаете, что развитие цивилизации идёт по экспоненциальному закону, если по горизонтальной оси вы отложите время, а по вертикальной отложите количество потребляемой энергии. Есть предсказание, что со временем, когда будет не хватать энергии, которую вы не сможете получить на вашей планете, вы выходите на уровень использования энергии звезды, потом используете энергию вашей галактики и так далее. И в случае, если действительно будет так, то мы ожидаем увидеть наблюдаемые проявления подобных систем.
Это одна ещё из причин, почему вы можете вместе с нами радоваться, когда у нас результаты экспериментов противоречат предсказаниям теории. Вдруг там будут зелёные человечки? Вы помните, я сегодня говорил про пульсары. Как раз выглядело как оно.
Конечно, я бы мог вам ещё рассказать про инициативы института СЭТИ, которые ищут узкие линии излучения в данных радиодиапазона. Но это немножечко другое. С их помощью можно осуществлять связь в космосе. Пока ничего не увидели.
Второй ваш вопрос был про патриотизм. Даже не знаю, с какой стороны вы увидели патриотизм. Мне действительно безумно радостно, что наш коллектив, а это примерно несколько тысяч человек, работавший над проектом в течение громадного количества лет, добился такого успеха. Особенно учитывая все сложности, через которые этому коллективу пришлось пройти.
Вопрос из зала: У меня вопрос по поводу протонного излучения. Скажите, когда вы говорили о том, что это может быть всё-таки не электроны... Есть ли возможность у проекта удостовериться, какие конкретно частицы там излучают? И второй вопрос: есть ли такая группа, которая поддерживает ваши проекты..?
Юрий Ковалёв: Спасибо за вопрос. Вторая часть наиболее простая. Например, группа, которая занимается разработкой тематики активных галактик, состоит из более ста человек по всему миру. Примерно 20 стран участвуют и если говорить про уровень подготовки людей, то это от аспирантов до ведущих мировых ученых. И по уровню подготовки это экспериментаторы и теоретики.
Возвращаемся к первому вопросу и главному. Способов, которыми можно сгенерировать такую высокую яркость, можно придумать несколько, по крайней мере, четыре.
Один из них – это излучающие релятивистские протоны.
Есть другие возможности – механизм когерентного синхротронного излучения. Вообще синхротронное излучение представить очень просто. Вот у нас есть магнитное поле, силовая линия магнитного поля, на неё нанизывается электрон и именно из-за того, что он во время движения вот так вот вращается, он излучает фотончики. Каждый электрон испускает фотон некогерентно с другими электронами вокруг него. Что значит некогерентно? Не одновременно, не в один и тот же момент времени. Когерентное излучение... В этом случае, очевидно, фотоны должны испускаться «одновременно». Пример – лазер в моей указке. Посмотрите, какое яркое.
Третье объяснение это, так называемый эффект релятивистского усиления. Из-за того что выброшенная струя плазмы, которую мы наблюдаем, скорее всего, летит нам практически в глаз. Это эффект селекции, самые яркие квазары, как раз те, которые смотрят нам в глаз. Напомню, что плазма в струях двигается со скоростью света. Их яркость излучения наблюдается выше, чем есть на самом деле. Но как это оценить, насколько она выше? Мы проводим измерения видимой скорости течения плазмы в джетах. Давайте я вам фильм покажу...
Вот это реальные наблюдения с Земли. Начало струи... Струя в данном направлении бьёт. Мы можем измерять скорость движения того или иного сгустка плазмы по струе. Видимая скорость оказывается на уровне нескольких скоростей света. Кажущийся эффект. Из подобных измерений можем оценить примерно величину упомянутого мной релятивистского усиления. Так вот, её оказывается недостаточно, чтобы объяснить найденный РадиоАстроном уровень яркости ядер галактик.
С протонами проблема, как их разогнать до необходимых энергий, не очень понятна. Если это протоны излучают, то это требует высочайших величин магнитного поля. С когерентным синхротронным излучением, когда фотоны излучаются одновременно всеми электронами, та же проблема, магнитное поле должно быть значительно выше, чем мы оцениваем независимыми методами.
Вопрос из зала: Скажите, пожалуйста, каков ресурс аппарата, сколько будет работать?
Юрий Ковалёв: Есть несколько цифр, есть формальный «гарантийный срок», он объявлен как три года. Это некая формальная «гарантия». Практически никто не использует эту цифру для оценки времени жизни аппарата. Ожидаемое время жизни объявлено НПО им. Лавочкина как пять лет с момента запуска. Пять лет с июля 2011 года. Здесь нужно понимать несколько моментов. Первый: у нас на борту нет расходных материалов, которые через пять лет закончатся. Например, у нас нет криогенной системы, у которой, предположим, рабочее тело закончится. Топлива, которое есть у нас на борту, достаточно, чтобы подправлять орбиту долгие годы. Стабильность современной орбиты – десять лет.
Откуда получается оценка про пять лет? Это среднее ожидание времени значительной деградации бортовой электроники за счёт космического излучения. Но нужно понимать, что мы не запускались долгие годы, мы только недавно стали запускать аппараты подобного уровня. Очень возможно, что электроника на борту, я не являюсь человеком, который разрабатывал аппаратуру, я являюсь учёным в проекте и отвечаю за научную программу. Но насколько понимаю, радиокомпоненты могут отличаться от того, что было, скажем, в советских спутниках. Поэтому опыта, насколько быстро она деградирует, большого нет. Что это означает?
Это означает, что может случиться что-то неприятное и завтра, а может проработать долгие годы. Советские спутники, они либо умирали сразу, либо работали долгие годы. Помните, что я вам уже сказал, что мы «доказали, что в космосе нет атмосферы»? Вот мы недавно «увидели, что в космосе и в самом деле летают тяжёлые частицы». Какое-то время назад у нас был пробой, скорее всего, именно из-за этого, в памяти бортового компьютера. И нам пришлось перейти в работе на запасной компьютер. Потом НПО им. Лавочкина снова вернулось на основной компьютер, после его восстановления. Мы действительно видим влияние космического излучения, но пока живы-здоровы.
Вопрос из зала: Вопрос про точность поверхности зеркала и про точность наведения телескопа.
Юрий Ковалёв: Давайте начнём со второго. Это зависит, от длины волны наблюдения. Чем короче длина, тем требуется более высокая точность наведения. Но мы говорим не только про точность наведения, крайне важна также точность сопровождения телескопом космического объекта. Точность наведения и сопровождения требуется на уровне нескольких секунд дуги. Вы берёте самую короткую длину волны наблюдения, 1,3 см и делите на диаметр зеркала. У вас получается примерно ширина диаграмма направленности телескопа по половине мощности. Несколько минут дуги. Необходимо наводить телескоп примерно в 10 раз лучше, чем эта величина. Реализована точность в несколько секунд дуги. Более, чем достаточно. Мы наводимся в несколько раз лучше, чем требуется по техническому заданию.
Так, теперь по поводу поверхности. Поверхность влияет не на разрешающую силу, точность поверхности влияет на чувствительность аппарата. Потому что, чем больше отличие зеркала от идеального параболоида, тем меньше энергии собирает телескоп, тем меньше так называемая эффективная площадь телескопа. Типичные, хорошие цифры эффективной площади, это примерно 60% его геометрической площади. Это для хорошего радиотелескопа. Потому что всегда есть много потерь.
Для нашего аппарата точность поверхности, отклонения зеркала от идеального, среднеквадратичное отклонение, это формальная величина, была меньше одного миллиметра, по результатам наземных испытаний. В космосе есть возможности косвенным образом оценить точность зеркала.
Космический телескоп «Спектр-Р» имеет некоторые проблемы. Мы предполагаем, что отличие поверхности зеркала от идеальной параболы составляют величину в несколько миллиметров. В результате этого мы потеряли по чувствительности космического телескопа в 4 раза на длине волны 1.3 см по сравнению с ожиданиями. На длине волны 6 см мы потеряли чуть меньше чем в два раза. Диапазонов 18 и 92 см эти сложности не коснулись вообще.
Однако из-за того что мы работаем в режиме интерферометра, его чувствительность равна корню из произведения чувствительностей, я упрощаю немножечко, двух телескопов интерферометра. Таким образом, если говорить о потере чувствительности системы из-за упомянутых проблем по сравнению с ожидавшейся, то это примерно в два раза в самом коротковолновом диапазоне 1.3 см и примерно процентов на 30 для диапазона 6 см. Да, это потеря, однако она принципиальным образом на выполнении научной программы, к счастью, не сказалась.
Вопрос из зала: Скажите, пожалуйста, а если вернуться к вопросу школьников, что может астрономия сказать про кротовые норы?
Юрий Ковалёв: На сегодняшний день кротовые норы – это объект теоретический, который очень серьёзно развивается в теоретическом плане. Их существование не противоречит фундаментальным законам природы. Однако нужно получить экспериментальные подтверждения. Есть чёткие предсказания, что мы должны увидеть, и они специфичны именно для кротовых нор. Это связано со структурой магнитного поля. Потому что магнитное поле входит в одной, грубо говоря, Вселенной, а выходит из другой.
Наталия Демина: Скажите, пожалуйста, были ли у вас публикации в Nature или Science?
Юрий Ковалёв: Публикации, как вы знаете, есть как в русских, так и в зарубежных журналах. В 2014 году мы ожидаем выхода отдельного тома журнала «Космические исследования» с научно-техническими результатами «РадиоАстрона». Что касается статей с первыми серьёзными научными результатами, они должны выйти в международных журналах, ведь проект международный... Эти статьи сейчас находятся на стадии подготовки или уже рецензирования в упомянутых журналах.
Наталия Демина: Почему вы решили стать астрономом? Может, после прочтения книг Шкловского или Сагана?
Юрий Ковалёв: В старшем школьном возрасте я думал, чем заниматься. Понимал, что в силу врождённой лени, единственное, чем смогу заниматься, так это тем, что представляет большой интерес. Сложилось ощущение, что, опять же, это исключительно мой опыт, но моё понимание было такое, что кроме фундаментальных научных исследований, всё остальное намного менее интересно. Более того, в советское время именно естественные направления фундаментальных исследований давали наибольшую свободу мысли.
Посмотрев вокруг, начал методом исключения. С химией слабо, с биологией слабо, осталась физика и математика. Математика казалась немножечко скучновата. И ещё такое было снобистское ощущение, что математика – это средство, а не цель, наверное, это ошибочное суждение. Поэтому выбрал физику. Чем заниматься в физике? А вот там уже сработало то, что мой папа – астроном.
Смех в зале.
Я в среднем школьном возрасте бывал на обсерваториях, и они совершенно клёво выглядели, большие, красивые, странные и ни на что не похожие. Казалось что это, наверное, интересно. Занятие наукой – крайне интересно, но крайне тяжело. Наверное, многие из присутствующих занимаются творческой работой и знают, что творчество – это тяжело. Нужно уметь создавать что-то новое. При этом, знаете, как говорят: «Вы сейчас настолько хороши, насколько хороша ваша последняя статья». Вы никогда не довольны вашей последней статьёй, естественно. Вы всегда недовольны, если адекватно о себе думаете. Жутко интересно, но очень тяжело. Поэтому, я надеюсь, это звучит как антиреклама, потому что денег тоже платят немного и это правильно. С какой стати мы удовлетворяем своё любопытство за государственный счёт, и нам ещё платить должны столько, сколько платят в банках? Нам нужно просто платить столько, чтобы мы вели абсолютно адекватное, достойное существование, чего, к сожалению, не происходит, в среднем. Но, естественно, мы должны получать, в среднем, меньше, чем получают в коммерческих организациях, потому что мы действительно занимаемся любимым замечательным делом.
Вопрос из зала: А сколько вам платят?
Юрий Юрьевич Ковалёв: В зависимости от места, где вы работаете. В Москве, примерно известно, ну вы же понимаете, это никакого отношения к вопросу о науке не имеет. Нужно столько же, сколько любому другому человеку. Единственное дополнение, что к заработной плате вам нужно очень много денег на проведение исследований, если вы занимаетесь экспериментом. Эксперименты мирового уровня, любые новые установки, которые мы строим в области астрономии, они сейчас стоят от сотни миллионов до нескольких миллиардов евро. Хватит про финансы, это тема другой лекции.
Вопрос из зала: Расскажите, пожалуйста, о проекте «Миллиметрон». На какой он стадии?
Юрий Ковалёв: «Миллиметрон» является частью федеральной космической программы нашей страны и он находится в стадии, которая называется НИОКР. Ему ещё очень много предстоит сделать, прежде чем можно будет сказать, что он находиться в состоянии полной готовности, потому что это крайне амбициозный проект. Может кто-то слышал про проект «Гершель»? «Гершель» – три метра, «Миллиметрон» будет «Гершель» размером 10 метров и ещё с добавлением возможности интерферометрии и с активным охлаждением зеркала. Есть желание охладить зеркало до 4 градусов Кельвина, раньше такого не было. Крайне амбициозный проект, технически крайне сложный. Предстоит принять очень много сложных технических решений, чтобы его реализовать. Как я рассказывал, у ученых следующий шаг безумней предыдущего. Только так интересно жить.
Вопрос из зала: А зачем нужно охлаждать зеркало у «Миллиметрона»?
Юрий Ковалёв: Дело в том, что «Миллиметрон» будет исследовать объекты Вселенной на длинах волн несколько миллиметров и значительно короче. Вплоть до далекого инфракрасного диапазона. В этом диапазоне спектра шум теплого зеркала начинает играть очень существенную роль в полном уровне шума системы.
Борис Долгин: Спасибо большое за лекцию.
Смотрите также: Юрий Ковалев «Мир построен так, что за науку деньги не платят» Лекция «РадиоАстрон и тайны Вселенной». Фоторепортаж Максим Руссо Самый большой измерительный инструмент в истории Николай Кардашев На смену «РадиоАстрону» придет «Миллиметрон» Юрий Ковалев Увидеть тень от черной дыры