Текст книги "Знание-сила, 1998 № 02 (848)"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 14 страниц)

Немного «новой истории»

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в 1986 году поистине стало сенсацией и породило настоящий бум. Один из показателей – число публикаций. Например, за трехлетний период – с 1989 по 1991 год – вышло в свет около пятнадцати тысяч статей, посвященных этой проблеме, то есть в среднем появлялось примерно по 15 статей в день. Для сравнения: за шестьдесят лет – с 1911 по 1970 год – по сверхпроводимости было опубликовано «всего» около 7 тысяч статей.

С какой из симметрии возникают электронные пары в высокотемпературных сверхпроводниках

Когда же сверхпроводимость поможет в создании подобных поездов?

Другой показатель – масштабы научных обсуждений. На относительно недавней конференции в Японии (июль 1991 года) было представлено примерно полторы тысячи докладов, а труды конференции опубликованы в четырех томах общим объемом более 2700 страниц. Несомненно, такой размах исследований объясняется тем, что от высокотемпературной сверхпроводимости ждали и ждут больших успехов в технике. Но пока ожидания не очень-то оправдываются. По словам академика В. Л. Гинзбурга, «столь бурная реакция научного сообщества, да и широкой публики на открытие ВТСП (высокотемпературной сверхпроводимости) мне все же до конца не понятна, это какое-то социальное явление».

Еще одним непостижимым психологическим феноменом можно считать полное забвение исследователями ВТСП своих предшественников: проблема эта родилась не в 1986 году, а как минимум лет на двадцать раньше (на современном уровне ее поставил американский физик У. Литтл в 1964 году). У. Литтл, во– первых, задал вопрос, почему критическая температура Т_с известных тогда сверхпроводников невысока? Во-вторых, он указал возможный путь повышения Тс до комнатной и более высоких – свыше двух тысяч градусов – температур. Модель Литтла была очень красивой, однако попытки реализовать ее наталкивались на принципиальные трудности.

Тем не менее работа эта не осталась незамеченной, она привлекла к себе большое внимание и широко обсуждалась, в частности, московскими теоретиками ФИАНа во главе с академиком В. Л. Гинзбургом. В большой монографии 1976 года он писал: «Из общих теоретических соображений мы в настоящее время считаем наиболее разумной оценку Т_с<300К, причем, конечно, речь идет о материалах и системах, находящихся в более или менее нормальных условиях... В этом плане наиболее перспективными с точки зрения возможности повышения Т_с представляются слоистые соединения и сэндвичи диэлектрик-металл-диэлектрик... Исследования проблемы высокотемпературной сверхпроводимости вступают во второе десятилетие своей истории (если говорить о сознательном поиске веществ с Т_с>90К при использовании экситонного и других механизмов)... Ближайшее десятилетие, как можно думать, явится решающим для проблемы высокотемпературной сверхпроводимости».

Вышло, увы, по-другому. Призывы энтузиастов, прежде всего самого Гинзбурга, сконцентрировать усилия на решении проблемы ответа не получили. Хуже того, нашлись и такие ученые, причем весьма авторитетные, кто доказывал принципиальную невозможность ВТСП. Наверное, ее открытие и показалось неожиданным потому, что ему предшествовала обстановка уныния и скепсиса.

А вот мнение В. Л. Гинзбурга уже о нынешнем положении дел: «Современное состояние теории твердого тела и, в частности, теория сверхпроводимости не позволяет вычислить температуру Т_с или хотя бы достаточно точно и определенно, особенно в случае сложных материалов, указать, какое именно соединение нужно исследовать... Ведь нет еще достаточной ясности даже в вопросе о механизме сверхпроводимости «купратов» (это определенный тип веществ, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью.– А. К.)... Место, принадлежащее до 1986—1987 года проблеме высокотемпературной сверхпроводимости, заняла проблема комнатнотемпературной сверхпроводимости. Не вижу, к сожалению, возможности сделать что-то позитивное в этом направлении, остается лишь с нетерпением ждать развития событий».

Не хотелось бы верить, но кажется, что энтузиазма у патриарха отечественной физики поубавилось.

Из «истории древнего мира» и «средних веков»

Еще в 1911 году голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес установил, что металлическая ртуть при охлаждении до четырех градусов выше абсолютного нуля полностью перестает оказывать сопротивление проходящему через нее току. В 1913 году он обнаружил подобное поведение у свинца при семи градусах.

Сверхнизкие температуры очень сложно и дорого получать, поэтому с первых же дней ученые стали искать сверхпроводники с более высокими температурами, но дело подвигалось крайне медленно. Лишь в 1954 году удалось перебраться за 18 градусов для соединения Nb₃Sn, а в 1973 подойти к 24 градусам для Nb₃Ge. И только в 1986 году Г. Беднорц и А. Мюллер в исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе получили сверхпроводимость при 35 градусах в соединении оксида бария – лантана – меди (кстати, неметалла), и это был прорыв. Действительно высокотемпературный сверхпроводник с критической температурой 80—90 градусов выше абсолютного нуля был найден в начале 1987 года. Авторы открытия ВТСП вскоре стали нобелевскими лауреатами.

Камерлинг-Оннес также довольно быстро был увенчан Нобелевской премией, но вот дождаться теоретического объяснения своего открытия ему было не суждено. Куда девается сопротивление движению электронов, поняли лишь в 1957 физики из университета в Иллинойсе – Дж. Бардин, Л. Купер и Дж. Шриффер (в 1972 году и они получили Нобелевскую премию). Оказывается, при движении через вещество с кристаллической решеткой электроны могут объединяться в пары и тогда двигаться без сопротивления. Теоретики описывают процесс движения такой пары по сверхпроводнику, как движение «фонона» – пакета колебательной энергии.

Но это объединение возможно лишь при сверхнизких температурах и совсем «не работает» при температурах более высоких, а тем более комнатных. Во всяком случае, совершенно непонятно, как «куперовским парам» удается противостоять нагреву. Неужели первооткрывателям ВТСП также несколько десятилетий ждать, когда же ее объяснят? Все-таки события последних лет внушают осторожный оптимизм.

Перипетии «новейшей истории»

Первое предположение о том, что происходит при ВТСП, высказал физик из университета в штате Иллинойс Тони Легетт. Он предложил эксперимент, способный определить, как ведут себя электроны в обычных и высокотемпературных сверхпроводниках одинаково или нет. По его мнению, ключ к проблеме лежал в понятии симметрии. Дело в том, что в обычном сверхпроводнике спаренные электроны обладают симметрией S-волны, иначе говоря – сферической, когда нет выделенного направления. Большинство физиков считают, что и при повышении температуры сохраняется тот же механизм.

Но вот Дуглас Скальпино из Санта-Барбары в Калифорнии предложил в 1989 году радикальную идею. Он обратил внимание на то, что атомы – это крошечные магниты, причем расположенные в строгом порядке кристаллической решетки. У электронов тоже есть магнитный момент. Гипотеза Скальпино состоит в том, что взаимодействие между магнитными моментами может загнать электроны в пары.

Представьте, что прохождение электрона заставляет магнитный момент ближайшего атома перевернуться. Этот переворот повлияет и на соседние с ним атомы, они тоже могут сместить направление магнитного момента. После ухода электрона положение атомов еще некоторое время будет сохраняться и они смогут притянуть к себе другой проходящий электрон. Этот механизм называется «спиновыми флуктуациями», поскольку магнитные моменты у атомов и у электронов возникают благодаря их собственному вращательному моменту – спину, а флуктуации в структуре спинов кристаллической решетки могут привести к возникновению сил спаривания электронов.

Идея стала особенно привлекательной после того, как один из коллег Легетта, Дэвид Пайне, показал в 1992 году, что спиновые флуктуации действительно способны связать электроны в пары и даже противостоять разрушительному воздействию температурного нагрева. Один из важнейших моментов его гипотезы заключается в том, что пары возникают с другой формой симметрии – так называемой D-волной (см. рисунок). Если бы экспериментально удалось доказать, что для высокотемпературной сверхпроводимости реализуется именно D-волновая симметрия электронных пар, то идея получила бы колоссальную поддержку.

Эксперимент достаточно прост. Как и все квантовые частицы, электронные пары обладают волновыми свойствами. В S-волновом сверхпроводнике волна пары везде положительна, а в случае D-волны есть участки, где она отрицательна. Именно эту смену знака волны и планировал заметить Легетт в своем эксперименте. Для этой цели Дональд Гинсберг из университета штата Иллинойс вырастил кристалл высокотемпературного сверхпроводника не толще человеческого волоса, а по бокам его умудрился приладить десяток проводков и соединить их со сверхчувствительным измерителем магнитного поля. Первые же измерения показали, что распространяется D-волна.

Ван Харлиген, руководитель лаборатории, в которой трудятся Легетт и Пайне, говорил: «Эксперимент был предельно прост и нагляден. Некоторые противники нашей гипотезы повторяли его, чтобы доказать, что мы ошибаемся, но их измерения лишь подтверждали нашу правоту».

Почти сегодняшний день

Пока что эксперимент остается критерием истины в науке. После результатов 1993 года Пайне мгновенно стал главным экспертом в теории высокотемпературной сверхпроводимости. S-волновые теории постепенно отошли на задний план, а все остальные перестраивались так, чтобы согласовываться с D-волнами. Но не надо забывать, что эксперимент лишь обнаружил присутствие этих волн, но не показал, да и не мог показать, что их причина лежит в спиновых флуктуациях. Большинство экспертов сегодня верят в существование D-волн, но есть и другие гипотезы.

В январе 1997 года один из «отцов» высокотемпературной сверхпроводимости, Мюллер, опубликовал результаты исследований с кристаллом сверхпроводника, где атомы кислорода были заменены на его более тяжелый изотоп. Оказалось, что в этом случае масса электронных пар возрастает. А это означает, по мнению Мюллера, что атомы кислорода каким-то образом сами вовлекаются в пары. Во всяком случае, возникли сомнения в том, что пары устроены так просто, как полагали физики до сих пор, а в них есть такие экзотические структуры, как «поляроны». Их придумали еще в тридцатые годы будущий создатель водородной бомбы Теллер со своим молодым коллегой Яном.

Электроны в кристалле обычно занимают самое низкое по энергии положение – оно самое удобное и выгодное для них. Но иногда таких состояний оказывается два, и тогда на помощь электрону приходит сама кристаллическая решетка: она немного деформируется и чуть-чуть меняет энергии двух состояний электрона, делая одно более выгодным. Электрон как бы поляризует окружающую его решетку, поэтому такая взаимодействующая структура «электрон – атомы решетки» называется «поляроном». Они могут двигаться по кристаллу, как обычные частицы, перетаскивая за собой начальное возмущение решетки. Именно эти достаточно необычные объекты и считают Мюллер с коллегами ответственными за перенос заряда в высокотемпературных сверхпроводниках. Кейт Джонсон из Массачусетса отмечает, что в таком случае понятно, почему высокая температура не разрушает пару: колебания даже помогают атомам сместиться, чтобы возник «полярон». Но это еще только идеи, точных расчетов нет и специалисты относятся к работе Мюллера, как к наброску гипотезы.

А пока сторонники S-волн и D– волн все чаще встречаются, обсуждают свои проблемы и постепенно движутся к выводу, что истина может лежать где-то посредине. Может быть, реализуется не тот и не другой вариант симметрии, а какая-то их смесь. В принципе это возможно.

Историю допишет будущее?

Да, чаще всего истина оказывается сложнее, чем казалось на первый взгляд. Коллега Мюллера, Хьюго Келлер из Цюриха, пишет так: «Хоть я и сторонник идеи фононов (S– волна.– А. К.), но спиновые флуктуации нельзя игнорировать. Мы должны признать, что обе точки зрения равноправны и надо не выбирать между ними, а попытаться как– то скомбинировать их». Алан Бишоп из Лос-Аламоса полагает, что к двум этим структурам надо добавить еще и « полярон ы», и совмещать не два, а три взгляда, только тогда можно надеяться на достижение успеха. Но все сходятся в одном: до окончательного ответа далеко, надо работать и работать, может быть, новое тысячелетие принесет успех.

Что ж, придется, видимо, отложить исполнение мечты о повсеместном применении «волшебных» сверхпроводников. Соблазн, конечно, велик, но, как писал тот же У. Литтл в одной из статей: «Размышления относительно использования таких сверхпроводников будут читаться скорее как научно-фантастический роман, чем серьезные научные предположения».

Правда, природа может преподнести еще сюрприз, все-таки их время в науке не вышло. А вот в Северной Америке, не дожидаясь новых открытий, собираются прокладывать трансконтинентальный сверхпроводящий кабель.

История продолжается? •

ВО ВСЕМ МИРЕ

Рисунок Е Садовниковой

Сатурн почти не виден

Британский астрономический комплекс, призванный исследовать самые скрытые уголки мироздания, сам попал в черную полосу своего существования. Он находится на пороге открытой распродажи или сдачи в аренду. Вследствие финансового дефицита Королевские обсерватории в Эдинбурге и Гринвиче вынуждены приступить к «реализации» помещений, оборудования и земельных участков. То же самое ждет и удаленные от метрополии телескопы на Гавайях и Канарах. Исследовательский совет Британии по астрофизике утверждает, что Программа наземных исследований в их традиционном виде сегодня не может больше выполняться из-за сложных экономических условий. Четыре упомянутых центра астрономических наблюдений имеют штат около двухсот человек, и им необходимо всемерно сократить расходы. Особые нарекания вызывают монопольные права королевских по титулу учреждений на печать технических отчетов, заказы на оборудование и прочие льготы. Кроме того, они как ведущие органы ответственны за проектирование телескопов и других оптических инструментов, а также за содержание громадной библиотеки со справочно-библиографическим фондом и редкостной фотолаборатории объектов неба. А для коммерсантов синица в руках лучше журавля в небе.

ФОКУС

Александр Семенов

Сколько стоит все?

Звучит этот вопрос странно и хочется ответить капиталистическим акулам романтическими словами учительницы из фильма «Доживем до понедельника»: «Это все равно, что прикнопить солнечный зайчик».

Однако с годами романтика восприятия отходит на второй план, и начинаешь с глубоким уважением относиться к труду ученых (в основном из университетов США), посягнувших на такую глобальную задачу. Спонсировал исследование недавно созданный Национальный центр экологического анализа и синтеза из прекрасно знакомой российскому читателю Санта-Барбары.

Большинство природных явлений крайне сложно оценить – нет рынка и для каждого приходится придумывать индивидуальные методы. Бриллианты стоят гораздо дороже питьевой воды, но без них жить можно, а без воды нельзя. Для эколога стоимость – это абсолютно не главная характеристика предмета и явления. Для экономиста же – наоборот. Хотя слова «эколог» и «экономист» происходят от общего корня, их сегодняшние сферы деятельности далеко не всегда пересекаются, и авторам исследования пришлось много потрудиться для выработки единой системы ценностей и опенок.

Впервые о проблеме оценки природных явлений заговорил в 1973 году американский эколог Кларк, показавший, что наиболее прибыльный способ разведения китов – это убить их всех, мясо продать и деньги положить в банк. Любой самый скромный банковский процент превышает скорость воспроизводства китов. Говоря на строго экономическом языке, выгодно разведение лишь тех животных, которые размножаются быстрее, чем это делают деньги в байке (я имею в виду проценты от капитала).

Но если чуть-чуть подумать, то стоит рассматривать китов не только как мясо. Их ведь можно показывать туристам за хорошие деньги – вот уже увеличение стоимости. Кроме того, они участвуют в поддержке равновесия между морскими обитателями, поедая мелких рачков, – это тоже имеет свою цену. Экономисты пытались оценить «стоимость» китов путем опроса общественного мнения, узнавая, сколько каждый готов пожертвовать на защиту китов. В чисто экономическую оценку неизбежно включался учет моральных ценностей.

Стоимость гектара моря составляет 577 долларов за год. Океана – 252, береговой линии – 4052 доллара. А вот уже гектар озера или реки стоит 8498 долларов. Гектар леса стоит 969 долларов. Самые «дорогие» участки на Земле – устья рек, их стоимость 22832 доллара за гектар. Самыми «дешевыми» являются луга – 232 доллара.

Пример с китами – это лишь краешек сложнейших проблем, с которыми столкнулись авторы исследования. Они разбили все процессы на 17 категорий (газовая регуляция, регуляция климата и т. д.) и выделили на нашей планете 16 типов «биоценозов» – океан, лес, трава, озера, пустыни и другие. Получилось 272 клеточки в двумерной таблице. Работа только началась и далеко не все окошки заполнены. К примеру, не учтена ценность гор, пустынь и Арктики для туристов. Само количество столбцов и строй таблицы будут меняться, но главное – сделан первый шаг на безумно сложном и столь же важном пути.

Таблица производит очень сильное впечатление, причем не до конца ясно – положительное или отрицательное. Некоторые цифры слишком малы, другие – огромны. И что совсем неясно – это как они получены. Полное двадцатистраничное описание сложнейшего процесса приведено в сети Интернет по адресу Rttp: // www. naturp. com. Мы познакомимся лишь с одним примером – с тем, как авторы получили величину 76 долларов за гектар Мирового океана. Умножив эту небольшую цифру на площадь поверхности океана, получаем 2,8 триллиона долларов.

Идея оценки стоимости воды основывается на том, что на побережье людям нравится жить больше, чем внутри материка. Для Калифорнии разница в стоимости прибрежной и далекой от берега земли достигает 10 миллионов долларов за гектар, а в штате Алабама – всего полмиллиона. Усреднив все эти цифры и подсчитав площадь прибрежных участков во всем мире (считая на полкилометра от берега) – 194435 километров побережья в развитых странах и 284795 километров в развивающихся (стоимость прибрежных участков в развивающихся странах в сто раз дешевле), получаем цифру в 2,8 триллиона долларов.

Некоторые цифры противоречивы и вызывают справедливую критику. Стоимость питьевой воды невероятно сложно оценить, ясно лишь, что она будет все дорожать, причем нелинейно. Мы уже используем половину всех запасов питьевой воды.

В некоторых странах ситуация просто критическая: Израиль уже потребляет больше воды, чем есть в его распоряжении. Недостающее количество выкачивается из подземных резервуаров под оккупированным Западным берегом, Голанскими высотами и южным Ливаном. Таким образом, к экономическим проблемам неизбежно добавляются политические, усложняющие и без того сложную задачу оценки.

Таблица дает всем нам колоссальную информацию к размышлению на тему «Почему мы должны защищать природу?» Впервые приведены аргументы, почему надо сохранять как можно больше видов живых существ,– это важно для генетического анализа и поиска новых лекарств.

Впервые оценена важность природных красот: экотуризм стоит 500 миллиардов долларов. Общая сумма стоимости экосистем Земли расположена в пределах 15—55 триллионов (10¹²) долларов, средняя лежит около 33 триллионов. Это почти в два раза больше стоимости продукта, производимого на Земле человечеством. Самый грубый вывод состоит в том, что тот, кто не ценит окружающую среду и пренебрегает экологией, должен быть готов в три раза увеличить производимый человечеством продукт. И не надо забывать, что некоторые природные продукты просто незаменимы, к примеру, питьевая вода.

Но главная ценность самой таблицы в том, что она впервые дает конкретный материал для оценки больших проектов. К примеру, спрямление рек Бразилии должно принести пользу местному сельскому хозяйству, конкретно – увеличить урожай соевых бобов. Но при этом нарушится экологическое равновесие района, и может исчезнуть немало тропических лесов. Теперь есть возможность оценить плюсы и минусы каждого проекта численно, а это более весомый аргумент, чем романтические призывы защищать природу и не топтать траву.

ТЕХНОЛОГИИ: ШАГ В XXI ВЕК

Александр Алешин

Глаз размером землю

Увы, чем глубже стараются ученые забраться в тайны элементарных частиц или устройства космоса, тем более громоздкие приборы им требуются. Размеры современных ускорителей частиц измеряются десятками километров, а установки, работающие на них, похожи на многоэтажные дома, начиненные сложнейшей электроникой. Но астрономы идут еще дальше: они хотят создать телескоп размером с Землю, а то и в два раза больше. Это становится возможным благодаря использованию наземной сети телескопов вместе с их «собратом», запущенным на околоземную орбиту японскими учеными. Он будет вращаться по сильно вытянутой орбите – от тысячи до девятнадцати тысяч километров над поверхностью Земли.

Давно известно, что радиотелескоп может различать в небесах детали, обратные его размеру. Стометровая тарелка различает в два раза более мелкие детали, чем пятидесятиметровая. Казалось бы, хочешь видеть лучше, строй телескоп больше. Проблема в том, что крупнее ста метров построить трудно – прибор не выдерживает собственного веса и деформируется, что совершенно недопустимо. Тогда астрономы придумали делать телескопы из кусочков.

Чтобы понять, как работает такое «лоскутное одеяло», давайте мысленно разделим большой телескоп для простоты на четыре части. Когда радиоволны, пришедшие из космоса, попадают на первую часть, они отражаются и идут на приемник, где складываются с волнами от остальных.

Теперь представьте себе, что мы два элемента выбросили, а два оставили, но сделали их подвижными. Фиксируем первый элемент, а второй передвигаем, получаем три первые комбинации: 1=2, 1=3, 1=4. Затем первый элемент перемещаем в положение 2, а второй двигаем в 3 и 4. В завершение получаем последнюю комбинацию 3=4 – и имеем то же, что для большого телескопа. Только там все сигналы приходили и складывались одновременно, а для «лоскутного» телескопа – последовательно, после перемещения элементов в новое положение. Процесс складывания информации «покусочно» называется апертурным синтезом.

На самом же деле, астрономы суммируют картинки, полученные от «лоскутков-телескопов», разбросанных по всей Земле. Чем больше различных вариантов, тем четче получается изображение. Ученым помогает вращение Земли: она постоянно перемещает наземные телескопы в новое положение.

Дальше наступает важный момент: все данные надо собрать в одно место, очень точно синхронизировать и сложить. Для каждого кусочка информации надо знать момент наблюдения, иначе говоря, положение Земли и направление на исследуемый объект. Называется такая система VLBI/Veiy Long Base Interferomctiy/ – интерферометрия с очень большой базой. Вот с ее помощью астрономы и получают в свое распоряжение телескоп размером с Землю. Конечно, качество изображения уступает тому, что давал бы настоящий телескоп таких габаритов, но не очень сильно.

Естественное продолжение идеи – вывести телескопы в космос.

До сих пор японские исследователи не слишком активно участвовали в мировом астрономическом бизнесе. Доминировали Северная Америка, Европа и Австралия. Теперь японцы выходят на лидирующие позиции: в феврале 1997 года их ракета M-V вывела на орбиту восьмиметровую параболическую антенну.

Вытащить, однако, на орбиту телескоп такого размера очень сложно. Японцам пришлось придумать нечто удивительно красивое: антенну-сеточку. Струны из толстых кевларовых нитей были растянуты между шестью опорами, расположенными, как лучи морской звезды. На них сверху натягивалась сама сеточка-телескоп из молибденовых нитей с золотым покрытием.

Это уникальное сооружение было создано компанией «Мицубиси». Весит оно 226 килограммов, а форму сохраняет совершенно жестко: ни одна из точек сети не может отклониться от идеальной параболической формы более чем на полмиллиметра. Но самое главное достижение – упаковать все это в двухметровый контейнер, который можно погрузить в ракету и вывести на орбиту. Более всего руководителя проекта Хисаши Хирабаши волновало, как все это великолепие будет раскрываться в космосе: «Это похоже на состояние, которое испытываешь, ожидая ребенка: ты надеешься, что все будет хорошо, но очень волнуешься».

После открытия и отладки антенна начнет передавать 130 мегабайт информации в секунду на пять наземных станций: в Японии, Западной Вирджинии (США), в центре НАСА в Калифорнии, в Австралии и Испании. Каждая из приемных станций снабжена одиннадцатиметровой антенной, разработанной в НАСА. Все участники проекта подчеркивают, что он в принципе был бы невозможен без глобального международного сотрудничества. А в нем участвуют почти сорок радиотелескопов из пятнадцати стран. Десять – в Америке, двенадцать расположены от Англии до Китая, а в южном полушарии еще столько же от Австралии до Южной Африки. Информация со спутника записывается на магнитофонные ленты компьютера и перевозится в два места – японский исследовательский центр «Митака» в пригороде Токио и в Нью-Мексико, где согласуется с данными, полученными наземными телескопами.

Теперь поговорим о синхронизации данных: все эти собранные кусочки информации можно складывать только тогда, когда известна их одновременность. Для решения этой проблемы на каждую магнитофонную ленту записываются метки времени от специального сверхточного устройства – водородного мазера. В космосе его нет, поэтому информацию «спуда» помечают наземные станции уже после приема.

Подобная система уже опробована в США для синхронизации сигналов от космического телескопа Хаббл с наземными телескопами. Она имела гораздо меньше элементов и не очень большое разрешение, но позволила определить размеры некоторых квазаров – самых мощных радиоизлучателей в космосе. «Мы убедились, что подобная синхронизация возможна, и от новой попытки вместе с японским небесным телескопом можно ждать удивительных открытий,– говорит Антон Ценсус, сотрудник НАСА в Вирджинии. – По нашим оценкам, чувствительность новой системы такова, что мы сможем различить отпечатки следов космонавтов на поверхности Луны». Это в три раза повышает существующую точность измерений.

Современная VLBI – система включает в себя десять двадцатипятиметровых телескопов на поверхности Земли. Она заработала в 1993 году и до сегодняшнего дня сделала уже немало открытий. Одно из самых интересных – обнаружение быстровращающегося кольца газа в центре галактики NGC 4258. По колоссальной скорости вращения удалось установить, что в ограниченном объеме в центре галактики расположен объект с массой в тридцать шесть миллионов солнечных масс. Многие астрономы после этой находки думают, что в центре большинства квазаров и активных галактик находятся черные дыры.

Обычно вокруг них вращается диск из вещества, постепенно падающий на центр. Кроме того, астрономам известно, что из черных дыр наружу бьют с огромной скоростью струи разогретого газа, простирающиеся на тысячи световых лет. Никто не понимает механизма выброса и ускорения вещества до таких скоростей, но с помощью VLBJ уже удалось разглядеть начальные участки этих струй.

Оказалось, что они напоминают штопор. Это означает, что вокруг черной дыры действуют фантастической силы магнитные поля, которые только и могут закрутить путь заряженных частиц таким образом. Чтобы убедиться в правильности гипотезы, надо проследить за путем струй как можно ближе к черной дыре – это и будет одной из главных задач новой системы. Откровенно говоря, именно стремление поподробней рассмотреть, что там происходит вокруг черных дыр и в центрах активных галактик, служит главной движущей силой создания космической VLBI. У нее, кстати, теперь есть собственное название – VSOP (VLBI Space Observation Programme).

И вот – первый результат, полученный при помощи VLBI и японского спутника, иначе говоря, первый результат с космического радиотелескопа. Это квазар 1156+295, в котором удалось разглядеть центральную часть и уходящую от него струю частиц. Результат был обнародован в июле 1997 года.

Конечно, до подробного разглядывания черных дыр еще далеко, но надо начинать. Чтобы вы лучше представили разрешающую силу VSOP – один пример: она смогла бы разглядеть рисовое зернышко, расположенное в Токио, из Лос-Анджелеса. Японские астрономы уже планируют следующие шаги по ее расширению. Не отстают и американцы. НАСА разрабатывает проект двадцатипятиметрового космического зеркала на основе майлара – прочного пластика. Четырнадцатиметровое зеркало было испытано в мае 1996 года во время одного из полетов американского космического челнока «Шаттл». В этом проекте планируют принять участие Европа и Россия, но пока он остается только проектом, потому что денег на него не выделено и даже орбита для нового телескопа не выбрана. Финансирование будет зависеть от успешности работы VSOP.

Более близкие планы у России: в 1998 году Не исключен запуск десятиметровой пятитонной тарелки. Орбита ее будет очень вытянута, телескоп должен отходить от Земли на 77 тысяч километров, что должно в три раза повысить разрешение VSOP. У наших соотечественников есть и глобальные идеи. Николай Кардашев из Физического института Академии наук разрабатывает такой проект, когда тарелки будут запущены на орбиты в миллион километров от Земли. Тогда телескоп станет уже в сто раз больше нашей планеты. «Это будет нечто удивительное,– откликнулся Ценсус.– Вот тогда-то мы доберемся до того, что упрятано в центрах квазаров». •

 Григорий Зеленко

«Пилюли от старости»

Мечты, реклама и суровая реальность

Этот номер журнала был уже готов к отправке в печать, когда произошли некие примечательные события. Американские средства массовой информации сообщили о сенсационном достижении американских биологов в работе с ферментом теломераза. Этот фермент объявлен «фонтаном юности» – заманчивее не скажешь!

Один из центральных российских телевизионных каналов тут же включился в акцию и объявил: «Открыт ген старения...».

«Недавно открыт ген старения...» – так начиналась статья Игоря Лалаянца в № II нашего журнала за 1996 год. Автор рассказывал о результатах исследований, состоявшихся еще в 1955—1996 годах. И в частности, о том, что число делений клеток в организме – то есть продолжительность их жизни – связано с сокращением «длины хромосомных теломер, являющихся, как полагают, молекулярными часами клетки».