Радиоастрономия на Земле, на Луне и в космосе

Эссе написано в 2017 году в рамках курса В.Сурдина "Общая астрономия" от МГУ на платформе "Открытое образование".

Вселенную можно не только увидеть; Вселенную можно услышать при помощи радиоволн. Впервые голос Вселенной был осознан в 1931 году американским физиком и радиоинженером Карлом Янским. Первый космический радиосигнал был получен им случайно, в ходе экспериментов для телефонной компании по исследованию грозовых помех. Тогда, после сооружения однонаправленной антенны, Карл обнаружил "постоянное шипение неизвестного происхождения". При этом направление помех менялось в течение дня, совершая полный оборот за 24 часа. После длительных исследований Янский приходит к выводу, что источник помех - центральная часть Млечного Пути. Вот так случай и научное любопытство одного человека стали фундаментом для зарождения абсолютно нового слова в исследовании космоса: радиоастрономии.

В 1937 году, опираясь на работы К.Янского, американский астроном- и радиолюбитель Гроут Рёберн построил на заднем дворике дома своих родителей первый радиотелескоп. Конструкция была настолько удачная, что её основные принципы до сих пор применяются при проектировании инструментов для радио-исследования Космоса. Именно благодаря своему прибору Г.Рёберн смог создать первую карту неба в радиодиапазоне с мощными радиоисточниками в центральной части нашей галактики, Лебеде и Кассиопее.

Вообще радиоастрономия смогла принести поразительные плоды в изучении Космоса. Вот перечень наиболее масштабных открытий:

• Реликтовое микроволновое излучение, пронизывающее всё пространство Космоса и несущее память о Большом Взрыве.
• Квазары, пульсары и радиогалактики.
  
• Становление молекулярной картины Вселенной. Радиоастрономия позволила открыть гигантские столпы облаков космического водорода, не говоря уже о более сложных молекулах.

Активное развитие радиоастрономия получила в 50-70 годах прошлого века и за такой короткий срок уже успела получить колоссальные результаты. За это время учёными были созданы несколько видов радиотелескопов:

• Параболические цилиндры и параболоиды вращения;
• антенны с плоскими отражателями;
  
• антенные решётки;
  
• земляные чаши и т.д.
  

Наиболее известные и интересные конструкции - Пуэрто-Риканская обсерватория Аресибо - земляная чаша диаметром 300 м. (на сегодняшний день закрыта) и Российский "Ратан-600" - заземлённая чаша диаметром 600 м.

При этом чем больше антенна, тем больше информации о радиоисточнике мы можем получить. Именно поэтому были созданы радиоинтерферометры - 2 и более антенны, разнесённые на значительное расстояние друг от друга и соединённые кабельной линией связи. При этом чем больше расстояние радиотелескопов друг от друга, тем более резкие радиоизображения можно получать, иногда в сотни раз лучше, чем от оптических телескопов.

Именно поэтому учёные задумались о возможности выноса радиотелескопа в космическое пространство для получение максимально чётких данных. На сегодняшний день, самый масштабный проект космического радиотелескопа был реализован в России - это орбитальный радиотелескоп "Радиоастрон" с 10-метровой раскрывающейся антенной, установленной на космическом аппарате "Спектр-Р". Запуск прибора был осуществлён в 2011 году и перед ним стоят масштабные задачи по изучению радиоисточников в центре галактик, радиоизлучения нейтронных звёзд и мазерного излучения в области звёздообразования.

Однако есть ещё одна площадка для удачного размещения радиотелескопов - Луна. Обратная сторона нашего спутника естественным образом оградит приборы от радио-шума, исходящего от Земли, а стабильное положение с медленным вращением позволит приборам наиболее точно фиксировать сверхдлинные радиоволны из глубин Космоса.

В связи с учащающимися разговорами о пилотируемых полётах к Луне и созданию на её поверхности обитаемых научных станций, можно сказать, что следующий шаг радиоастрономии - это освоение территории нашего естественного спутника. Возможно, сейчас это кажется слишком амбициозным и фантастическим. Но учитывая тот колоссальный рывок, который радиоастрономия сделала за последние 60-70 лет, такое развитие событий - вполне реальная перспектива.