Техника - молодёжи 1946-05-06, страница 16

путь до ионосферы, лежащей на высоте от 100 до 500 км, они проходят за тысячные доли секунды, —- два всплеска H4 экране осциллографа, один из которых соответствует сигналу, прошедшему от генератора к приемнику напрямую — вдоль Земли, а другой — радиоэхо от ионосферы, возникают почти одновременно. Но при опытах Штермера и Ван дер Поля второй всплеск иной раз ■возникал спустя одну-две и даже 30 секунд. Это заблудившееся эхо некоторые радиоспециалисты сгоряча объявили космическим радиоэхом, вызванным отражением от Луны. Однако подсчеты, сделанные академиками Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси, доказали неосновательность таких предположений. При тогдашних передатчиках и приемниках и речи не могло быть об отражении радиоволн, посланных с Земли, от поверхности Луны.

Тридцатые годы были годами бурного развития ультракоротковолновой радиотехники. Необычайно повысилась мощность передатчиков и чувствительность приемников для таких воли, были разработаны направляющие системы, состоящие из параболических зеркал, антенн особого типа и т. п., позволяющие получать узкие пучки радиоволн. Совершенствование этого раздела радиотехники увенчалось в конце тридцатых годов изобретением радара.

Передатчик радара подобен прожектору. Его параболические зеркала или иные направляющие устройства концентрируют вырабатываемые ультракороткие радиоволны и излучают их мощным, направленным пучком. Встретив скрытый тьмой, туманом, облаками самолет, танк, корабдь, этот пучок рассеивается и часть радиоэха возвращается к радару, Часть эта ничтожно мала, но в современных радарах есть устройства, которые позволяют концентрировать мощность принятого отраженного радиосигнала, так же, как оптические системы концентрируют свет. Эти устройства также могут представлять собою параболические зеркала, которые в своем фокусе собирают мощность всех радиолучей, падающих на их огромную поверхность. И все же даже после концентрации радиоэхо очень слабо. Однако это не мешает радару отчетливо его фиксировать. Чувствительность приемника радара необычайно велика. Академик Введенский пишет: «Мощность принимаемого сигнала», достаточная для функционирования современных радиолокационных приемников, столь же мала, как мощность, развиваемая гирькой в 1 грамм, пааающей со скоростью в 1 мм в год!»

Радар работает прерывисто, выбрасывая в пространство один радиоимпульс вслед за другим. Частые всплески радиоэха на экране осциллографа сливаются в один отчетливый «всплеск». По положению его наблюдатель судит о том, в каком направлении и на каком расстоянии находится вызвавший радиоэхо предмет. Если этот предмет движется, то движется и «всплеск», вызванный его эхом на экране. По перемещению «всплеска» можно узнать, куда и с какой скоростью движется настигнутый радиолучом танк, самолет, кодабль.

В начале сороковых годов радиотехника стала уже столь совершенной, что можно было подумать о радиолокации Луны, то есть о получении радиоэха от ее поверхности.

В 1943 году академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси произве

П од важная радиолокационная установка для локации самолетов.

ли подробный анализ задачи и расчетами доказали возможность осуществления радиоэха от Луны для современной радиотехники.

По понятнь^м причинам широкой огласки эти расчеты тогда- не получили и были известны только узкому кругу специалистов. Недавно же, 1 февраля этого года, Н. Д. Папалекси рассказал на открытом заседании сотрудников Физического института Академии наук о проделанных им детальных вычислениях, касающихся рассмотренной им уже раньше совместно с академиком Л. И. Мандельштамом проблемы.

Распространение радиоволн в атмосфере представляет одну из труднейших физических и математических задач.

Получение же радиоэха от Луны, конечно, задача еще несравненно более сложная, чем- радиолокация земных объектов.

Проследим путь, который придется пробежать радиоволне. Прежде чем покинуть Землю, радиоволне надо пробить слой ионосферы, самые верхние слои атмосферы. Ионосфера сильно поглощает длинные и короткие радиоволны. Чтобы пробить ее, нужны очень короткие волны порядка один-два метра и короче. Их пучок должен быть очень мощным и концентрированным.

Вспомним, как луч прожектора пронизывает воздух и, пройдя многие километры, бьет жгучим светом в неприятельский самолет. Если же убрать из прожектора зеркала или линзы, концентрирующие свет, та же самая вольтова дуга прожектора едва-едва будет «видима с самолета, летящего на большой высоте. Луна видна под углом в полградуса. Если пучок радиоволн будет расходиться всего-навсего на такой ничтожный угол, то и тогда этот веер радиоволн, достигнув Луны, будет столь широк, что целиком покроет всю ее поверхность. Если же непараллельность радиолучей будет больше, чем полградуса, то только часть их пучка ударится о Луну, другая же часть минует ее, пропадет впустую.

Новые испытания ждут радиолуч при встрече с Луной. Луна ни в какой степени не напоминает хорошего зеркала. Она niapv и к тому же еще шероховатый, изрезанный горами и ущельями, покрытый вулканическим пеплом.

Не малая доля мощности радиолуча будет поглощена поверхностью Луны. Но и не поглощенные лучи правильно, зеркально от такой поверхности не огразятся. Луна их рассеет, подобно

тому, как шершавая бумага рассеивает свет. Отраженные радиолучи пойдут от Луны развернутым веером. Рассеянное радиоэхо будет только частью возвращаться к Земле, где радиоволну ожидает новая встреча с ионосферой. Просачиваясь сквозь нее, она претерпевает новое ослабление, поглощается, впитывается ею. Мощность отправляемого сигнала должна быть столь большой, чтобы даже после отражения от Луны радиоволны сохранили мощность, достаточную для обнаружения радаром радиоволн, дважды прошедших сквозь ионосферу.

Короткий радиоимпульс, вырвавшись из небесного радара бешеной стр>ей, вернется на Землю слабеньким, накрапывающим дождиком,

В своих расчетах Папалекси предположил, что для уверенной регистрации радиоэха напряженность поля» его долж-

. _ __ милливольта

на быть не меньше 0,02 ——--—•

метр

Это порог напряженности поля для лучших современных приемников. Продолжительность импульсов Папалекси принял равной стотысячной доле секунды, то есть такую же, как у земных радаров. Дальнейшие «расчеты основывались на допущении самых неблагоприятных условий. Папалекси брал для своих подсчетов наибольшее из возможных поглощение волн в ионосфере и заниженный коэфициент отражения Луны, —он предполагал, что только одна десятая часть мощности рассеивается Луной во все стороны. И вот к какому выводу пришел автор: чтобы осуществить радиоэхо от Луны, генератор радиоволн должен обладать мощностью в 4 миллиона квт. Это мощность семи Днепростроев.

Получение такой мощности — задача явно неосуществимая, и лунное эхо никогда не было бы уловлено, если" бы не выручали известные современной радиотехнике способы концентрирования падающего излучения. С помощью ра диотелескопических устройств можно как бы собрать в одну воронку радиоэхо, падающее на большую площадь.

Если предположить, что излучение удастся сконцентрировать в 5 000 раз, что вполне достижимо, то мощность генератора можно понизить до 800 квт. Такая же мощность реальна. Можно, кроме того, создать и батарею из нескольких радаров и, согласовав их работу, дать как бы радиозалп по Луне. Достаточная мощность передатчика, хорошая концентрация излучаемой мощности в направленный пучок как можно

14