Техника - молодёжи 1959-05, страница 22

получить, изучая спектр отраженного импульса. Если волна какой-нибудь одной частоты падает на движущееся тело, имеющее составляющую скорости в направлении луча, то отраженная волна будет иметь другую частоту («эффект Допплера»). Для Луны этот сдвиг частоты в зависимости от величины составляющей скорости в направлении луча может достигать 300 герц (колебаний в секунду).

Возможно также, что отраженный импульс будет иметь не одну частоту («сдвинутую» в результате «эффекта Допплера»), а целый сплошной спектр частот в пределах полосы в сотни герц. Это связано с тем, что видимый диск Луны как бы слегка покачивается вследствие либрации, которая вызвана особенностями движения Луиы и Земли.

Если Луна шероховата, то импульс, отраженный от приближающихся к Земле частей Луны, по «эффекту Допплера» будет иметь частоту большую. а отраженный удаляющимися областями Луны — частоту меньшую, чем частота импульса, отраженного центром лунного диска. Гладкая Луна не вызовет расширения спектра отраженного импульса, так как в его отражении участвует только передний край Луны — центральная часть диска.

Изучив распределение энергии отраженного импульса по различным частотным компонентам, можно судить о степени шероховатости Луны, а по допплеровскому смещению центральной частоты — о скорости ее удаления или приближения к Земле.

Таким образом, посылая радиолокационный импульс на Луну, мы производим запрос и можем получить ответы на следующие вопросы:

Каково расстояние до Луны?

С какой скоростью удаляются от наблюдателя или приближаются к нему различные области Луны?

Каков характер отражения импульса от лунной поверхности?

Первый успешный опыт локации Луны, положивший начало активной астрономии, был произведен 10 января 1946 года. В то время техника для такого эксперимента еще не была вполне подготовлена. Антенны были малы, генераторы слабы, приемники малочувствительны.

По данным зарубежной печати радиолокация Луны ведется в диапазоне длин волн — от 13,6 м до 10 см. Для работ в метровом диапазоне волн применяется антенна с зеркалом в виде огромной чаши параболической формы с диаметром отверстия 80 м. Чаша эта выкопана в земле. Внутри она заасфальтирована и выложена металлической отражающей сеткой. Для локации Луны на волне 10 см используют антенну с параболическим зеркалом диаметром 15 м. Мощность локационных генераторов превышает 2 млн. вт при длительности импульса всего в несколько микросекунд. За счет использования новых мало шумящих радиоламп значительно повышена чувствительность приемников.

Результаты этих опытов оказались совершенно неожиданными. Считалось почти очевидным, что Луна весьма шероховата. Она покрыта горами.

Если бы Луна была совершенно гладкой, то назад — на антенну радиолокатора — пришла бы только та часть импульса, которая отразилась бы от переднего края Луны. Гладкая Луна не вызовет расширения спектра отраженного импульса. Длительность и форма па~ дающих отраженных импульсов будут практически неотличимы.

У шероховатой Луны из-за неровностей поверхности и «эффекта Допплера» произойдет расширение спектра отраженного импульса. По степени отклонения такого импульса от импульса, отраженного от «зеркального шара» (гладкой Луны), можно судить о степени шероховатости естественного спутника Земли.

кратерными валами и многочисленными видимыми неровностями. Солнечный свет в полнолуние отражается почти одинаково и центром диска и его краями. Поэтому ожидалось, что короткий падающий радиолокационный импульс после отражения от Луны растянется на 11,6 миллисекунды. Однако фактически отраженный импульс имел крутой фронт

и растягивался так мало, что большая часть его мощности возвращалась за первые 50 микросекунд. Ничтожно малой была также ширина его спектрд. Это означает, что большая часть энергии импульса отражается передним краем Луны, шаровым сегментом с диаметром приблизительно 0,1 диаметра Луны.

Следовательно, большая часть поверхности Луны очень гладкая, даже по отношению к волне длиной 10 см. Может быть, такой является поверхность дна многочисленных кратеров, лунных морей и долин, залитых застывшей лавой и равномерно присыпанных метеоритной пылью.

Эти недавно открытые свойства Луны имеют огромное практическое значение. Действительно, поскольку отраженный импульс имеет крутой фронт и очень мало растянут, то можно точно засечь момент его возвращения и, следовательно, с большой точностью измерить расстояние до Луны. На самом деле теперь это расстояние порядка полумиллиона километров уже измеряют с точностью до нескольких сот метров. Но самое главное в том, что благодаря зеркальности поверхности Луны ее можно использовать для радиорелейной связи на Земле, на волнах длиной от нескольких метров до нескольких сантиметров. Это очень важно, так как дальность радиопередачи этих волн на Земле ограничена несколькими десятками километров. Используя же Луну как отражатель, можно вести передачу на всю «подлунную» полусферу Земли. Поскольку эхо от Луны получается сравнительно коротким, можно вести обычную амплитудно-модулированную радиопередачу с частотой до 3000герц, что вполне достаточно для отчетливой передачи речи. Первые опыты такой передачи в Америке (в Вашингтоне) оказались успешными. Вскоре Луна получит служебную нагрузку и пополнит арсенал средств радиосвязи.

Вслед за Луной на очереди радиолокация планет и Солнца.

ЧТО ЧИТАТЬ ПО СТАТЬЯМ ЭТОГО НОМЕРА

О чем рассказал спутник

Е. К. Федоров, Научные исследования с помощью ракет и искусственных спутников Земли. Изд-во «Знание»,

1958.

Астрономия становится активной

A. И. Берг, Радиоэлектроника. Изд-во АН СССР, научно-популярная серия, 1958.

И Шкловский, Радиоастрономия. Гостехиздат, 1956.

Загадка тяготения

B. А. Ф о к, Теория пространства, времени и тяготения. Гостехиздат, 1955.

Кто же он?

Ральф Иэзард. По следам снежного человека. Географгиз, 1959.

Язык вибрации

В. И. Рыжков, Опыт устранения вибрации при скоростном точении металлов. Машгиз, М., 1954.

18