Звездочёты. 100 научных сказок - Николай Николаевич Горькавый

Джон четыре года проучился в колледже, расположенном недалеко от родительского дома.

– Значит, он не сразу решился на дальнее плавание, – сказал Андрей.

– Зато после колледжа Джон смело отправился на другой конец Америки – в Калифорнийский университет в Беркли. Там он вошёл в группу известного физика Чарльза Таунса, которая работала над актуальной темой – изучением реликтового излучения, открытого тремя годами ранее. Джон занялся созданием прибора для регистрации этого древнего эха Большого взрыва.

Вертолёт забрасывал на самый верх калифорнийской горы Джона и сконструированный им прибор; на этой вершине, продуваемой всеми ветрами, молодой учёный и делал свои измерения. Со временем он стал проводить эксперименты на стратосферных воздушных шарах, к которым прикреплялась разработанная им аппаратура.

В 1968 году лабораторию в Беркли посетила комиссия из NASA – молодой организации, образованной всего за 10 лет до этого. На семинаре Джон Мазер доложил результаты наблюдений реликтового излучения, полученные с помощью стратосферных воздушных шаров. И произошёл диалог, который во многом повлиял на судьбу Джона. Один из членов комиссии спросил:

– А можно провести измерения реликтового излучения с помощью космического спутника?

– Этому ничто не мешает, – ответил Джон Мазер.

– Тогда почему это не было сделано и почему вы этим не занимаетесь? – напористо спросил член комиссии.

– Кто – я? – растерялся Джон.

Молодой учёный защитил свою диссертацию и получил работу в Нью-Йорке в лаборатории NASA. И он запомнил этот разговор на семинаре.

В июле 1974 года NASA объявила конкурс новых космических проектов: собирали предложения по проведению экспериментов с помощью небольшого спутника и с использованием ракеты-носителя средней мощности «Дельта».

Джон, которому на тот момент было всего 28 лет, сформировал команду учёных и подготовил проект измерения реликтового излучения с помощью прибора, который был в тысячи раз чувствительнее его инструмента на воздушных шарах. Его проект победил 120 других предложений конкурирующих научных групп.

Проект стал развиваться в Центре космических полётов имени Годдарда (NASA), расположенном в штате Мэриленд, куда переехал Джон. Проект был долгим и непростым. Сначала прибор хотели присоединить к спутнику «ИРАС», но не получилось – на этом спутнике было слишком мало места. Тогда группа стала разрабатывать собственный спутник. Он получился довольно тяжёлым – и был запланирован к запуску на космическом челноке в 1988 году. Однако катастрофа космического шаттла «Челленджер» в 1986 году сорвала эти планы. Спутник был переориентирован на более легкую ракету «Дельта», но для этого аппаратуру пришлось перепроектировать, уменьшив её вес в два раза. Спутник назвали СОВЕ (Cosmic Background Explorer Satellite). Имя группа выбирала долго – ведь при продвижении проекта играет роль даже звучность и меткость его названия.

Прошло 15 лет после начала проекта, и спутник наконец запустили. На нём было установлено три прибора. Джон Мазер стал руководителем прибора FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer), которому предстояло измерить чернотельность излучения Большого взрыва.

– То есть насколько излучение Большого взрыва соответствует кривой Планка? – прищурился Андрей.

– Верно, – слегка растерянно сказал гость и внимательно посмотрел на сообразительного мальчика.

– В вашей же книжке есть история про Планка и его кривую. Про Большой взрыв тоже, – пояснил тот.

– Да, конечно… – всё ещё удивлённо протянул гость, снова взглянул на мальчика и только после этого продолжил:

– В чернотельности, или черноте, Вселенной была масса сомнений: если длинные – в несколько сантиметров и десятков сантиметров – волны неплохо укладывались в планковскую кривую излучения чёрного тела, то в области коротких – субмиллиметровых, то есть в доли миллиметра – волн, где кривая Планка должна загибаться вниз после максимума, царил сумбур. Запущенный суборбитальной ракетой в 1968 году сенсор сообщил о 50-кратном превышении измеренного субмиллиметрового излучения над теоретическим черно-тельным. Это стало одной из причин создания проекта СОВЕ. Даже перед самым стартом спутника, в 1987 году, появилась наблюдательная работа, где говорилось о значительном превышении субмиллиметрового излучения над чернотельным спектром. Если эти наблюдения отклонения свечения Вселенной от кривой Планка были верны, теория Большого взрыва оказывалась под вопросом или требовала существенных изменений.

Спутник СОВЕ стартовал 18 ноября 1989 года на ракете «Дельта». Теоретиков Альфера и Хермана пригласили на запуск спутника, который должен был точно измерить излучение, предсказанное ими пятьдесят лет назад. Они с радостью приехали и участвовали в пресс-конференции вместе с членами группы СОВЕ, рассказывали о своей работе полувековой давности. Всего в проекте участвовало свыше полутора тысяч учёных, инженеров и техников. Каждый космический проект выгоден втройне: он даёт важные научные результаты, позволяет развить новейшие технологии и готовит огромное число квалифицированных специалистов. Спутниковый проект заканчивается, а его научные результаты живут: технологические решения и классные специалисты переходят в другие научные и промышленные проекты, вызывая расширяющиеся круги положительного воздействия.

Спутник СОВЕ быстро передал важные данные, которые позволили определить степень чернотельности Вселенной. Группа СОВЕ, храня первые результаты в тайне, заявила доклад на ежегодную конференцию Американского астрономического общества, которая проходила недалеко от Вашингтона, в городе Кристал-Сити. Впрочем, в одном случае тайна была нарушена: участник группы Вилкинсон, работавший в Принстонском университете вместе с Пибблсом и Дикке, распечатал главный график, полученный с помощью нового спутника, и положил его перед Джимом Пибблсом. Тот онемел от изумления.

Доклад Джона Мазера поставили на 13 января 1990 года, на последний день конференции, поэтому Джон был уверен, что аудитория будет почти пуста – делегаты успеют разъехаться. Перед самым выступлением он сделал копию статьи, подготовленной группой СОВЕ, запечатал её в конверт и, сопровождаемый Джорджем Смутом, перешёл улицу и бросил конверт в почтовый ящик: статья ушла в редакцию журнала.

Наступило время доклада. По иронии судьбы, председателем сессии был Джефри Бербидж, который вместе с Фредом Хойлом являлся противником теории Большого взрыва.

Вопреки ожиданиям Джона, в аудиторию набилось две тысячи человек. Джон продемонстрировал теоретическую планковскую кривую с нанесёнными данными, которые были получены с помощью инструмента FRAS на спутнике СОВЕ. Планковская кривая совпала с экспериментальными точками на всем диапазоне длин волн с фантастической точностью! Зал замер в молчании, осмысливая увиденный график, а потом разразился овацией, чего Джон Мазер никак не ожидал.

Так подтвердилась модель Большого взрыва и чернотельность реликтового излучения. Значит, результаты других экспериментов, фиксировавшие сильные отклонения от чернотельности, были ошибочны. Вселенная оказалась превосходным чёрным телом!

На следующий день научная сенсация обсуждалась во многих газетах и журналах. Если Пензиас и Вильсон измерили фон неба как 3,5 градуса плюс-минус 1 градус, прибор FIRAS дал гораздо более точное значение – 2,735 с неопределенностью в 0,06 градуса. Следующие спутники уточнили эту фундаментальную величину – 2,7255 градуса Кельвина.

Группа Джона Мазера первая доказала, что