Лилия Алексеева - Небесные сполохи и земные заботы Страница 19

А что заряженные частицы, захваченные магнитным полем, качаются вдоль его силовых линий — это известно.

8. Несколько фунтов вещества

Наука есть лучший современный способ

удовлетворения любопытства отдельных лиц за счет государства.

— Читаешь–читаешь, ходишь по семинарам, чего только не слушаешь — и все ради этого?! — Я не могла отвести глаз от поразившей меня строчки: «Радиационные пояса Земли содержат всего лишь несколько фунтов вещества». Это утверждалось в статье, лежавшей передо мною. Среди авторов — известный американский космофизик Ван Аллеи. БЫЛО начало 60‑х годов. Совсем недавно поднялся в небо первый спутник.

Исследователь космоса Хесс писал о тогдашней космофизике: «Сейчас новые ценные статьи в этой области появляются со скоростью около одной статьи в день». Хотя изучение космических частиц шло быстро, представление о них оставалось отрывочным. Спутники регистрировали то большее, то меньшее их количество.

Надо было выяснить, откуда они появляются и куда исчезают. Судить же о процессах в огромном и, как оказалось, переменчивом космосе, располагая данными вдоль одной, хотя и многовитковой линии — траектории спутника, очень трудно. Выражения «спутник видел» или «они это видели на своем спутнике» — об исследователях, которые никогда не поднимались в космос, — вошли тогда в лабораторный жаргон космофизиков, да так и остались в нем. Но целостная картина из виденного не очень–то складывалась. В потоке научной литературы я напряженно искала хоть что–нибудь похожее на общие утверждения. И вот узнала: «Несколько фунтов вещества…»

Мало ли фунтов в Галактике! Мы с детства воспитаны в убеждении, что земная атмосфера надежно изолирует нас от них. Правда, эти несколько фунтов находятся вблизи Земли и состоят из весьма энергичных частиц. Присутствие их — радиоактивность космоса — обязательно учитывается при запусках космических кораблей, только тогда можно гарантировать здоровье космонавтов.

Жителей Земли защищает от этих частиц атмосфера планеты. В земных лабораториях исследователь отделен от области повышенной радиации толстыми стенами или специальным заслоном из свинцовых кирпичей. Такой способ защиты космонавта, находящегося вне атмосферы, может быть использован лишь в очень ограниченной мере: космический корабль не должен быть слишком тяжел. В принципе возможен другой способ — отводить подошедшие заряженные частицы в сторону с помощью электромагнитного поля. Но эта методика не отработана, и, кроме того, у нее есть свой недостаток: она может вызывать помехи в работе бортовых приборов. При быстром «проскоке» на корабле опасной зоны радиационных поясов космонавт получает незначительное облучение. Другое дело, если корабль летает внутри самих поясов… Прикладной целью работы специалистов–космофизиков всегда считалось определение степени радиационной опасности при космических полетах.

Однако в начале 60‑х годов эта задача уже была в первом приближении решена. Для этого не понадобилось выяснять всю физику процессов в радиационных поясах, достаточно было путем измерений и приближенных оценок оконтурить их область. Уже кружили вокруг Земли спутники, на безопасных орбитах работали космонавты. Решающий шаг человечество сделало: космос стал доступен. Люди получили возможность оглядывать свою планету целиком, проводить в космосе необычные технологические операции. Все это можно делать, летая в той же безопасной зоне. И что нам в таком случае до явлений в радиационных поясах!

Конечно, спутники дают возможность подробно изучать эти явления, но мне казалось не совсем понятным, почему мы этой возможностью пользуемся. Потому что можно изучать или потому что стоит изучать? В самом деле, и на Земле есть много опасных для судоходства мест, но люди осваивают их «в рабочем порядке», не концентрируя на этом много внимания. А запуск космического корабля с его научными приборами стоит недешево. Не излишняя ли это роскошь — исследования ближнего космоса на таком ювелирном уровне? Тем более что даже доскональное его изучение привести к пересмотру фундаментальных законов физики не может, специалисты в этом единодушны: ближний космос живет по тем же самым физическим законам, что и Земля.

Другое дело — дальние космические полеты. Они недаром так интригуют фантастов. Очень может быть, что путешествия к далеким мирам потребуют уточнения наших представлений о фундаментальном в физике. Прогноз обстановки в космосе для корабля, отправляющегося в дальний рейс, совершенно необходим: такой корабль не отзовешь с орбиты в случае непредвиденных обстоятельств. Но мне погрузиться в эту область исследований мешало ощущение ее замкнутости: надо–де с помощью космических кораблей изучать космическое пространство, чтобы в нем могли летать другие космические корабли, исследуя то же пространство. До получения фундаментальных выводов, казалось, так далеко.

И потом, как знать, по какому пути пойдет развитие космической техники. Служили же людям на Земле парусные корабли, для которых неожиданно долгий штиль был равносилен аварии. Но задолго до появления радио и надежного прогноза погоды парусники уступили место пароходам, которым прогноз штилевой ситуации не важен.

Одни из моих товарищей, окончивших Московский университет, как и я, по специальности «атомная физика», вовсю включились в термоядерные исследования, другим Удалось путем измерений электропроводности при плавном изменении температуры точно засечь почти неуловимый миг перехода жидкого металла в плазму, проводящий газ. Знаменитая проблема перехода от жидкости к газу, одинаковость химических и такая разница физических свойств… Я же, занимаясь радиационными поясами, чувствовала себя не у дел. Вспоминала шутку нашего заведующего кафедрой Л. А. Арцимовича, ставшую потом такой знаменитой (она — эпиграф к этой главе), и видела, что нет у меня достаточного любопытства к одиноким энергичным частицам, чтобы иметь моральное право удовлетворять его за казенный счет.

К счастью для меня, наука о ближнем космосе быстро развивалась. Открылись частицы меньших энергий — космическая плазма, заполняющая околоземное пространство и активно влияющая на магнитные поля в нем. Плазма, которая смыкает верхнюю атмосферу Земли с солнечным ветром, в конечном счете с атмосферой Солнца.

Частицы радиационных поясов не перестали интересовать космофизиков. От этих энергичных и подвижных частиц зависит надежность и продолжительность работы бортовой аппаратуры спутников, которых в космосе становится все больше. Радиационные пояса находятся в области дипольного магнитного поля Земли, а область эта под воздействием солнечного ветра то увеличивается, то сокращается в размерах. Поэтому по показаниям счетчиков этих частиц можно определить, находится ли спутник в области дипольного поля или за ее пределами. Таким образом, знание физики радиационных поясов помогает изучать и процессы, в которых главные действующие лица — низкоэнергичная плазма магнитосферы и солнечный ветер. Различные явления в космосе оказались интригующе и тонко связаны между собой.

Круг проблем, стоящих перед космофизикой, непрерывно расширяется. Теперь уже от коллег, работающих в других областях физики, приходится слышать чуть завистливое: «У вас тема живая!»

И все–таки… Мы изучаем процессы, порождающие магнитные возмущения на Земле. Самый мощный их вид — магнитные бури, во время которых магнитное поле меняется всего лишь на несколько сотых долей своей величины. Впрочем, и само дипольное поле Земли… Небольшой постоянный магнитик создает между полюсами поле, раз в двести более сильное, а из таких магнитов делают, между прочим, магнитные защелки для шкафов! В лабораториях постоянные магнитные поля в сто тысяч раз сильнее естественного земного не редкость. Говорят, магнитная буря по энергии эквивалентна взрыву мегатонного термоядерного заряда. Но действие ее распространяется на огромную область космического пространства. Настолько огромную, что впечатляющие цифры имеют мало отношения к происходящему в данном месте.

В ионосфере примерно на 100‑километровой высоте часто дуют ветры со скоростью метров 100 в секунду — ураганные по земным понятиям. Выше, к 1000 километров, скорость движения вещества еще раз в 10 больше — это магнитосферная конвекция. Но космонавты, выходящие в открытый космос, «урагана» не замечают: это буря в том, что физики в лабораториях называют высоким вакуумом. «Буря в стакане воды»? Процесс никому на Земле не интересный, кроме специалистов по космосу, да радистов? Есть ли какая–нибудь связь между явлениями в космосе и нашей жизнью на планете Земля?