Я закончил астрономическое отделение механико-математического факультета МГУ в 1955 году и первые три года после окончания занимался внезатменными наблюдениями Солнечной короны в линиях тринадцатикратно ионизированного железа в ближней ИК области спектра с длинами волн 1,0747 и 1,0798 мкм. Имевшиеся тогда фотографические материалы полностью не были чувствительны в этом спектральном диапазоне, и я использовал для наблюдений электронно-оптический преобразователь (ЭОП) с оксидно-цезиеввым фотокатодом, охлаждаемым до температуры -75°С с помощью твердой углекислоты. В это время, наш покровитель, полный адмирал Аксель Иванович Берг, бывший заместителем министра обороны СССР, познакомил нас с Сергеем Павловичем Королевым, тогда полностью неизвестным членом-корреспондентом Академии Наук СССР, и тот обратился к моему шефу и заведующему отделом Радиоастрономии в ГАИШ МГУ, Иосифу Самуиловичу Шкловскому, с предложением сделать наблюдаемой в оптике ракету, летящую к Луне, на огромном расстоянии, порядка 200 000 км от Земли. На конкурс по этой задаче было представлено три предложения. Первое — выпустить из аппарата облако алюминиевых пылинок, рассеивающих Солнечное излучение, второе взорвать на ракете ядерное устройство и третье — предложение И.С. Шкловского, выпустить из ракеты облако атомарного натрия или лития, рассеивающего солнечное излучение в резонансных линиях 588,995 и 589,592 мкм, для натрия и 670,784 мкм для лития. Именно это и происходит с кометами, которые пролетая мимо Солнца, рассеивают солнечные фотоны в линиях гидроксила (ОН), СН, водяного пара и других молекул, испаряющихся из ледяного ядра кометы при его нагревании вблизи от Солнца.
И.С. Шкловский (1916-1985 гг.)
Мы, естественно, рассмотрели все конкурирующих предложения и отклонили первые два. Облако алюминиевых пылинок будет расширяться очень медленно и будет иметь очень небольшой угловой размер, а кроме того, пылинки будут экранировать друг друга и «работать» будет лишь очень узкая и небольшая их часть. Что же касается ядерного взрыва, то его длительность будет очень мала, порядка миллисекунд и светиться в оптике будет лишь масса испарившегося аппарата при температуре в миллионы градусов. Кроме того, основная доля излучения будет при таких температурах приходиться на рентгеновский и гамма диапазон, а в оптике будет «работать» лишь его ничтожная доля. При атмосферных же взрывах ядерных бомб светится огромная масса атмосферного воздуха, вовлеченного в зону ядерного взрыва, Мы изложили все эти соображения в секретном отчете, который и представили в ОКБ-1, где главным конструктором и был С.П. Королев. На совещании у Председателя Межведомственного научно-технического совета (МНТС по КИ), председателем которого был Президент Академии Наук СССР академик М.В. Келдыш, И.С. Шкловский изложил все эти соображения и наше предложение создать «искусственную комету» было принято. Я помню. что «ядерное» предложение защищал великий академик Ю.Б. Харитон.
С помощью «всезнающего» ученого секретаря МНТС по КИ Геннадия Александровича Скуридина (потом он стал первым заместителем директора Института космических исследований АН СССР, где я и проработал следующие 30 лет) мы нашли фирму, способную разработать и изготовить испаритель щелочных металлов для космического использования. Анализ всех параметров облака из натрия или лития позволил нам выбрать в качестве испаряющегося вещества все-таки натрий, хотя его интенсивность была в 20 раз меньше литиевого облака. Дело в том, что на Солнце литий почти отсутствует. Он выгорел в процессе ранней эволюции Солнца, когда в его недрах горели литий бериллий и бор, а для водородных реакций температура была еще слишком мала (2 миллиона градусов вместо требуемых 12 миллионов). Именно поэтому в Солнечном спектре наблюдается сильный дублет поглощения в линиях натрия. А в линии лития светится полная его интенсивность в непрерывном спектре. Однако, для линии лития с длиной волны 670,784 мкм, в то время еще не существовало чувствительных фотоматериалов, да и чувствительность человеческого глаза была слишком мала, чтобы наблюдать облако лития в этой линии. Так что нам пришлось пойти на натриевый вариант с его меньшей в 20 раз яркостью. Испаритель натрия нам разработали, испытали и установили на лунной ракете в ОКБ академика Василия Гавриловича Грабина (1899–1980 гг.), нашего выдающегося конструктора многочисленных артиллерийских систем. Испаритель состоял из 16 алюминиевых герметичных капсул с металлическим натрием, окруженных термитом (смесь алюминия и окиси железа Fe2O3) с электрическим запалом. Контейнер испарителя был заполнен сухим атомарным азотом для исключения процессов окисления алюминия. Так как термит в вакууме, вообще, не горит, то в испарителе была установлена мембрана, разрывающаяся лишь при давлении свыше 5 атмосфер, а потом давление поддерживалось автоматически при интенсивном горении уже самого термита. Испаритель весил около 100 кг и имел диаметр около полуметра и длину около одного метра. На первом этапе мы испытывали это устройств ночью в овраге на территории ОКБ-1. Я отлично помню, как меня задержали на охране предприятия, когда я под утро выносил фотоаппарат, с которым фотографировал горение натрия в испарителе. Только через год я «вызволил» отобранный у меня институтский фотоаппарат с помощью заместителя С.П. Королева, с которым как-то летел с ракетного полигона Капустин Яр на Волге.
Для настоящих, натурных испытаний натриевой кометы С.П. Королев выделил нам специально баллистическую ракету Р-5 (8К51) с высотой подъема 500 км. Эта ракета носила еще некоторые черты немецкой, первой в мире баллистической ракеты ФАУ-2, она работала на 75% этиловом спирте в качестве горючего и жидком кислороде в качестве окислителя и имела отклоняющиеся графитовые рули на выходе факела из сопла двигателя. Ракета имела диаметр около 2-х метров и высоту 20 метров. Конструктора из ОКБ-1 разместили два наших испарителя на головной части ракеты, и они должны были одновременно сработать на вершине траектории, на высоте 430 км при почти вертикальном пуске ракеты. Я рассчитал время пуска таким образом, чтобы в месте старта была вполне темная ночь, тогда как на вершине траектории облако было бы уже полностью освещено Солнцем. Для запуска ракеты, конечно же, была нужна абсолютно ясная погода, так что главными при запуске были метеорологи воинской части полигона.
Старт был назначен на 4 часа утра 18 сентября 1958 г. К этому сроку на полигон прилетел и сам автор идеи кометы И.С. Шкловский и руководители ОКБ-1. Мы расположились в нескольких километрах от стартовой позиции, где конечно не было электричества, так что вся моя измерительная аппаратура питалась от аккумуляторов и батарей высокого напряжения. Помимо прямого фотографирования с узкополосным интерференционным фильтром на линии натрия я измерял двумя электрофотометрами с фотоумножителями яркость в центре облака и его интегральную светимость.
И для меня, и для И.С. Шкловского это был первый в нашей жизни запуск ракеты вблизи от ее стартовой позиции. Зрелище, конечно же, было незабываемым. Через 8 минут после старта, когда ракета достигла вершины своей параболической траектории на высоте 430 км, в зените засияло ослепительное апельсиновое, оранжевое облако, размеры которого очень быстро увеличивались и через пару минут достигли 20 градусов. Облако сияло на небе до тех пор, пока не взошло Солнце, и небо стало слишком ярким для дальнейших наблюдений. И.С. Шкловский обнял и поцеловал меня, а затем закурил сигару, подаренную ему ван де Холстом, выдающимся астрономом и физиком нашего времени, который первым вычислил частоту сверхтонкого перехода атома водорода 1421 МГц и первым поддержал идею И.С. Шкловского о высокой миллионной температуре Солнечной короны.
И.С. Шкловский тут же предложил мне название моей будущей кандидатской диссертации — «Измерение плотности земной атмосферы на высоте 430 км методом наблюдения диффузии паров натрия, выпущенных с ракет». Ее я и успешно защитил в 1961 году в Институте физики атмосферы АН СССР. Тогда еще таких измерений плотности атмосферы на этих высотах почти что не было. Это уже потом плотность атмосферы стали всегда исследовать по наблюдениям торможения в атмосфере искусственных спутников Земли.
Искусственная натриевая комета на расстоянии 140000 от Земли. Фотография В.Ф. Есипова (1933- 2021)
Для наблюдений натриевой кометы мы разработали и изготовили несколько специальных телескопов: один просто с оптикой и узкополосным интерференционным светофильтром, а второй с трехкаскадным электронно-оптическим преобразователем (ЭОП). Оптика для этих телескопов была изготовлена и рассчитана на Красногорском оптико-механическом заводе в Москве, а трехкаскадный электронно-оптический преобразователь — в Научно-исследовательском институте электронного приборостроения. Оба телескопа были установлены на Алма-Атинской и Бюроканской обсерваториях, а также на самолетах Ту-4 (копия американского супербомбардировщика В-29, с которого производились атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки). На этих самолетах в боковом полусферическом блистере по левому борту был установлен наш электронно-оптический телескоп. Самолетный вариант предусматривал и проведение наблюдений с Земли для ясной погоды на аэродромах. Все наблюдения были блестяще произведены как с астрономических обсерваторий, так и с самолетного варианта.
Через полтора года после этого испытания мы дважды наблюдали полет ракет к Луне, используя наблюдения облаков паров натрия. Анализируя наблюдения расширения облака в межпланетной среде, т.е в вакууме, мы с С.А. Капланом написали работу «О расширении газа в вакуум». Идея этой работы состояла в том, что процесс расширения был разделен нами на два этапа: первый — адиабатическое расширение облака с понижением его плотности и температуры, и затем — на свободный разлет атомов без соударений, когда длина свободного полета атомов становится, по порядку величины равна размеру облака. В последнем случае все атомы в асимптотике начинают двигаться радиально, и понятие температуры тогда просто отсутствует.
Интегральная, т.е. полная, яркость натриевого облака, выпущенного с ракеты Р-5 на высоте 430 км, была лишь в сто раз меньше яркости полной Луны (на 5 звездных величин слабее), и оно отлично наблюдалось на ночном небе на огромной территории от Северного Кавказа и вплоть до Западной Украины. Там, конечно, где была ясная погода. Многие принимали это явление за полярное сияние. Наблюдения велись и из Москвы П.В. Щегловым (ГАИШ) с помощью специально оборудованного реактивного лайнера ТУ-104. Я сохранил свыше 50 писем о таких наблюдениях, сделанных любителями астрономии в Планетариях, а также просто от случайных прохожих, находившихся на улице в ночное время.
После нас в США и во Франции проводились аналогичные эксперименты с облаками нейтрального и однократно ионизированного бария. Так что, скорее всего, в США узнали о взрыве первой советской термоядерной, «водородной» (а точнее, литиево-дейтериевой) бомбе именно по наблюдениям линии лития (670,784 мкм) в спектре свечения ночного неба.
Оригинал: https://7i.7iskusstv.com/y2021/nomer7/kurt/
