Самый «-прозрачный» диапазон длин волн радиоокна в космосе
Этот самый «-прозрачный» диапазон длин волн радиоокна
в космос играет весьма существенную роль. Достаточно
перейти к длинам волн в несколько метров или долям сантиметра,
как уровень радиошумов поднимется в десятки и сотни раз,
а это означает, что при той же мощности передатчика сильно
уменьшится расстояние, на котором возможны радиосвязь,
радиолокация.
Анализируя наиболее «прозрачные» места в космическом
радиоокне, исследователи столкнулись с необходимостью
отказаться от использования обычных радиоламп -и
полупроводниковых триодов в первых каскадах усилителей приемника:
эти элементы давали радиошумов больше, чем радиошумы из
космоса. Их место занял разработанный в последние годы
квантомеханический усилитель на рубине (иногда его
называют мазером). Этот усилитель работает на совсем иных
принципах, чем обычные вакуумные и полупроводниковые триоды.
Упрощенно принцип работы мазера таков: приходящий
слабый электромагнитный сигнал, который нужно усилить,
направляется на кристалл рубина. В кристалле, за счет
энергии от специального генератора, накоплено значительное
количество электронов на определенных энергетических уровнях.
Уровни подобраны так, что электрон, переходя с верхнего
уровня на нижний, будет излучать порции электромагнитного
излучения (фотоны) с частотой, равной частоте сигнала. Когда
кристалл рубина облучается слабым сигналом нужной
частоты, начинается «массовый» переход электронов с верхнего
уровня на нижний. Электроны отдают накопленную энергию
в виде электромагнитного излучения (это так называемое
индуцированное излучение), которое складывается с пришедшим
сигналом. В результате — на выходе системы получается
усиленный сигнал.
Мазер обладает одним важным свойством: он почти не
имеет собственных шумов. Такой усилитель был использован
в качестве входного каскада в приемнике при радиолокации
Венеры. Его применение позволило резко повысить точность
определения расстояния до Венеры.
В выборе длины волны передатчика и приемника, как это
уже отмечалось, большую роль играет соотношение длины
волны и размеров антенны. Чем меньше длина волны, тем
больше направленность излучения при тех же размерах
антенны. Это означает, что <и при установлении радиосвязи в
космосе и при радиолокации космических объектов меньше
энергии излучения будет расходоваться впустую. К сожалению,
слишком короткие длины волн при достаточной мощности
передатчика получить трудно, и, выбирая между двумя
условиями, радиофизикам приходится идти на компромисс.
В настоящее время, по-видимому, еще рано говорить о том,
что границы радиоокна в космосе установлены точно.
Возможно, что освоение радиофизиками инфракрасного и
светового диапазонов расширит его границы.
Первые радиолокаторы, применявшиеся для обнаружения
самолетов, обладали в некоторой степени способностью
«разговаривать». Точнее — «задавать «вопросы» обнаруженному
им объекту и «понимать ответы». Делалось это примерно так.
После того, как на экране осциллографа появлялся сигнал,
отраженный от самолета, оператор нажимал кнопку
специального прибора. Американцы даже дали ему название: прибор
«свой — чужой». В этом сравнительно небольшом приборе
находилась довольно простая электронная схема, которая
могла передавать на самолет зашифрованную
команду-вопрос.
Способ передачи команды несложен: в определенной
последовательности изменялась амплитуда нескольких
радиоимпульсов, или изменялась их частота, или длительность. Смысл
посылки радиокоманды, смысл вопроса заключался в
следующем: чей ты самолет, наш или противника? Если самолет
«наш», то на нем должен быть установлен приемник,
передатчик и несложное электронное устройство, настроенные на
определенную длину волны. Причем передатчик включался
приемником только тогда, когда радиоимпульсы с земли
следовали в нужной последовательности. Иными словами —
система на самолете должна была «знать» шифр для переговоров.
Если «переговоры» оказывались успешными, включался
передатчик, и на земной радиолокатор поступал радиосигнал,
который улавливался той же антенной радиолокатора. В
результате оператор легко отличал свой самолет от чужого.
Это качество двух радиоустройств —- уметь найти
««взаимопонимание» — радиофизики развили и развивают в
электронных автоматах, поставленных на автоматические
межпланетные станции.
Такая возможность управлять с Земли поведением АМС
и получать от них радиоотклик имеет два существенных
преимущества. Первое преимущество легко понять из такого
примера. Представим себе, что по программе исследований
необходимо в определенный момент полета АМС выполнить ка-
Д9