телескопы поднимают в небо на самолетах, но некоторые астрономы обратились к воздушным шарам и даже к суборбитальным ракетам, чтобы подняться в более высокие слои атмосферы.
Астрономические стратостаты работают на невероятной высоте — около 40 километров. Находясь так высоко над атмосферой, можно наблюдать гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение. Стратостаты помогали исследовать тонкие струи газа, дрейфующие между галактиками, улавливали гамма-излучение от остатков сверхновых и служили первоначальными испытательными стендами для ультрасовременных приборов, которые далее применялись в полноценных космических полетах.
Если, как и я, при словах «воздушный шар» вы сразу представляете себе шарик на детском празднике или красочный воздушный шар для прогулок (возможно, с полной корзиной астрономов), то давайте рассмотрим поближе, что на самом деле представляет собой наблюдение с помощью воздушного шара.
В астрономии используют стратостаты очень большого размера (самые крупные в надутом виде более 130 метров в высоту). К ним прикрепляют телескопы или другие приборы, которыми дистанционно управляют астрономы, оставшиеся на земле. Однако управлять можно только приборами — сам стратостат находится во власти ветра, на какую бы высоту ни поднялся. В результате запуск стратостата находится в почти мистической зависимости от направления ветра, погоды, времени и профессионализма людей, которые спешат проверить и перепроверить полезный груз, то есть весь набор приборов и камер (который может весить несколько тонн), прежде чем отправить его в небо.
Большинство исследовательских стратостатов США запускаются с нескольких основных площадок в Нью-Мексико, Техасе, Австралии и Антарктиде, на которых работают команды соответствующих специалистов. Удачным считается день, когда направление и сила ветра благоприятны на разных высотах (на уровне земли, в промежуточных слоях атмосферы и на заданной для аэростата рабочей высоте), а штатный метеоролог на стартовой площадке объявил погоду подходящей для запуска.
Сам воздушный шар — длиннее футбольного поля, но тонкий, как пластиковый пакет, — раскатывают по земле на брезенте. В нижней части шара закреплен на тросе сложенный парашют, к нему уже крепится полезный груз, который до запуска подвешен над землей на высоком передвижном кране и удерживается на месте большим стопорным штифтом. После того как оболочка стратостата расправлена, ее примерно на пятую часть заполняют гелием (перехватив ее поперек воспламеняемым рукавом, чтобы предотвратить заполнение остальной части). Стратостат временно удерживает на земле тяжелая катушка.
В принципе, сам запуск стратостата — это плавный и неторопливый процесс. Как только заполнение гелием завершено, катушку разблокируют, и стратостат начинает подниматься в воздух. Он тащит за собой вверх парашют, а тем временем водитель крана следит за тем, чтобы полезный груз оставался выровнен со стратостатом. Когда трос натягивается, отпускают штифт, удерживающий груз на кране, и стратостат спокойно взмывает в небо. Гелий расширяется при подъеме, и в нужный момент рукав поперек стратостата взрывают, чтобы дать газу заполнить всю оболочку. Достигнув заданной высоты (более 30 километров над землей), стратостат остается на ней от десяти до тридцати часов, пока астрономы на земле ведут наблюдение с помощью телескопов и приборов в составе полезного груза.
Процесс кажется несложным, но нетрудно представить, что может пойти не так. Довольно серьезные осложнения могут возникнуть еще при запуске. Если рукав перестанет сжимать оболочку слишком рано, стратостат заполнится раньше, чем нужно, гелий начнет вытекать, и оболочка опустится обратно на стартовую площадку, где ей затем придется лежать несколько дней, пока весь гелий потихоньку не вытечет. Запуск также сильно зависит от ветра, и даже у очень внимательных пусковых бригад и опытных метеорологов бывало, что стратостат внезапно улетал в непредсказуемом направлении, когда менялся ветер на уровне земли. Время высвобождения штифта крана также крайне важно: если его высвободить слишком рано, груз может упасть, если опоздать — он рискует столкнуться со стрелой крана или будет болтаться на тросе, а если он вообще не высвободится, это чревато крушением. При этом люди на стартовой площадке мало что могут сделать. Один астроном, работающий со стратостатами, вспоминает, как однажды член пусковой бригады высвободил застрявший штифт, вскарабкавшись на стрелу движущегося крана и толкнув его. Ему повезло — штифт отцепился, а он остался сидеть на кране, пока груз поднимался в воздух, но лучше не думать о том, что могло бы произойти, если бы он упал или, что еще хуже, запутался в тросах улетающего стратостата.
Эрик Беллм вспоминает один печально известный неудачный запуск. В 2010 году он руководил наблюдениями с помощью стратостатов в Алис-Спрингс в Австралии. В тот запуск полезным грузом должен был стать телескоп, предназначенный для наблюдения гамма-излучения; во время предыдущего полета были собраны отличные данные о гамма-излучении от близлежащего пульсара, а теперь ученые рассчитывали составить карту гамма-излучения, исходящего из центра Млечного Пути, получить данные о сверхмассивных черных дырах, и, если удастся, поймать гамма-всплеск от далекой умирающей звезды (из тех же высокоэнергетических вспышек, происхождение которых я пыталась объяснить в своей диссертации). Команда специалистов была опытная, полезный груз уже летал раньше, и Эрик решил пригласить представителей СМИ посмотреть необычное зрелище — запуск научного стратостата. Слух об этом распространился, и вместе с несколькими съемочными группами наблюдать за запуском приехали и просто любопытствующие. Все посторонние собрались за забором, который находился с наветренной стороны от стартовой площадки. Точнее, та сторона обычно была наветренной.
Но в день запуска почему-то преобладало другое направление ветра. Стратостат и кран с полезным грузом располагались перпендикулярно забору. Пусковую команду это не обеспокоило — они уже благополучно запускали стратостат в подобных условиях. Подошло время запуска, стратостат отпустили, он плавно поднялся и натянул трос полезного груза… и дальше ничего не произошло. Полезный груз не высвобождался, стратостат продолжал тащить его за собой, а крану ничего не оставалось, как ехать следом… прямо на забор, за которым припарковалось множество людей, предвкушавших увлекательное зрелище.
В конце концов кран уперся в забор, а груз так и не высвободился. Стратостат продолжал неумолимо двигаться вперед, и полезный груз начал раскачиваться над забором. Зрители бросились врассыпную, сообразив, что дело неладно. Тут строп, соединяющий полезный груз с краном, оборвался, две тонны научных приборов упали на землю и покатились вслед за аэростатом, снося все на своем пути. Груз опрокинул машину одного зрителя, едва не задел другую (в которой сидели люди) и подскочил в воздух, рассыпаясь на лету. Люди с криками разбегались в стороны, и тут наконец кто-то из команды запуска закричал по рации «Отбой!», стратостату перерезали трос, и полезный груз рухнул на землю и остановил свое движение.
Эрик и его коллеги потеряли дар речи, глядя на останки своего научного груза и на потрясенных зрителей, которых едва
