Искатель, 1961 №6

Как же увеличить дальность космической радиосвязи? Нужно научиться излучать очень узкие пучки радиоволн.

Для того чтобы конус был достаточно узким, размеры антенн должны быть много больше длины излучаемой волны. Именно поэтому для целей радиолокации пришлось освоить сантиметровые волны. Но и на этих волнах трудно получить пучки, расходящиеся в конусе с углом меньше одного градуса, хотя и применяются антенны диаметром более десяти метров.

Да и увеличивать мощность передачи с космического корабля и размеры антенны на космическом корабле можно только до каких-то пределов.

Значит, применение радиоволн в космосе связано с решением многочисленных и сложных задач.

Нет ли другого выхода?

В световом диапазоне эта задача решается гораздо легче. Ведь длина волны света меньше десятитысячной доли миллиметра и по сравнению с ней двухметровое зеркало обычного прожектора огромно.

Поэтому мысли ученых обращаются к лучу света. Ученые ставят перед собой вопрос: может ли свет стать звуком?

— Да. Может, — говорят они. — Это было реализовано уже давно в известном фототелефоне. Свет от яркой лампы при помощи зеркала или линзы направлялся от «передатчика» к приемнику. Яркость этого света изменялась под действием звуковых волн, преобразуемых микрофоном в электрические колебания. В приемнике свет воспринимался фотоэлементом, преобразующим изменение яркости света в переменный электрический ток, который при помощи телефонной трубки вновь превращался в звук. Однако фототелефон действовал лишь на небольших расстояниях. В то время оптики не знали более ярких источников света, чем вольтова дуга.

Но и никакими известными средствами радиотехники получать электромагнитные волны светового диапазона невозможно.

На помощь пришла квантовая механика.

Уже давно было известно, что каждый атом можно рассматривать как маленькую радиостанцию. Ученые пришли к такому выводу, когда хорошо познакомились со свойствами и поведением атомов. Оказалось, если атом облучать электромагнитными волнами определенной длины, то он поглотит энергию, и притом строго определенными порциями — квантами.

Обычно один атом поглощает в один прием один квант. Атом, поглотивший квант, называется возбужденным. Если же возбужденный атом снова облучать волной той же длины, он уже не сможет поглотить вторую порцию энергии. Наоборот, атом испустит «запасенный» квант и возвратится в исходное энергетическое состояние.

Весьма условно этот процесс можно представить себе так. В стакан, до краев наполненный водой, добавьте порцию воды. Вода поднимется бугорком над краями стакана. Теперь попытайтесь влить вторую порцию воды. Вы увидите, что вода выльется и уровень ее снова снизится до краев.

Советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров создали «квантовую радиостанцию» — молекулярный генератор радиоволн сантиметрового диапазона.

Свойство атомов возбуждаться, а затем излучать квант и натолкнуло ученых на мысль о создании квантово-механического генератора электромагнитных волн оптического диапазона. Так назвали прибор, с помощью которого свет в виде электромагнитных волн одной частоты можно излучать узким пучком.

Много лет тому назад советский ученый В. А. Фабрикант предложил усилитель электромагнитных волн, основанный на этом же принципе.

ПЕРВАЯ ПОБЕДА

Стояла темная, безлунная ночь. На площадке высокой вышки ученые установили небольшой прибор, напоминающий кинопроекционный аппарат.

В его кожухе помещался стерженек окиси алюминия, в который было добавлено некоторое количество хрома, — искусственный рубин.

Длина стерженька — несколько сантиметров, а толщина — с карандаш диаметром в полсантиметра. Торцы стержня покрыты слоем серебра: на выходе — полупроницаемым для квантов света, а с другой стороны — непроницаемым.

На стерженек надета спиральная лампа мощностью в несколько киловатт, дающая белый свет.

Вот и все принципиальное устройство квантово-механического генератора.

Закончены последние приготовления..

Слышится команда:

— Сигнал!

Из трубки прибора вырывается ослепительный рубиновый луч. Он уходит вдаль, подобно металлической спице.

Он ярче солнца.

Если бы мы захотели получить такую же яркость излучения с помощью нити накаливания, то температура ее должна была бы быть выше, чем температура в центре Солнца, Иными словами, равнялась бы нескольким миллиардам градусов.

Но рубин, который посылал этот фантастический луч, оставался холодным. Его можно было взять в руки.

Рубиновая игла пронизывала ночную тьму, но она не освещала ни облаков, ни деревьев, Кругом по-прежнему царил мрак.

На вышке раздался телефонный звонок. Это звонили с приемной станции, расположенной в сорока километрах.

— Видим! — послышалось в трубке. — Видим! На экране — светлое пятно диаметром около метра!

То, о чем здесь рассказано, уже не фантастика. Такие испытания действительно проводились. Луч ярче солнца существует.

Что происходит в рубине, посылающем такой луч?

Для создания квантового генератора подходящими по своим свойствам оказались атомы хрома.