Человек, соразмерный Вселенной

Этой весной исполнилось бы 90 лет легендарному советскому и российскому астроному, академику Николаю Кардашеву, одному из основателей отечественной радиоастрономии.

Николай Кардашев понимал, что интерферометры должны шагнуть в космос

Фото: Предоставлено «Астрокосмический Центр ФИАН»

Радиоастрономы изучают космос, принимая и анализируя космические радиоволны. Эти волны испускают самые разные небесные тела, от миниатюрных нейтронных звезд до гигантских галактик, от привычного Солнца до экзотических черных дыр — точнее, облаков падающего на них вещества.

Николай Кардашев включился в эти исследования со студенческой скамьи и до последнего дня оставался на переднем их крае.

Сын репрессированных

Николай Кардашев родился в Москве 25 апреля 1932 года, в семье Семена Брике и Нины Кардашевой. Семен Брике работал в Коминтерне и ЦК ВКП(б), Нина Кардашева вступила в партию тоже еще до Октябрьской революции.

В кровавом 1937 году Семен Брике был расстрелян. Нина Кардашева, член семьи «врага народа», была отправлена в лагерь, а затем в ссылку. Пятилетний Коля попал в детский дом, откуда его с трудом вызволила тетя, сестра матери.

Будущий академик рано начал самостоятельную жизнь. После войны, подростком, он долго жил в большой коммунальной квартире без единого родного человека. С матерью снова увиделся только в 1954 году, когда она отбывала ссылку в Муроме.

Интерес к науке о Вселенной зародился у него в шестилетнем возрасте. Толчком послужил первый визит в Московский планетарий (мальчик попал на лекцию о Джордано Бруно) и попытка подсчитать… нет, не сколько звезд на небе, а сколько у этих звезд концов (лучей): пятиконечные они или еще какие-нибудь? В 12-летнем возрасте Николай стал посещать кружок юных астрономов при Московском планетарии. Из этой колыбели вышли многие отечественные астрономы.

В 1950 году Кардашев поступил на астрономическое отделение механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Можно только представить, как волновался при поступлении сын репрессированных родителей. Уже в преклонных годах занимавший множество высоких постов академик называл поступление в МГУ самым значительным моментом в карьере.

На гребне радиоволны

Студенческая юность Кардашева пришлась на эпоху тектонического сдвига в астрономии.

Представьте себе, что зоологи не имеют возможности не только препарировать животных, но даже и прикасаться к ним. Все, что им доступно — разглядывать зверей в бинокль. Много ли в этом случае мы знали бы об анатомии и физиологии братьев наших меньших? Исследователи далеких звезд и галактик находятся именно в таком положении.

Сегодня ученые наблюдают Вселенную во всех диапазонах, от радиоволн до гамма-лучей, улавливают элементарные частицы космического происхождения и даже гравитационные волны — словом, используют все мыслимые каналы информации. Но на протяжении тысячелетий единственным мостом между небесными телами и изучающим их человеком был свет. Когда в первой половине XX века обнаружилось, что небесные тела испускают еще и радиоволны, это был первый прорыв астрономов за грань видимого.

Вторая мировая война подстегнула прогресс в радиотехнике. Радиотелескопы 1940-х годов были переделаны из военных локаторов — мечи, перекованные на орала. Радиоастрономия стремительно превращалась из удела энтузиастов-одиночек в финансируемую государством науку. Были основаны первые радиообсерватории, в том числе и в нашей стране.

Курс, на котором учился Кардашев, стал первым, слушающим лекции по радиоастрономии. Читал их один из первопроходцев в этой области Иосиф Шкловский. Николай Кардашев оставался учеником и другом Шкловского вплоть до его безвременной кончины в 1985 году. Под его руководством он сделал кандидатскую диссертацию (1959 год), оказавшуюся столь фундаментальной, что ее — редчайший случай! — через несколько лет после защиты засчитали как докторскую.

Уже в этой диссертации проявилось огромное научное дарование Кардашева. Он продемонстрировал, как по излучению космического радиоисточника оценить его возраст. Ученый решил нетривиальную задачу, учитывая, что время жизни небесных тел исчисляется миллиардами лет.

В той же диссертации он теоретически предсказал рекомбинационные радиолинии (один из видов излучения межзвездного газа). Наблюдатели открыли это явление лишь в 1964 году. В 1988 году первооткрыватели рекомбинационных радиолиний, в том числе Николай Кардашев, получили Государственную премию СССР. Для него это была уже вторая Государственная премия. Первую он получил в 1980 году за научное руководство наблюдениями на радиотелескопе, установленном на борту орбитальной станции «Салют-6».

В 1960-е годы Николай Кардашев фактически предсказал пульсары — нейтронные звезды с мощным магнитным полем. Через несколько лет они были открыты наблюдателями и остаются для радиоастрономов классическим объектом изучения.

По окончании университета Кардашев работал в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга МГУ. В 1967 году он перешел в только что созданный Институт космических исследований (ИКИ), где возглавил лабораторию, а потом стал заместителем директора.

В 1990 году большая группа сотрудников ИКИ во главе с Кардашевым перешла на работу в Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН). Эта группа объединилась с сотрудниками лаборатории радиоастрономии ФИАН. Так возник Астрокосмический центр ФИАН (АКЦ ФИАН). Николай Кардашев был бессменным руководителем АКЦ с момента создания центра и до своей кончины. Частью АКЦ стала и давно существовавшая при ФИАНе Пущинская радиоастрономическая обсерватория (ПРАО). Ниже мы встретимся с ее сотрудниками и услышим их воспоминания о Николае Кардашеве.

Объединяя континенты

Бедой радиотелескопов было плохое разрешение (способность различать тонкие детали). Это связано с самой природой радиоволн, которые на несколько порядков длиннее световых волн. Радиотелескопы можно сделать более «зоркими», объединяя их в особые системы — интерферометры.

Простейший интерферометр представляет собой два радиотелескопа, сигналы с которых перемножаются друг на друга. Благодаря этому две антенны, разнесенные, скажем, на сто километров, работают как единое целое. Такой дуэт дает некоторую (правда, неполную) информацию о деталях, которые различил бы циклопический стокилометровый телескоп.

Даже неполные данные о тончайших деталях небесного тела — гораздо лучше, чем никаких данных. А ведь сто километров — не предел. Можно разнести составляющие антенны на тысячи километров, установить их на разных континентах.

Но как объединить и перемножить сигналы с далеких друг от друга антенн? В первых интерферометрах телескопы соединялись друг с другом попросту кабелем. Понятно, что протянуть кабель на сотни и тем более тысячи километров — дорогое удовольствие.

Советские радиоастрономы предложили гениальное решение. Сигнал на каждом телескопе нужно записывать независимо и снабжать метками точного времени, а перемножать записи уже постфактум.

По воспоминаниям высококвалифицированного главного научного сотрудника ПРАО Рустама Дагкесаманского, эту идею высказал Леонид Матвеенко. В 1965 году он изложил свои соображения в научной статье, соавторами которой были Геннадий Шоломицкий и Николай Кардашев.

«Кардашев сыграл существенную роль в этой работе — с его эрудицией, с его в хорошем смысле слова фантазией, с его умением представить, во что это в конце концов может вылиться»,— считает Дагкесаманский.

Эта работа проложила путь интерферометрическим сетям из десятков телескопов, разбросанных по разным континентам. На счету межконтинентальных интерферометров множество открытий и прорывов. Например, нашумевшее первое изображение горизонта событий черной дыры было получено в 2019 году с помощью именно такой системы.

Зоркость космического масштаба

Николай Кардашев смотрел даже не в завтрашний, а в послезавтрашний день. Межконтинентальные сети телескопов были еще новинкой, а он уже понимал, что интерферометры должны шагнуть в космос. Уже в 1978 году началась разработка интерферометра, один из телескопов которого будет находиться на искусственном спутнике Земли. Расстояние между антеннами превысит диаметр земного шара, а значит, и разрешение интерферометра станет поистине фантастическим. Проект получил название «Радиоастрон».

«Проект этот, я бы сказал, грандиозный,— говорит Дагкесаманский.— Когда вспоминаешь, что он был задуман в 1970-е годы, понимаешь, насколько прозорлив был Николай Кардашев. Он предвосхитил будущее интерферометров, следующий шаг, не ограниченный размерами Земли».

Пущинская обсерватория внесла весомый вклад в проект. Рустам Дагкесаманский, долгие годы занимавший пост директора ПРАО, постоянно контактировал с Кардашевым.

«Руководящая роль Кардашева в проекте "Радиоастрон" ощущалась во всем,— делится воспоминаниями Дагкесаманский.— Он был идейным, а ни в коем случае не чисто формальным лидером. И отношение к нему наших зарубежных коллег было очень и очень уважительным. Несомненно, с ним очень считались».

Судьба проекта оказалась трудной. Намеченный запуск не состоялся из-за распада СССР. Грянули трудности 1990-х годов. А в 1997 году Япония запустила собственный наземно-космический интерферометр HALCA. Этот проект был очень похож на «Радиоастрон», каким тот был задуман изначально.

Конечно, это не обессмысливало замысел отечественных астрономов. Во Вселенной хватит объектов и на дюжину таких инструментов. Но все-таки миссия «Радиоастрона» теряла уникальность.

И тогда Кардашев принял волевое решение. Он перекроил орбиту спутника, увеличив максимальную дистанцию между антеннами на порядок: до 350 тыс. км, что почти равно расстоянию до Луны. Благодаря этому максимальное разрешение обновленного «Радиоастрона» составило 8 угловых микросекунд — абсолютный рекорд за всю историю астрономии.

Было бы лукавством сказать, что столь кардинальная перекройка проекта была встречена с единодушным одобрением. Решение Кардашева ломало готовые планы, порождало множество технических трудностей. Но он не любил компромиссов, когда дело касалось научных замыслов.

«Он был очень тверд в осуществлении своих планов. Дело в том, что все свои идеи он вынашивал, пропускал через себя,— поясняет Дагкесаманский.— Его оценки, что будет способствовать работе, а что будет ее тормозить, были, насколько я могу судить, безукоризненны. Поэтому у него были серьезные основания отстаивать свою позицию, свою точку зрения».

«Радиоастрон» полетел только в 2011 году, но оправдал самые смелые ожидания. В работе с орбитальной антенной поучаствовало 58 радиотелескопов со всего мира — почти каждый инструмент, подходивший по характеристикам. За семь с половиной лет интерферометр наблюдал 250 космических объектов, собрал 4 петабайта данных и попал в Книгу рекордов Гиннесса как самый большой телескоп в истории. Это был триумф. Но почивать на лаврах было не в правилах Кардашева. Он уже работал во главе нового проекта «Миллиметрон». Эта миссия пока остается в стадии разработки.

Николай Кардашев, увы, уже не увидит ее реализации.

Понятия морали и добра

Можно еще долго перечислять достижения, награды и звания Николая Семеновича Кардашева. Академик, кавалер ордена Почета, в течение долгих лет вице-президент Международного астрономического союза… Но попытаемся рассказать и о его человеческих качествах.

Никогда не теряя строгого реализма ученого, он вместе с тем имел смелость заглядывать за горизонт неведомого, размышлять о том, чего не знает никто.

В 1964 году он опубликовал работу «Передача информации внеземными цивилизациями». В ней будущий академик разбил гипотетические внеземные сообщества на три типа: освоившие энергию в масштабах своей планеты, своей звезды и своей галактики. Кардашев размышлял, как мы могли бы выйти на связь с представителями каждого из трех типов. Он всю жизнь оставался энтузиастом поиска радиосигналов от инопланетян.

Кардашева привлекала теория мультивселенной. Согласно этой теории — вполне серьезной, хотя и с трудом поддающейся проверке,— известная нам Вселенная лишь одна из многих. Из одной вселенной в другую могут вести «кротовые норы» — гипотетические туннели в пространстве-времени. Кардашев пытался рассчитать, как выглядел бы вход в такой туннель для астронома-наблюдателя.

«Он все время был погружен в науку, жил этим. Мог позвонить в субботу или воскресенье и спросить что-нибудь,— вспоминает высококвалифицированный главный научный сотрудник ПРАО Валерий Малофеев.— Круг научных интересов у него был широчайший. Мне кажется, он читал все, что публиковалось по астрономии и астрофизике. Каждый день он начинал с того, что просматривал научные новости».

Смелый в исканиях и твердый в осуществлении замыслов, в жизни Николай Кардашев оставался скромным, тактичным и доброжелательным.

«Он первым приходил на работу. Начальник, академик приходил на работу первым! Однажды я приехал в АКЦ рано утром. Выходит уборщица и говорит: зачем, мол, вы пришли, никого нет, кроме Николая Семеновича»,— делится воспоминаниями Малофеев.

«У него был очень широкий круг интересов, и он интересовался людьми, научными сотрудниками, даже самыми молодыми. Он знал практически всех сотрудников Пущинской обсерватории. В частности, меня он знал уже года через два после того, как я начал работать»,— удивляется заместитель директора ПРАО по научным вопросам Игорь Чашей.

Автор этих строк имел честь защищать кандидатскую диссертацию в совете под председательством академика Кардашева. Молодому диссертанту запомнилось доброжелательное внимание мэтра.

Валерий Малофеев тоже подтверждает это впечатление: «Он очень доброжелательно слушал любой доклад. Молодой был докладчик или известный, Николай Семенович никогда не старался показать, что он-то знает больше и что человек может в чем-то ошибаться. Всегда задавал вопросы. И его вопросы всегда были очень по теме, он старался смотреть в суть явлений».

Космический размах мышления и душевный такт сочетались в Николае Кардашеве неслучайно. Однажды он сказал, обсуждая проблему внеземных цивилизаций: «Понятия морали и добра универсальны, как теорема Пифагора. Цивилизации не выживают, если они не следуют этим понятиям».

Николая Кардашева не стало 3 августа 2019 года. И хотя астроному не пристало впадать в суеверие, кажется, что в этот момент где-то во Вселенной зажглась ослепительная звезда.