«Кто наблюдает ветер, тому не сеять; и кто смотрит на облака, тому не жать», — писал Екклесиаст, не предвидя появления спутников, занятых именно ветрами и облаками, как вот Calipso (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation).
Он запущен 28 апреля 2006 г. с космодрома Ванденберг на солнечно-синхронную круговую орбиту высотой 705 км и наклонением 98,2°с целью изучения облачного покрова Земли. Его поляризационный лидар позволяет различать водяной пар, кристаллы льда, жидкие и твёрдые частицы аэрозолей. Если увидите в облаках цепочку зеленых световых пятен, то, скорее всего, это работает лазер спутника, посылая в надир (под углом 3°) два луча 20 раз в секунду. Длительность импульса 20 наносекунд. На поверхности Земли пятно лазера имеет размер 90×370 метров.
Несмотря на краткость импульсов, цепочки пятен в облаках удается заснять, как было сделано 8 марта 2021 года в Ростовской области.
Вдохновившись этим, отпустим вожжи научной фантазии и возьмем спутник на низкой орбите с мощным вращающимся лазером. Затем создадим в качестве мишени кольцевое облако вокруг Земли радиусом примерно 307 тыс. км. Распылим, к примеру, аэрозоль или мелкодисперсную металлическую пыль. Радиус выбран для простоты, чтобы луч лазера долетал до кольца за 1 секунду. Можно бы развернуть и как-то стабилизировать в космосе люминесцентный экран-ленту или цепочку уголковых отражателей, что сделает эксперимент нагляднее, но не будем напрягать бюджет — тороидальное облако сделать проще и дешевле.
Жаль, кстати, что 15 мая 1987 г. утопили в океане порождение звездных войн, спровоцированных Рейганом, «Полюс» (он же «Скиф-ДМ» или изделие 17Ф19ДМ) — здоровенный, длиной 37 метров, диаметром 4,1 метра и массой около 80 тонн, динамический макет боевой орбитальной платформы с лазером в 1 мегаватт и надписью «Мир» на борту. Солидный был аппарат! В отсеке двигательной установки размещались 4 маршевых двигателя, 20 двигателей ориентации и стабилизации и 16 двигателей точной стабилизации, а также баки, трубопроводы и клапаны пневмогидросистемы. На боковых поверхностях отсека стояли солнечные батареи, раскрывающиеся после выхода на орбиту. Этот «Скиф-ДМ», пожалуй, подошел бы! Но для него нужна сверхмощная ракета.
Приготовившись таким образом, проведем по кольцу лазерным лучом — оборот за 1 секунду. Пятна импульсов пробегут около 1,93 млн. км, двигаясь в 6,5 раз быстрее света. Сможем ли мы засечь их? Ведь на таком расстоянии они изрядно расплывутся — на Луне площадь пятна составляет 25 кв. км. Сможем. Лазерная локация той же Луны ведется еще с 1962 года, когда на ней не было уголковых отражателей. Послав первый импульс, через две секунды получим с помощью телескопа его отражение, а через три секунды придет эхо последнего импульса — из той же почти точки, но отделенной от первой двумя миллионами километров пути, проделанного за одну секунду.
Вообще-то этот старый умозрительный опыт не раз приводили в пример, объясняя, что физические законы не нарушаются, и световой зайчик движется с фазовой скоростью, каковая может быть сколь угодно высокой. Как вот в излучении пульсаров. Так, в статье «Возможна ли сверхсветовая скорость?» («Наука и жизнь», № 2, 2001) доктор технических наук А. Голубев пишет: «…если взять фонарик (или, скажем, лазер, дающий узкий луч) и быстро описать им в воздухе дугу, то линейная скорость светового зайчика будет увеличиваться с расстоянием и на достаточно большом удалении превысит с. Световое пятно переместится между точками A и В со сверхсветовой скоростью, но это не будет передачей сигнала из А в B, так как такой световой зайчик не несёт никакой информации о точке А».
И это так. Переноса энергии и/или информации из одной точки кольца в другую не происходит. Но ведь нам этого и не требуется, на законы физики мы не покушаемся, нас интересует иное! Что же?
А вот, что: давайте промодулируем наш лазер, чтобы он посылал короткие импульсы (точки) и втрое более длинные (тире), разбивая их на подгруппы и группы пробелами. Таким вот образом: ••• •−− • •−• •••• ••• •−− • − −−− •−− •− •−•− ••• −•− −−− •−• −−− ••• − −••− −• • •−− −−− −−•• −− −−− •••− −• •−
Узнали? Да, это азбука Морзе. Вон идут три точки подряд — это буква с, а три подряд тире, понятное дело, буква о. Правда, в исполнении лидара Calipso эта азбука будет выглядеть своеобразно. С точками все в порядке, при диаметре до 5 км и длительности импульса 20 нс их уширение за счет движения луча составит всего 40 метров, что при таких параметрах несущественно. А вот с пробелами определенная проблема — при 20 импульсах в секунду они получатся огромные, по 100 тыс. км, поэтому на кольце с длиной окружности почти 2 млн. км поместится всего лишь 20 точек и тире, и для записи данной фразы (75 точек и пробелов плюс 42 тире) придется сделать 6 оборотов.
Впрочем, это уже технические детали и при хорошем лазере запись можно существенно уплотнить, так что места хватит даже для сонетов Шекспира, краткого изложения СТО (специальная теория относительности) или же для послания наблюдателям с Альдебарана, прилетевшим набирать статистику для формулы Дрейка и дежурящим на базе на обратной стороне Луны…
Казус в том, что такая запись, согласитесь, это несомненная передача информации. И ее прием -нами или иными наблюдателями. И происходит она со сверхсветовой скоростью — приборы пришельцев легко определят сие. Причем ни им, ни нам неважно будет, что передача информации идет не от точки к точке облачного кольца-экрана, а от его точек к наблюдателям. Главное в скорости передачи. Правда, второй казус заключается в том, что повторить с этой же скоростью на своих экранах сделанную запись нашей записи ни мы, ни они не смогут, разве что разместив их на достаточном удалении, применив тот же принцип — и тем самым повторив наш полезный опыт.
Вот такой информацией я с вами поделился, а уж вы обдумайте ее на досуге. Да, возможно, вас интересует, что означает сделанная лазером запись? Азбукой Морзе там написано: «Сверхсветовая скорость невозможна».