Автор. Можно ли обнаружить с помощью телескопа или каких-либо приборов искажения орбит звезд, возникающие вследствие переменной скорости света?
Профессор. Так как расстояния до далеких звезд определяются со значительными ошибками (до 20% от расстояния), а искажение орбиты происходит только в направлении луча зрения, то заметить искажение весьма сложно. Зато при наблюдении планет Солнечной системы искажения орбит становятся заметными. Более того, неучет таких искажений может привести к серьезным негативным последствиям. Так, ошибки, допущенные при радиолокационном измерении расстояний до Луны, Венеры, Марса, привели к неудачным запускам космических автоматических аппаратов, в разное время направляемых к этим планетам.
Автор. Думается, читателям небезынтересно более подробно познакомиться с этими поучительными фактами.
Профессор. Напомню, что измерение расстояния и скорости относительного движения между Землей и Венерой осуществлялось путем посылки мощных радиолокационных сигналов в сторону Венеры наземными станциями, при этом определялось время прихода на Землю отраженных сигналов от венерианской поверхности. Учитывая характер орбитального движения этих планет, локацию начинали в период, когда расстояние до Венеры достигало около r1=80 млн. км (положение планет 1-1 на рис. 75), затем оно сокращалось до r2=40 млн. км (положение 2-2 противостояния планет) и потом опять увеличивалось до r3. Длительность всего процесса измерений достигала трех месяцев.
На первом участке движения от 1-1 до 2-2 Земля и Венера сближаются, а на втором участке, от 2-2 до 3-3, удаляются друг от друга. Следовательно, результирующая скорость С1 прохождения радиосигналов от Земли до Венеры и обратно на первом участке больше, чем С, а на втором - меньше, и это должно отразиться на продолжительности интервала времени от момента посылки сигналов до их приема. Поскольку эти особенности распространения радиосигналов не учитывались и скорость их распространения принималась постоянной и равной скорости света, расчетные данные не совпали с фактическими: на первом участке расчетные расстояния ri* оказались короче (ri*ri..
Чтобы подогнать расчетно-экспериментальные данные к истинным, исследователи приняли "оригинальное" решение - условно переместить Венеру вперед по орбите примерно на 700 км (положения Венеры 11, 21, 31 на рисунке). Только в этом случае оказалось возможным "свести концы с концами" и якобы подтвердить справедливость специальной теории относительности.
Однако если отбросить какие-либо подгонки и учесть действительные скорости распространения радиосигналов между планетами, то проведенный эксперимент является убедительным подтверждением справедливости классического закона сложения скоростей для световых излучений и радиоизлучений. Нельзя пренебрегать законами распространения сигналов в относительном движении, поскольку это может оказаться особенно опасным, например, при навигации в условиях космического полета.
Автор. У нас радиолокационные измерения расстояний до Венеры проводились в 1962-1975 годах. Нет ли других данных, свидетельствующих о трудностях, к которым приводят релятивистские расчеты, и ошибках навигации в современной космонавтике?
Прфессор. События, связанные с полетами космических летательных аппаратов "Фобос-I" и "Фобос-II" к Марсу, и их загадочное исчезновение, навигационные просчеты при запусках других летательных аппаратов имеют прямое отношение к проблеме распространения электромагнитных сигналов. Наиболее показательны в данном плане неудачи с "Фобосами". Напомню, что эти аппараты, оснащенные новейшей исследовательской и навигационной аппаратурой, после длительного полета достигли окрестностей Марса. Предполагалось, что "Фобос-I" будет проводить изучение поверхности планеты Марс, а "Фобос-II" осуществит посадку на спутник Марса Фобос. Связь с "Фобосом-I" прекратилась внезапно, в это время второй аппарат, "Фобос-II", продолжал процесс сближения с марсианским спутником. Однако, несмотря на принятые меры предосторожности в процессе дальнего наведения аппарата по радиосигналам с Земли, и "Фобос-II" также прекратил взаимодействие с наземными станциями. В итоге космическая эпопея завершилась безрезультатно. Конечно, у подобной неудачи может быть много случайных причин. Однако есть одна возможная причина, носящая не случайный, а систематический характер. Если навигацию осуществлять, опираясь на постулат постоянства скорости света (радиосигналов), то в этом случае неизбежны роковые ошибки наведения, которые могут служить причиной провала всей операции.
Автор. Можно ли оценить масштабы подобных ошибок?
Профессор. К сожалению, в печати не приводятся сведения о навигационной космической обстановке и методике проведения локационных измерений. Поэтому оценку подобной ситуации можно дать, исходя из общих положений небесной механики. Как известно, "Фобосы" успешно преодолели весь путь от Земли до Марса. Радиолокационный сигнал, который посылался с наземной радиостанции на летательный аппарат, принимался его бортовой станцией, а затем переизлучался и возвращался обратно на Землю, преодолевая расстояние туда и обратно за время более 10 минут. Навигация осложняется тем, что планеты - Земля и Марс - движутся по своим орбитам с разными скоростями (Земля - со скоростью 29,76 км/сек, а Марс - 24,11 км/сек), а естественный марсианский спутник Фобос летает вокруг Красной планеты со скоростью около 3 км/сек и периодом обращения 7,68 часа. Интересно отметить, что Фобос вращается вокруг Марса в 3,2 раза быстрее, чем Марс вращается вокруг своей оси, - это единственный случай в Солнечной системе.
Если при навигационных расчетах скорость света (радиосигналов) принималась постоянной в относительном движении небесных тел, то погрешности локационных измерений достигают следующих величии. Вследствие неучета скорости Марса относительно Земли, равной 5,65 км/сек, и длительности прохождения прямого и обратного радиосигналов около 10 минут погрешность в определении расстояния до Марса может достигать до 1000-2500 км. Такая ошибка в определении расстояния от поверхности Марса до летательного аппарата "Фобос-I" уже могла служить причиной его гибели. Для навигации же "Фобоса-II" особую коварность представляет орбитальная скорость спутника Марса - Фобоса. В течение половины периода обращения, когда спутник не закрыт от наблюдателя Марсом, он совершает движение навстречу Земле, а затем удаляется со скоростью 3 км/сек. Вследствие этого ошибка радиолокации со стороны Земли может периодически меняться в пределах - 1500 км в течение 3,84 часа (половина периода обращения). Если "Фобос-II" вышел на ту же орбиту, что и спутник Фобос, и летел на некотором постоянном расстоянии от него, то наземные радиолокационные станции фиксировали расстояние между ними со знакопеременной ошибкой в течение каждого полупериода вращения (3,84 часа). Так, например, если расстояние между аппаратом и спутником составляло четверть длины орбиты, то ошибка в измерении этого расстояния была не менее - 1500 км. Поскольку дальность действия автономной системы наведения "Фобоса-II" может быть меньше указанной ошибки измерения, то вероятность столкновения и гибели аппарата становится существенной. Избежать всех этих ошибок можно при условии проведения навигационных измерений на основе классического сложения скоростей распространения радиосигналов в относительном движении небесных тел.
Автор. Из этого примера видно, как дорого платит человечество за ошибочные гипотезы, если оно слепо принимает их на веру. Уточнение особенностей распространения света при относительном движении тел, по-видимому, позволяет выяснить и весьма интересный вопрос: почему скорость света, идущего от звезд, больше, чем скорость света земных источников излучения почти на 3000 км/сек?
Профессор. Да, основание для этого вполне достаточное. Звезды как источники светового излучения отличаются тем, что их раскаленная поверхность представляет собой бурно кипящую, фонтанирующую среду. Каждая раскаленная частица этой сферы, излучающая свет, совершает беспорядочные движения с огромными скоростями. Вследствие этого потоки света, идущие от звезды в окружающее пространство, приобретают скорость, которая складывается от скорости излучения частицей (300000 км/сек) и скорости ее теплового движения относительно поверхности звезды. Именно эта добавочная скорость звездных источников излучения (в среднем около 3000 км/сек) и не регистрируется наблюдателями, расположенными на Земле.
Автор. Ну вот, кажется, мы вплотную подошли к анализу всего комплекса загадок Солнечной системы и ее освоения...
Звездную систему, с которой навсегда связана космическая судьба человечества, уместно сравнить с гигантской цирковой ареной, где по замкнутым круговым (точнее, эллиптическим) орбитам бегают 5 маленьких собачек, 2 верблюда и 2 слона (рис. 76). Конечно, здесь много и всякой другой космической мелочи: спутники планет (рис. 77.), астероиды, кометы, метеоры, искусственные летательные аппараты, - но в данный момент этой малозначительной мелюзгой можно пренебречь. Хотя, по подсчетам астрономов, только астероидов в окрестностях солнечной системы не менее четверти миллиарда.
Начнем с крупной "дичи". 5 собачек - это планеты, как принято говорить, земного типа (их размеры приближаются к земным): сама Земля, Марс, Венера, Меркурий, Плутон. 2 верблюда - холодные Уран и Нептун. 2 слона - газообразные гиганты Юпитер и Сатурн (рис. 78). На первый взгляд представляется чистой случайностью, что ближайшая к Солнцу планета названа именно Меркурием (а не в честь какого-то другого Божества), вторая - по имени Богини любви. И так далее. Но это только на первый взгляд. Все имеет свое объяснение. У каждой из видимых невооруженным глазом планет с самого начала был подмечен свой "характер". Под него, как станет понятным ниже, и подбиралось название.