Калі радыёастраномія рабіла свае першыя крокі, навукоўцы і не падазравалі, што ў самым бліжэйшай будучыні ў іх руках апынецца інструмент для вывучэння не толькі космасу, але і... Зямлі.
Справа тут у наступным.
Спосабаў даследавання Сусвету шмат. Адзін з іх грунтуецца на вымярэнні радыёцеплавога выпраменьвання, якое зыходзіць ад галактык, зорак, планет. Энергетычныя патокі, якія падарожнічаюць у космасе, нясуць з сабой інфармацыю аб працэсах, якія адбываюцца ў яго глыбінях. Мы ўжо многа ведаем аб паверхні і атмасферы бліжэйшых планет — Марса, Венеры, Меркурыя, Месяца. Даследаванне радыёвыпраменьвання Сонца дазваляе меркаваць аб паводзінах яго знешніх слаёў — хромасферы, кароны і звышкароны. Праслухоўванне Галактыкі і галактычных радыёкрыніц многае кажа аб структуры і напружанасці міжзорных магнітных палёў.
Але ж Зямля — гэтак жа касмічны аб'ект, раўнапраўны жыхар Сонечнай сістэмы. Паглынаючы сонечнае цяпло, энергію касмічных прамянёў, яна валодае і ўласным выпраменьваннем. Наша планета як бы «дыхае» ў прасторы!
 |
Ці не павінны мы ведаць пра «уласны дом» як мага болей? Павінны. І вось у Інстытуце радыётэхнікі і электронікі АН СССР разгортваюцца працы па ўкараненні ў навуковую практыку радыёфізічнага метаду вывучэння Зямлі. Бо тут радыёлакацыйная астраномія — традыцыйны даследчы кірунак. А ў 1968 годзе, упершыню ў сусветнай практыцы, на штучным спадарожніку «Космас-243» была ўстаноўлена радыёапаратура для «абследавання» нашай планеты. Ініцыятар і арганізатар работ у ІРЭ — прафесар А. Е. Бамарынаў.
"Ідзе апрацоўка інфармацыі, якая паступае са спадарожніка", — паведамляла прэса. Звыклая фраза, ці не праўда? А ў той час за ёй хавалася імкненне пазнаць, аб чым можа распавесці ледзь улоўнае «дыханне» Зямлі, дбайныя эксперыменты, нястомная праца.
І першы сюрпрыз. Патокі, якія зыходзяць ад Зямлі, розныя над вадой і сушай як па характары, так і па інтэнсіўнасці. Поле, лес, халодны, цёплы ўчастак — усё мае свой «почырк». Але калі гэта так, то, значыць, можна ажыццяўляць глабальнае назіранне за паводзінамі планеты, заўважаць новыя заканамернасці... І таму менавіта «цеплавы» метад апынуўся ў цэнтры ўвагі даследчыкаў.
Перш за ўсё, у яго ёсць відавочныя перавагі ў параўнанні з ужо вядомымі метадамі — аптычным (тэлевізійным або фота) і інфрачырвоным. Як мы ведаем, шасціканальная фотаздымка Зямлі камерай МКФ-6 з арбітальнай станцыі «Салют-6» дае найкаштоўную навуковую і гаспадарчую інфармацыю. Але здымку можна весці толькі ў дзённы час і толькі пры адсутнасці воблачнасці. А воблакамі схавана больш за 60 працэнтаў зямной паверхні! Адсюль зразумела, што падобны спосаб не заўсёды добры. «Інфрачырвоны» метад, у сваю чаргу, не залежыць ад асветленасці, але тым не менш воблачнасць і дымка скажаюць карціну. А вось радыёцепламу метаду ні воблакі, ні цемра не перашкода! Бо ўласнае выпраменьванне любога фізічнага цела (у тым ліку і Зямлі) мае бесперапынны, тэарэтычна бясконцы спектр. Мы ўмеем вымяраць многія яго ўчасткі — ад ультрафіялетавага да дэцыметровага. Так вось, для хваль дыяпазону звышвысокіх частот (ЗВЧ) воблакі, дым, іншыя ўтварэнні — радыёпразрыстыя. Выпраменьванне ад неглыбокіх падземных аб'ектаў, утварэнняў праходзіць праз покрывы таўшчынёй да дзясяткаў метраў. Іншымі словамі, можна бачыць нябачнае, схаванае ад вока, недаступнае фотакамеры... Менавіта ў гэтым дыяпазоне і працуе наша апаратура.
 |
Так ужо завялося, што, калі ўзнікае новы спосаб вымярэння чаго б там ні было, навукоўцы перш за ўсё імкнуцца ўстанавіць яго перспектыўнасць. «Што мы можам атрымаць ад новага адкрыцця?» Гэта пытанне задалі і супрацоўнікі ІРЭ. Пачаліся шматдзённыя даследаванні. На самалёце Іл-18 размясцілася вымяральная лабараторыя — шматканальны радыяметрычны комплекс. Дзённыя і начныя палёты... Праносячыся над Зямлёй, адчувальныя антэны ўспрымаюць энергетычныя патокі. Сушы, вада, лёды... Энергія ацэньваецца мерай — так званай яркаснай тэмпературай, якая выражаецца ў градусах па шкале Кельвіна. Сапраўды гэтак жа вызначаецца і адчувальнасць прыёмнага прылады. Але чаму ў градусах?
Мы ў нашым выпадку вядзем размову аб выпраменьванні натуральнага паходжання; яно вызначаецца фізічнай тэмпературай аб'екта і яго выпрамяняльнай здольнасцю. Здабытак гэтых велічынь і дае меру радыёцеплавога выпраменьвання — яркасную тэмпературу.
Радыяметрычны прымальнік настолькі адчувальны, што лёгка адрознівае перапады тэмпературы ў дзесятую долю градуса з вышыні палёту спадарожніка. Бартавое прылада ўзмацняе і пераўтварае ўспрыняты сігнал, перасылаючы яго на запісваючы прыбор. Паколькі ўзровень сігнала прапарцыйны колькасці ўспрынятай энергіі, яго скачкі адпавядаюць профілю яркасных тэмператур па маршруце палёту. Калі комплекс усталяваны на спадарожніку, то пераўтвораныя даныя пасылаюцца на Зямлю.
Звесткі аб нашай планеце, атрыманыя новым метадам, аказаліся сапраўды здзіўляльнымі. Калі спадарожнікавы вымяральнік апынуўся над ледавымі палямі, навукоўцы выявілі, што па «радыёўспрыманні» яны... цяплейшыя за ваду! Чаму б гэта? Высветлілася, што ледавыя палі валодаюць высокай выпрамяняльнай здольнасцю, а вось кантынентальныя, порыстыя льды маюць інтэнсіўнасць выпраменьвання некалькі меншую. Марскія ж воды выпраменьванне амаль цалкам экрануюць. Але ж гэтую ўласцівасць можна выкарыстоўваць для выяўлення айсбергаў, разведкі ледавой абстаноўкі ў паўночных морах, прычым у любую надвор'е. Усяпагодны разведчык — хіба не пра гэта мараць маракі?
 |
Даследаванні паказалі, што па натуральным выпраменьванні лёгка вызначаецца надзвычай важны ў многіх выпадках параметр — вільготнасць глебаў, грунтоў. Суадносіны цвёрдых глебавых часціц, вады і паветра ствараюць так званую аб'ёмную вільготнасць, яна, у сваю чаргу, уплывае на дыэлектрычную пранікальнасць, а таксама на электрофізічныя ўласцівасці глебы і каэфіцыент выпраменьвання. Іншымі словамі, фізіка вымярэння грунтуецца на залежнасці інтэнсіўнасці натуральнага выпраменьвання ад дыэлектрычных уласцівасцяў паверхні. Была ўстаноўлена прамая сувязь яго радыяцыйных уласцівасцяў са ступенню мінералізацыі водных басейнаў, станам акваторый, з колькасцю вадкай і парападобнай вады ў зямной атмасферы. Метад аказаўся ўніверсальным вымяральным сродкам, які можна выкарыстоўваць у метэаралогіі, акіяналогіі, фізіцы атмасферы, глабальнай геалогіі...
Навукоўцы ўгледзелі шляхі выкарыстання метаду і для рацыянальнага вырашэння многіх народнагаспадарчых задач. Напрыклад, і воднае, і сельскае гаспадаркі краіны востра маюць патрэбу ў хуткай і эфектыўнай ацэнцы ступені вільготнасці глебаў, колькасці прыпаверхневых грунтавых вод на вялікіх тэрыторыях. Звычайнымі замерамі такія даныя атрымаць цяжкавата. І вось супрацоўнікі ІРЭ і яго СКБ ствараюць вопытны трохканальны ЗВЧ-радыяметрычны комплекс, усталёўваюць яго на борце аднаго з самалётаў сельскагаспадарчай авіяцыі — Ан-2. Называецца комплекс «Вільгацемер» (па пераважным характары вымярэнняў).
Перад вылетам вывучаецца гаспадарчая карта раёна або тэрыторыі, намячаецца план і паслядоўнасць аблёту, выбіраюцца знешнія, адназначныя арыенціры мясцовасці — возера, рака, дарога. Шырыня вымяральнай паласы 70—100 м. Як толькі самалёт аказваецца над патрэбным участкам, самапісцы пачынаюць рэгістраваць вынікі вымярэнняў. І калі цяпер супаставіць карту і запіс, то можна атрымаць ясную карціну стану мясцовасці. Выразна вылучаюцца галоўныя арыенціры, вышыні, разліноўка палёў, а інтэнсіўнасць афарбоўкі адпавядае вільготнасці глебаў. Як скарыстацца гэтымі данымі?
 |
У нашай краіне вядуцца вялікія меліярацыйныя работы. Каб правільна пракласці вільгацярэгулюючую сетку каналаў, трэба ведаць гідралагічны рэжым мясцовасці. І вось тут-то радыёграфічная здымка незаменная, бо яна дазваляе атрымаць карціну бесперапыннага размеркавання вільготнасці, вызначыць зоны з высокім — да 1 м — узроўнем стаяння грунтавых вод. Памер тэрыторыі не мае значэння, бо хуткасць самалёта дастаткова высокая. Аб'ём і тэрміны назіральных работ скарачаюцца ў дзесяткі разоў.
З дапамогай крылатага «Вільгацемера» лёгка кантраляваць стан дзеючых гідратэхнічных збудаванняў. Па характары запісу бесстаронніх самапісцаў няцяжка вызначыць каналы з моцным рэчышчам і месцы ўцечак... Меркуйце цяпер самі, якая атрымліваецца эканомія ў параўнанні з бытуючым цяпер метадам вызначэння ўцечак «на вока» — па забалочанасці берагоў, або з прафілактычным рамонтам па ўсёй даўжыні канала!
На палях са штучным арашэннем — а іх з кожным годам становіцца ўсё больш — «Вільгацемер» можна выкарыстоўваць для вызначэння частаты і якасці паліву сельгасугоддзяў, запасаў вільгаці глебаў, хуткасці яе выпарэння. Надзвычай проста высвятляецца, наколькі няроўнамернае ўвільгатненне на адным полі, якая яго дзённая хуткасць высыхання. Ніякім іншым спосабам гэтага не даведаешся.
«Вільгацемер» выпрабоўваўся ў розных кліматычных зонах — у Сярэдняй Азіі, на Паўночным Каўказе, Украіне... Усюды выяўлена эфектыўнасць яго выкарыстання ў народнай гаспадарцы. Яшчэ б! Бо прадукцыйнасць нашага прылады 500—1000 га/г, кошт вымярэнняў — 15 кап./га.
Але сёння навукоўцы разглядаюць магчымасць кантролю за чысцінёй пітных вадасховішчаў, рабіць прагнозы магутнасці паводкавых вод, узнікнення лавін у гарах, выяўляць мерзлату і талыя грунты — бо гэтыя звесткі спатрэбяцца будаўнікам Поўначы, каб не паставіць аб'ект на небяспечным участку.
Ідэі гэтыя правяраюцца і ажыццяўляюцца з дапамогай вымяральнікаў, устаноўленых на Іл-18. Гэта складаны апаратурны комплекс.
Падчас працы самалёт ляціць на вышыні шасці кіламетраў са хуткасцю 150 м/с. У поле зроку антэны любы назіраны аб'ект знаходзіцца не больш за дзесятую долю секунды, і вось за гэта імгненне вымяраецца паверхня ў дзесятак квадратных метраў. Зайздросная прадукцыйнасць вымяральніка закладзена ў самім прынцыпе яго дзеяння! У сакавіку лятаючая лабараторыя спяшаецца да адкрыцця навігацыйнага сезона, каб праназіраць ледавую абстаноўку Паўночнага марскога шляху. У маі адпрацоўвае методыку вымярэння салёнасці і іншых параметраў марской вады. А ў дні, калі лясы набіраюць сілу, робіць рэйсы над Сібірам, вызначаючы віды і станы лясных масіваў, выяўляючы пажаранебяспечныя зоны. Затым — Камчатка, Курылы. Тут вядуцца назіранні за геатэрмальнымі крыніцамі, за вулканічнай і тэктанічнай дзейнасцю паўвострава.
Але гэта яшчэ не ўсё.
 |
"Мы вырашылі паспрабаваць спосаб радыёлакацыйнага зандзіравання паверхні Зямлі, — распавядае загадчык лабараторыі кандыдат фізіка-матэматычных навук Б. К. Кутуза, — прымяніўшы асаблівы, так званы метад бакавога агляду. З самалёта пасылаецца сігнал ЗВЧ кароткай працягласці — да адной дзесяцімільённай долі секунды. Плоскасць хвалевага фронту падае на зямную паверхню пад пэўным вуглом, адбіваецца ад яе і прымаецца той жа антэнай. Паколькі ўчасткі фронту дасягаюць Зямлі пад рознымі вугламі, падобна прамяню святла, які асвятляе касую паверхню, то і адбіваюцца яны не адначасова, а паслядоўна, за кошт чаго мы і атрымліваем паэлементна разгорнутую карціну адлюстраваных сімвалаў. Затым сігнал паступае ва ўзмацняльнік, адтуль — на экран асцылографа. Перад экранам працягваецца фотаплёнка. Паколькі інтэнсіўнасць свячэння экрана прапарцыйная, а дакладней, залежыць ад уласцівасцяў паверхні, то фіксуемая карціна ёсць не што іншае, як лакальная карта мясцовасці. Навукоўцы змаглі ўстанавіць залежнасць узроўню рэха-сігналу ад віду пасеваў, стану глебаў... Можна ацэньваць колькасць зялёнай масы, прагназаваць ураджай у маштабах не толькі абласцей, але і рэспублік. Прадукцыйнасць лакацыйнага спосабу зайздросная — 60 квадратных кіламетраў у хвіліну, а шырыня паласы агляду 10—20 км. Паколькі тут мы маем справу з радыёлакацыяй, то падобны спосаб носіць назву актыўнага, у адрозненне ад першага — пасіўнага. Бо там вымяраецца натуральнае выпраменьванне, а тут — адбіты сігнал.
Актыўнае візіраванне дазваляе весці кантроль па ахове навакольнага асяроддзя, сачыць за станам таёжных і лесабалотных экалагічных сістэм, дапамагае пры складанні кадастраў рэк і лясоў. Бо палову тэрыторыі нашай краіны займаюць лясы, плошча іх роўная амаль 11 млн. км². Іл-18 здольны абследаваць гэту плошчу ўсяго за чатыры месяцы, а раней на гэта сыходзілі гады, дзесяцігоддзі...
Пра многае можна даведацца, апрацоўваючы інфармацыю, атрыманую «лятаючымі вымяральнікамі». Метады актыўнага і пасіўнага візіравання вельмі перспектыўныя. Яны развіваюцца, дапаўняючы адзін аднаго. Над іх развіццём працуе вялікі калектыў навукоўцаў інстытута. Сёння ўжо прынята рашэнне аб прамысловым выпуску «Вільгацемера». Блізкі час, калі новыя спосабы візіравання нашай планеты ўвойдуць у паўсядзённую практыку народнай гаспадаркі.
МАРГАРЫТА РУСАВА