Блюз черных дыр и другие мелодии космоса - Жанна Левин

Короче говоря, место было почти неиспользуемое и малопригодное. Не то чтобы совсем пустыня – скорее, так называемая кустарниковая степь, которая в отсутствие дождей может похвастаться куда большим количеством растительности, чем настоящая пустыня. Заросли многолетних кустарников навевают мысли о заброшенном фермерском хозяйстве. Плоское безграничное пространство кажется абсолютно пустым до тех пор, пока на горизонте не появляются силуэты реакторов, увенчанные плюмажем систем охлаждения (чем-то напоминающих атомные грибы) и причудливым образом сливающиеся с плывущими над ними кучевыми облаками.

В нескольких милях друг от друга расположены небольшие строения, которые и составляют лабораторию LIGO. Это новые белоснежные и приземистые сооружения, контрастирующие в архитектурном плане с находящимися на периферии территории LIGO пузатыми реакторами. Все тут выглядит ухоженным, зеленые кусты тщательно подстрижены, земля покрыта слоем специально завезенной сюда гальки; общее зрительное впечатление – не совсем законченная, однако же тщательно изготовленная диорама.

Я приехала довольно рано, потому что намеревалась побывать на ежеутреннем совещании, которое проходит в 8:30 в зале управления детектором. Майкл Лэндри, ответственный за работы по модернизации детектора LIGO в LHO, выслушивает отчеты о положении дел. В комнате вольготно расположились примерно два десятка человек; людей значительно меньше, чем столов, стульев и компьютерных мониторов. Один парень, балансируя, сидит на огромном мяче для фитнеса. Совещание проходит быстро и эффективно. В заключение Майкл объявляет: “Сегодня работаем, как обычно, соблюдая все меры безопасности. Мы закончили”.

Сюда, в зал управления, люди заходят в течение всего рабочего дня. Они носят халаты, похожие на медицинские, только, по-моему, более интенсивного синего цвета. Халат – это дополнительная защита от внешних загрязнений. Больше аналогий с больницей я проводить не буду, только упомяну еще шесть мониторов, висящих на одной стене зала управления, и семь – на противоположной, которые отображают параметры работы установки и подают сигнал в случае опасности. Камеры и датчики находятся во многих точках вдоль всего детектора. Зал управления никогда не пустует. Операторы дежурят 24/7, сменами по восемь часов. Во время сбора данных установка блокируется, и это значит, что зеркала удерживаются в соответствующем положении внутри узкого интервала на фиксированном расстоянии друг от друга. Сложная система обратной связи корректирует зеркала, возвращая их в первоначальное положение в случае, если они отклонились от своего штатного положения, по аналогии с термостатом, поддерживающим выбранную температуру. Прибор измеряет крошечные отклонения положения зеркал от заданного значения и отслеживает процесс его восстановления.

Если положение зеркал выходит за границы допустимого интервала, то звучит тревожный сигнал и экран мигает желтым или красным цветом. Иногда, шутки ради, кто-нибудь меняет звучание этого сигнала тревоги.

Все как-то странно ухмыляются, когда пытаются объяснить мне, как именно функционирует полуавтоматическая система управления детектором. Операторы признаются, что их работа немного напоминает искусство тех, кто владеет черной магией. И не надо сравнивать это с вашими попытками вернуть изображение на экран телевизора стуком по его корпусу. Тут все гораздо загадочнее. Черная магия. Многие здесь твердили эти слова, отводя взгляд в сторону и криво усмехаясь. Думаю, дело тут вот в чем: они попросту не желают пугать меня, привлекая мое внимание к реально существующей проблеме. А состоит она в том, что до сих пор не очень ясно, как поддерживать установку в рабочем режиме. Чтобы овладеть управлением ею посредством графического интерфейса, требуются месяцы обучения. Когда усовершенствованный детектор LIGO будет полностью собран, число каналов сбора информации достигнет 200000, а количество систем управления – 350. И что тогда? Кто сможет контролировать все это? Как удержать стабильный лазерный луч в детекторе?

В ветреный день или при обилии грузовиков на дорогах рядом с Хэнфордом удерживать положение зеркал внутри допустимого интервала вообще не удается. Гораздо проще поддерживать детектор в рабочем состоянии в ночное время. Операторы, с которыми мне удалось поговорить – они, как правило, наняты из местных и не обязательно из ученой среды, – рассказывали, что им нравится дежурить ночами в пустом зале управления, способном вместить сотню человек.

Вокруг зала, задумчиво постукивая себе по голове гаечным ключом или отверткой, курсируют примерно два десятка специалистов в темно-синих халатах. Ладно, не удержусь: они действительно похожи на врачей, особенно когда обсуждают состояние своего пациента, сгрудившись у мониторов.

Удаленность LMO и некоторая загадочность стоящих перед ней задач способствуют сплочению команды. Заглядывая в открытую дверь, люди смотрят на экраны и на необычайно большие цифровые часы, одни из которых показывают местное время, а другие – время по Гринвичу. Они перебрасываются шутками и задают разнообразные вопросы, полагая, что наверняка найдется тот, кто на них ответит. “Как пишется бездействующий?” Я выкрикиваю ответ и, выйдя из зала управления, направляюсь в лабораторию.

Она представляет собой огромный ангар, где находится лазерное и вакуумное оборудование – LVEA (Laser and Vacuum Equipment Area). Если в Калтехе сорокаметровый прототип умещается в трейлере, то для этой полномасштабной обсерватории мало любое здание. Площадь LVEA составляет примерно 30 000 квадратных метров, причем содержимое ангара – это лишь, так сказать, “верхушка” интерферометра. Сразу за стеной лаборатории начинаются две четырехкилометровые лучевые трубы (диаметром в 1,2 метра), уходящие через поросшую кустарником степь в юго-западном направлении. Толщина их стенки – всего 3 мм, сделаны они из нержавеющей стали и снабжены кольцами жесткости для поддержки всей конструкции. Трубы состоят из сваренных вместе 60-метровых сегментов и проходят внутри цементных тоннелей, вдоль которых проложены вспомогательные дороги – для подъезда к небольшим лабораториям, расположенным на концах тоннелей.

Две самые крупные пустоты в земной атмосфере – лучевые трубы обсерватории LIGO – находятся именно здесь, за двойной дверью лаборатории. Внутри этих труб заключено меньше материи, чем в пространстве между галактиками, известном как межгалактическая среда. Плотность остаточного газа в трубах в восемь раз ниже, чем в космическом пространстве. (Хотя в космосе существуют области и с еще более низкой плотностью.)

Разработанная учеными вакуумная система детектора экономически эффективна и впечатляет своими масштабами. На Земле существуют вакуумные камеры и с меньшей плотностью остаточного газа, но ни одна из них не сравнится размерами с установкой LIGO. Вакуум в трубах был создан в 1998 году, и с тех пор детектор еще ни разу не был дева-куумирован до атмосферного давления. При проведении работ по модернизации детектора LIGO были заменены все его элементы – кроме вакуума. Вакуум в детекторе должен сохраняться в течение всей жизни эксперимента. Нарушение вакуума положит эксперименту конец. Как сказал однажды Майк Лэндри, “мы все тогда сможем разойтись по домам”.

(Рай, впрочем, готов с этим поспорить: “Да, это не очень просто, но и не невозможно. Если понадобится, мы сумеем восстановить вакуум”.)