Я в шесть лет в любимой футболке с изображением телескопа «Хаббл», запущенного в космос в 1990 году (© Henri Levesque)
Однажды в детстве мне удалось поговорить с профессиональным астрономом. Наш дом находился в двадцати минутах езды от Уитон-Колледжа, крошечного, но очень хорошего гуманитарного института. Когда мне было семь лет, родители взяли меня на публичный вечер наблюдения за звездами в обсерватории на крыше кампуса, и я сразу сказала профессору, который вел мероприятие, что хочу стать астрономом. Он наклонился, посмотрел мне прямо в глаза и сказал: «Налегай на математику». Я серьезно посмотрела на него и пообещала: «Налягу». С тех пор математика стала для меня главным школьным предметом. Я так усердно ею занималась, что опередила программу на целых два года, и несколько лет мне приходилось бегать с автобуса на автобус, чтобы добираться из старшей школы, где я изучала геометрию для девятиклассников, в свою среднюю школу, где проходила все остальные предметы в седьмом классе.
В июле 1994 года в новостях разразился астрономический ажиотаж, когда стало известно, что комета Шумейкеров-Леви 9 на всех парах мчится на встречу с Юпитером. По мере приближения этого момента все обсуждения как в астрономическом сообществе, так и за его пределами были сосредоточены на том, что произойдет с Юпитером после столкновения с кометой. Увидим ли мы какие-либо последствия этого удара? Его должен был наблюдать новый мощный космический телескоп «Хаббл», но, что именно покажет наблюдение, никто не мог предвидеть.
Когда произошло столкновение, сразу стало известно, что зрелище превзошло все ожидания. Удар кометы оставил на нижней части Юпитера нечто похожее на яркие коричневые шрамы. Я помню, как по телевизору снова и снова показывали сюжет, в котором группа астрономов сгрудилась вокруг нескольких компьютерных мониторов в Научном институте космических телескопов в Балтиморе, смеясь и восторгаясь увиденным. В центре группы сидела молодая женщина в очках по имени Хайди Хаммел, которая радовалась вместе со своими коллегами, когда появились впечатляющие изображения Юпитера. Вскоре после этого мы с папой вынесли телескоп на задний двор и собственными глазами увидели шрамы от удара на Юпитере, но именно вид взволнованных астрономов произвел на меня неизгладимое впечатление. Это были люди, которые любили астрономию так же сильно, как и я, это была их профессия, и их объединял общий энтузиазм. Я могла стать одной из них.
Этот конкретный момент запомнился мне, потому что, несмотря на поддержку и любовь семьи и увлечение любимой наукой, мне часто было одиноко и грустно. Я единственная в школе любила астрономию, а не мультики, училась играть на скрипке, вместо того чтобы интересоваться танцами или футболом, и металась между школами ради углубленных занятий по математике. Я прекрасно понимала, что я странная: в плеере у меня классическая музыка, вместо популярных сериалов и фильмов я смотрю документальные про кальмаров и одеваюсь в потрепанные брюки-карго и футболки с математическими шутками, а не в то, что модно. Меня мучила эта оторванность от остальных мне тоже хотелось иметь друзей и подруг, играть и гулять с ними, красить ногти лаком с блестками и носить шлепанцы на платформе (это были девяностые годы), но не настолько, чтобы пойти поперек себя. Я хотела, чтобы у меня были друзья, которые разделяли бы мою любовь к космосу, математике и старым мюзиклам. Я хотела стать всемирно известным астрофизиком, первой женщиной на Марсе, следующим Карлом Саганом, но я также хотела ходить на свидания, целоваться и делиться с кем-нибудь своими воображаемыми приключениями. Я отказывалась верить, что это невозможно. Ну не могла же я быть единственным таким ребенком в мире!
У меня появилась надежда, когда я смогла побывать в летних научных лагерях. В седьмом классе я набрала достаточно высокий балл в тесте SAT (тест на способности к обучению), чтобы попасть в летнюю программу Центра для талантливой молодежи Джона Хопкинса. Там я впервые встретила таких же детей, как я, которые считали, что играть скрипичный концерт Моцарта и заниматься тригонометрией это не отстойно, а, наоборот, очень круто. В этом же лагере летом после девятого класса я пошла на занятия по астрономии, и это перевернуло весь мой мир. Я уже не была единственным ребенком, который любит астрономию, нас таких набрался целый класс. Оказалось, что таких, как я, много, просто нужно было их отыскать. Именно эти летние впечатления, наряду с научными выставками для школьников, уроками музыки и долгими часами подготовки к выпускным экзаменам, помогли мне поступить в институт, о котором мечтает каждый «ботаник».
Так вышло, что почти все мои родственники присутствовали при том, как я узнала, что поступила в Массачусетский технологический институт. Мы всей семьей ездили в Бостон мой двоюродный брат и я прошли отбор и выступали на музыкальном фестивале штата (он играл на саксофоне, я на скрипке), так что, по семейной традиции, толпа в двадцать человек явилась в концертный зал слушать наши выступления, а затем все вместе поехали к нам домой есть пиццу и отмечать наш успех. Я переоделась из концертного платья в домашнюю одежду и босиком сбегала к почтовому ящику. Я не поступила в Массачусетский технологический институт в первую волну и уже почти не надеялась туда попасть, так что сначала даже не придала значения большому, толстому конверту, отправленному из МТИ. В конце концов, жителям Массачусетса время от времени рассылали оттуда брошюры с рекламой инженерных курсов.
Я отнесла почту в дом. Толстый конверт встретили удив-ленными взглядами, и я решилась его открыть на кухне, пока все суетились вокруг. Из него выскочила папка с надписью «Поздравляем с зачислением», я ошеломленно уставилась на нее, а кухня взорвалась радостными криками и аплодисментами. Родители и брат были в восторге, тети, дяди и двоюродные братья с сестрами кинулись наперебой меня поздравлять. Тем временем дедушка Пепер, бесспорный глава и опора нашего семейного клана, откинулся на спинку стула и подтянул ремень тем же жестом, который означал, что у него отличная комбинация в картах, и широкая улыбка медленно озарила его лицо. Он-то никогда не сомневался, что все его внуки гении, которым предназначено изменить мир, поэтому он один, казалось, не удивился содержимому конверта, который я все еще держала в руках. Это был один из тех редких случаев, когда я поняла сразу, а не по прошествии времени, что настал поворотный момент моей жизни.
Семья встретила мое заявление о том, что я собираюсь изучать физику и стать профессиональным астрономом, с неким, как бы это лучше сказать, одобрительным трепетом. «Это потрясающе! Дерзай! А где ты после этого будешь работать? Какая у тебя будет работа?» Очевидно, у меня за спиной родные все-таки шептались, насколько целесообразно выбирать такую абстрактную специализацию, как физика. Другое дело, если учиться на инженера или биолога хотя бы понятно, какую профессию получишь и куда можно устроиться на работу. Никто из нас, включая меня, не представлял, чем в жизни будет заниматься физик, тем более астрофизик. Именно мой брат Бен в конце концов уладил дело, сказав, что эта история все равно закончится тем, что я получу степень по физике в Массачусетском технологическом институте, так что наверняка смогу кого-то убедить взять меня на работу.
Теперь мне всего-то надо было разобраться с получением этой степени и, в идеале, попутно выяснить, чем на самом деле занимаются астрономы.
НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ КИТТ-ПИК, АРИЗОНА
Май 2004 года
Мы с Филом прибыли на вершину Китт-Пик, по-быстрому зарегистрировались в общежитии обсерватории, нашли отведенные нам комнаты, спартанские, но удобные, а затем мне устроили небольшую экскурсию по горе. Нашей первой остановкой был четырехметровый телескоп, которым я любовалась с шоссе. Когда мы подошли к двери здания, оно показалось мне настоящим небоскребом, хотя позже я узнала, что этот телескоп по сегодняшним меркам почти карлик.
Что обычно представляют при слове «телескоп»? У большинства оно вызывает в памяти какую-то штуку на треноге, или старомодную пиратскую подзорную трубу, или в лучшем случае странный инструмент на балконе у Галилея. Самые продвинутые могут даже вообразить купол с торчащей из него телескопической трубой.
Обычно никто не представляет себе гигантов с десятиметровым зеркалом, как два телескопа в обсерватории Кека на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, или гигантскую металлическую тарелку радиотелескопа Аресибо, расположенную среди холмов в Пуэрто-Рико. Довольно сложно, глядя на маленький телескоп из детства и на гигантские тарелки, из которых состоит антенная система радиообсерватории VLA в Нью-Мексико, поверить, что в их основе лежит по сути один и тот же принцип.
Сложно, но можно. Большинство современных наземных телескопов предназначены просто для улавливания света, что они и делают с помощью ряда зеркал. Большое изогнутое основное зеркало собирает свет, исходящий от того места, куда направлен телескоп, и отражает его. Дальше свет попадает либо в камеру, либо в другое зеркало, которое отражает его дальше, но конечным пунктом его назначения в любом случает будут лучшие в мире научные приборы, которые специально создаются, чтобы улавливать тусклый свет звезд.
Сами телескопы обычно установлены на гигантских подвижных опорах с кучей двигателей, приводов и сцеплений, которые поворачивают их, чтобы направлять на конкретные объекты в ночном небе, пока наша планета медленно вращается. Оптические телескопы, предназначенные для наблюдения того же света, что и наши глаза, размещены в куполах, которые блокируют внешний свет и сохраняют темноту внутри. Верхняя часть купола делается подвижной: телескоп смотрит в небо через широкую щель в куполе, который поворачивается вместе с ним, так что узкое окошко неба всегда там, куда направлен телескоп.
Когда мы с Филом вошли в купол четырехметрового телескопа, в здании было тихо, как в пещере, и удивительно темно после слепящего солнца пустыни. Лампы не горели, но огромные вентиляционные отверстия на боковой стороне купола были открыты, впуская дневной свет и легкий ветерок, чтобы внутри купола сохранялась прохлада. Если бы вентиляционные отверстия были закрыты, вся конструкция нагревалась бы на послеполуденном солнце, а потом несколько часов остывала после наступления темноты, испуская в небо невидимые волны тепла, из-за которых воздух над телескопом был бы как дымка над тротуаром в жаркий летний день, а это ухудшало бы качество изображения. Было слышно тихое жужжание механизмов, иногда скрип или звон металла, а характерный запах старого моторного масла и машинной смазки, казалось, пропитал стены.
В центре закрытого купола возвышался сам телескоп, установленный на огромной бетонной опоре, выкрашенной в ярко-синий цвет. В отличие от старого домашнего телескопа моих родителей, размещенного внутри оранжевой трубы, у этого, как и у почти всех современных телескопов, большинство составных частей были открыты для обозрения. Его самый важный элемент, основное зеркало диаметром в четыре метра, закрепленное на основании большой белой опоры, смотрело прямо вверх на меньшего размера вторичное зеркало, удерживаемое на месте высокой металлической рамой. Все это сооружение выглядело впечатляюще, но при этом казалось небольшим на фоне окружающей его инфраструктуры: лестниц и переходов, ведущих к приподнятой платформе, дверей в стенах, ведущих на мостик, огибающий купол снаружи, и блестящих металлических панелей самого купола, включая внутренние механизмы открывания и закрывания купольной щели.
Это не было чудовище с огромными линзами, ожидающее, когда его раздвинут и высунут в щель в куполе, как телескопы часто изображают в мультфильмах. Сзади не было видно ни окуляра, ни стула, на котором мог бы сидеть наблюдатель. Вместо этого задняя часть телескопа, где обычно находится окуляр, исчезала в лесу кабелей, проводов и металлических коробов, содержащих цифровые камеры и другие исследовательские инструменты, которые мы собирались использовать.
В Национальной обсерватории Китт-Пик, открываю купол телескопа во время своего первого профессионального наблюдения в 2004 году (© Philip Massey)
И никто не бегал взад-вперед в белых лабораторных халатах с картами или блокнотами в руках. Люди там были сотрудники дневной смены обслуживания обсерватории, которые обеспечивают бесперебойную работу телескопа. Но одеты они были в комбинезоны и футболки, а в руках у них чаще можно было увидеть ящики с инструментами, чем планшеты. Вокруг не валялись ни звездные карты, ни другие бумаги. И вообще все это было больше похоже не столько на стерильную лабораторию, сколько на гараж или строительную площадку. В тот день, когда вентиляционные отверстия и купол были распахнуты навстречу голубому небу, атмосфера внутри напоминала театр днем перед представлением. Хотя здесь было не совсем пусто и не совсем тихо. Было общее ощущение подготовки и ожидания. Работники обслуживания обсерватории входили и выходили, дневной свет проникал внутрь, и у меня возникло отчетливое ощущение, что это место готовят к вечернему шоу и ждут только появления звезд.
Ночью, когда на телескопе ведется наблюдение, в самом куполе никого нет. Свет с неба, уловленный первичным зеркалом, перенаправленный на вторичное зеркало и переданный на приборы, «оцифровывается» то есть полученные сведения преобразуются в цифровые данные и сразу передаются на компьютеры в «теплую комнату», расположенную по соседству, где наблюдатели (профессиональные астрономы) и операторы телескопов (люди, специально обученные управлять огромным механическим монстром в куполе) сидят и наблюдают за поступлением данных. В самом куполе ночью холодно, темно и тихо, его покой нарушают только металлический рокот при повороте купола и высокий свистящий звук, с которым телескоп перемещается от объекта к объекту.
Купол Национальной обсерватории Китт-Пик (© NOAO/AURA/NSF)
Когда мы покинули четырехметровый телескоп и обошли гору, чтобы заглянуть в другие купола, я начала по-настоящему любоваться окружающим пейзажем. Здесь было невероятно тихо и спокойно: широкие просторы сухой пустыни под нами, горы вдалеке, исчезающие в голубоватой дымке, и единственное движение стервятник, парящий внизу под вершиной. Купола телескопов, разбросанные среди скал и деревьев, были такими монолитными и безмолвными, что казались больше похожими на естественную часть горы, чем на постройки. Внутри меня все вибрировало от возбуждения, но меня поразило, насколько неподвижным было все остальное вокруг меня. Горная обсерватория это дом спящих великанов, где все готовятся и ждут, когда наконец наступит ночь.
КЕМБРИДЖ, МАССАЧУСЕТС
Сентябрь 2002 года
Поступив в Массачусетский технологический институт, я была счастлива оказаться в окружении нескольких тысяч других любителей науки и сразу же записалась на специализацию по физике. Была только одна загвоздка: физику я раньше никогда не изучала.