А. Н. Берег – Предел Линдблада (страница 1)
А. Н. Берег
Предел Линдблада
Глава 1. Красное смещение для двоих
Станция «Пилигрим» висела над ночной стороной Юпитера, и в иллюминаторе курилась багровая рябь верхних слоёв атмосферы. Вера Немирова не смотрела туда уже третий час. Её мир сейчас сузился до трёх мониторов, двух клавиатур и одного числа, которое не желало сходиться.
— Ну давай, — прошептала она, нажимая «пересчёт». — Удиви меня.
Число не удивило. Оно осталось прежним.
SNR = 5.1 дБ.
Вера откинулась в кресле и потёрла переносицу. По инструкции, сигнал от зонда «Фобос-4» с дистанции 7.2 астрономических единиц должен был давать соотношение сигнал/шум не ниже 8.2 децибел. Она сама проверила утром — расхождение в три децибела не могло быть ошибкой калибровки.
— Вера? — голос Артёма из динамика внутренней связи прозвучал сонно. — Ты ещё здесь? У тебя же смена кончилась два часа назад.
— У меня зонд молчит.
— Какой?
— «Фобос-4». Уровень сигнала упал на три дБ сверх модели. Я пересчитала дважды.
Артём помолчал. Потом сказал тише:
— Сейчас буду.
Она слышала, как он возится в шлюзовом отсеке — на «Пилигриме» всегда было тесно, и любой шаг отдавался гулом по всей станции. Через три минуты он вошёл в рубку связи, с взлохмаченными волосами и чашкой кофе в руке. Вторую чашку протянул Вере.
— Показывай.
Она развернула к нему центральный монитор. На экране была таблица параметров канала, график спектральной плотности мощности и — крупно, красным — расхождение между расчётным и измеренным SNR.
— Смотри, — начала Вера, переходя в режим лектора. — Передатчик зонда — двадцать ватт, частота десять гигагерц, антенна с усилением сорок децибел. На станции — зеркало двенадцать метров, эффективная площадь девяносто квадратных метров. Расстояние — один и семьдесят семь сотых на десять в двенадцатой степени метров.
Она ткнула пальцем в первую формулу на своём рабочем планшете:
Pr=Pt⋅Gt⋅Gr⋅(4πRλ)2
— Формула Фрииса. Двадцати ваттам соответствует P_t в децибелах — плюс тринадцать дБ. Умножаем на усиление антенн — ещё восемьдесят дБ. Делим на потери распространения. Лямбда три сантиметра, пи — три четырнадцать…
— Я знаю, что такое формула Фрииса, — мягко перебил Артём.
— Тогда посчитай сам.
Артём поставил чашку, бегло просмотрел числа. Его палец замер на строке с шумовой температурой системы.
— T_sys пятьдесят кельвинов?
— Стандарт для нашей полосы.
— Полоса десять килогерц?
— Да.
Он быстро набросал на планшете:
Pn=kBTsysΔf=1.38×10−23⋅50⋅104=6.9×10−18 Вт
— Мощность шума — около семи аттоватт. Принятая мощность… — он щёлкнул пальцами, — …сорок три дБ ниже переданной? Это же… одна десятая пиковатта?
— Три целых два десятых на десять в минус тринадцатой, — уточнила Вера. — Отношение сигнал-шум по мощности — четыре тысячи шестьсот. В децибелах — тридцать шесть и восемь десятых.
— А у тебя на графике — пять целых одна десятая дБ.
— Потому что я беру не мощность, а амплитуду после демодуляции. С учётом потерь в квантовом канале. — Она переключила монитор. — Вот расчёт. Тридцать шесть и восемь десятых дБ по мощности — это восемнадцать и четыре десятых дБ по напряжению. Минус потери в когерентности — десять и четыре десятых дБ. Минус эффективность кодирования — три дБ. Получаем 8.2 дБ. Должны получать.
— А получаем?
— Пять и один. Три дополнительных децибела потерь. — Вера отпила кофе и поморщилась — он уже остыл. — Или вдвое меньше сигнала, или вдвое больше шума. Я не могу понять, откуда.
Артём задумчиво постучал пальцем по краю стола.
— «Фобос-4» сейчас где?
— Между орбитами Юпитера и Сатурна. Проходит в трёх радиусах от Юпитера.
— Гравитационный манёвр?
— Да. И тут начинается самое интересное. — Вера открыла траекторный калькулятор. — Сигнал идёт через окрестность Юпитера. Расстояние до центра планеты в ближайшей точке — два и один на десять в восьмой степени метров.
Она вывела на экран метрику Шварцшильда:
ds2=(1−c2r2GM)c2dt2−(1−c2r2GM)−1dr2−r2dΩ2
— Ты хочешь сказать, — Артём прищурился, — что гравитация Юпитера искажает квантовое состояние фотонов?
— Хочу проверить. Красное смещение для частоты:
ν0ν∞=1−c2r02GM
Масса Юпитера — один целый восемьсот девяносто восемь на десять в двадцать седьмой степени килограмм. r_0 — три радиуса Юпитера.
Она подставила числа:
c2r02GM=9×1016⋅2.097×1082⋅6.674×10−11⋅1.898×1027
— Получается… — Артём заглянул ей через плечо. — Одна целая тридцать четыре сотых на десять в минус восьмой. Это же ничтожно мало.
— Для классической связи — да. Сдвиг частоты на десять в минус восьмой. Но для квантовой когерентности… — Вера развела руками. — Время удержания кубита у нас — микросекунды. За это время фазовый сдвиг накапливается. Не знаю. Может быть, я с ума сошла.
— А может быть, нет, — тихо сказал Артём. — Помнишь старый проект «Заслона»? «Кентавр»?
— Который закрыли? Ещё бы. Они пытались сделать квантовый канал до Марса и провалились. Сказали — экономически нецелесообразно.
— А я слышал другую версию. — Артём понизил голос, хотя в рубке, кроме них, никого не было. — Что они наткнулись на фундаментальное ограничение. Что-то с декогеренцией в искривлённом пространстве.
Вера отставила чашку.
— И где этот отчёт?
— В архиве станции. «Заслон» тогда работал с нами по контракту, копия осталась.
Она уже тянулась к клавиатуре, когда динамик внутренней связи ожил снова. Голос диспетчера Лены звучал напряжённо:
— Вера, ты ещё в рубке? У нас проблема.
— Я здесь. Что случилось?
— «Фобос-4» только что вышел из зоны гравитационного манёвра. И перестал отвечать на запросы. Полностью.
Вера и Артём переглянулись.
— Связь потеряна? — переспросила она.
— Абсолютно. Ни несущей, ни шума. Как будто зонда больше нет.
Вера посмотрела на свои расчёты. SNR = 5.1 дБ. Три децибела сверх предела. А теперь — тишина.
— Лена, — сказала она медленно, — у тебя есть данные по его траектории на ближайшие сутки?