Есть такой анекдот. «Однажды ходжа Насреддин поднялся на минарет и закричал изо всех сил. Потом, быстро спустившись с минарета, побежал в поле. Все, кто видел его, спрашивали:
— Ходжа, что случилось, куда ты бежишь?
— Бегу, — ответил ходжа, — чтобы узнать, до какого места доходит мой голос».
Остроумец ходжа Насреддин мог убедиться, что звук его голоса затухает в воздухе, пройдя две сотни метров. В кварцевом стекле ультразвук затухает на протяжении сантиметров. Требовался материал более упругий, чем стекло. Им оказался все тот же кварц. На его основе изготовлены линии задержки, по которым бегут акустические волны с частотой в сотни мегагерц.
Настоящую революцию в техническом применении кварца совершила работа советского ученого К. Н. Баранского. Во время войны он был радиоразведчиком. А в мирное время, работая доцентом МГУ, занимался изучением звуковых колебаний. В 1957 году Баранский доказал, что в линиях задержки пьезокварцевые преобразователи не нужны. Акустические волны можно возбудить непосредственно на поверхности монокристаллов кварца. В результате частота генерируемых волн подскочила сразу до десяти гигагерц. Через некоторое время американские ученые увеличили эту цифру в десять раз.
В 1885 году Джон Рэлей предсказал существование упругих возмущений, распространяющихся в твердом теле вдоль его свободной границы и затухающих с глубиной. Простейшим случаем волн Рэлея, или поверхностных акустических волн, являются волны на земной поверхности, возникающие во время землетрясений. В последние годы широкое распространение получили устройства, работающие на таких волнах.
Кварцевые линии задержки могут служить ячейками краткосрочной, или динамической, памяти ЭВМ. Машина, получив промежуточный результат, преобразует его в акустический сигнал и отправляет в линию задержки. Сигнал хранится от одной до нескольких сотен микросекунд. За это время ЭВМ успевает сделать тысячи операций и в нужное время получает из блока динамической памяти информацию, необходимую для дальнейших вычислений. В последнее время для линии задержки нашли самоцветы, работающие лучше кварца. Так, в плавленом кварце затухание ультразвуковых волн составляет 70 децибел в микросекунду. Для кристаллов шпинели эта цифра понижается до 32, для рубина — 20, для гранатов с добавками некоторых лантанидов — 15 и даже 10!
Гранатовые линии задержки станут глазами и ушами космических кораблей. Помните фантастическую повесть Эдмона Гамильтона «Сокровище Громовой Луны»? Самое невероятное в ней — не голубоватый минерал левиум, «элемент с обращенной полярностью притяжения», не атомные пистолеты и не чудовищное порождение Оберона — полуразумные Огневики. Самым фантастическим в повести является подвиг пилота Стини.
«Там на юге, над пламенным огненным морем поднималось в дыму какое-то темное тело. Это был огромный продолговатый „Метеор“, грохотавший огненными вспышками килевых дюз. Он ринулся к вулканическому пику над лавовым морем. При малой высоте и огромной скорости он неизбежно должен был разбиться.
— Стини, назад! — напрасно кричал в передатчик Норт.
Слишком поздно! Огромная масса „Метеора“ рванулась вниз к узкой площадке. Грохот ревущих дюз заглушил раскаты грома. Корабль падал, падал, чтобы разбиться и утонуть в огненной лаве…
Килевые дюзы изрыгали вниз бешеное пламя, разбивая море лавы в чудовищный фейерверк огненных брызг. Уравновесившись на этих огненных столбах, качаясь во все стороны в бурных вихрях, мечущихся вокруг него, корабль замер, паря в воздухе.
Казалось безумием думать, что какой-нибудь пилот сможет произвести здесь, в этих воющих дымных вихрях, подвесную посадку — самый сверхчеловеческий из всех пилотских подвигов. Но Стини сделал это! Играя на килевых и боковых дюзах, как на огненном органе, он несколько секунд держал корабль в равновесии».
Описанное не может осуществиться ни через сто, ни через двести лет. Человек, будь он самым выдающимся пилотом космических кораблей, слишком медлителен, чтобы воспринимать информацию о быстроменяющейся обстановке, перерабатывать ее и реагировать посредством «игры на килевых и боковых дюзах». Э. Гамильтон был бы значительно ближе к истине (но значительно менее эффектен!), если бы передал управление бортовому компьютеру, связанному с системой локации на гранатовых линиях задержки.
Такой компьютер рассылает во все стороны электромагнитные волны, которые отражаются от препятствий, возвращаются и улавливаются приемными устройствами. Одновременно ультразвуковые сигналы вводятся в пучок гранатовых стержней различной длины. Время пробега луча до препятствия и обратно должно совпасть с временем прохождения сигнала по одному из стержней, длина которого известна. Таким образом, расстояние до препятствия измеряется с точностью до одного метра в течение каких-то микросекунд (пилот за это время и моргнуть не успевает!). Располагая достоверной информацией об окружающей обстановке, бортовой компьютер маневрирует работающими двигателями, выбирая оптимальные режимы. Подвесная посадка проходит штатно, как говорят космонавты.