Когда на кухне раскаляется сковорода, рука чувствует жар ещё до прикосновения — это инфракрасное излучение, невидимое глазу, но ощутимое кожей. Солнечный телескоп улавливает похожее невидимое тепло, только исходящее от звезды, а не от плиты. Прибор под названием HATS ловит излучение в терагерцовом диапазоне — это область спектра между инфракрасным светом и микроволнами, которую раньше почти не изучали из-за технических трудностей. Сердце прибора — ячейка Голея: крошечная камера с газом, который, поглощая излучение, нагревается, расширяется и двигает зеркальце. Это движение и регистрируется как сигнал.

Но сигнал от Солнца слаб и теряется в шуме — случайных колебаниях детектора и фоновом излучении. Чтобы выделить его, перед приёмником ставят вращающийся диск с прорезями — модулятор, который прерывает луч 20 раз в секунду. Сигнал превращается в мерцание с известной частотой, и его обрабатывают математически: вырезают всё, что не совпадает с этой частотой. Авторы сравнили два подхода. Первый — подгонка синусоиды, то есть подбор идеальной волны, которая лучше всего описывает данные. Второй — быстрое преобразование Фурье, алгоритм, раскладывающий сигнал на частоты, с шестью разными «окнами» — фильтрами, которые по-разному сглаживают края обрабатываемого фрагмента, чтобы уменьшить искажения. Лучше всех сработало окно Хэмминга: ошибка составила всего 15,48, а калибровочный коэффициент — 10,32 милливольта на каждый градус Кельвина. Это значит, что по напряжению на выходе детектора можно точно восстановить температуру источника.

Точность калибровки важна не только для Солнца. Тот же принцип модуляции и фильтрации пригодится на заводах, где нужно бесконтактно мерить температуру расплавленного металла, или в приборах, следящих за водяным паром в атмосфере. А в медицине терагерцовые лучи обещают безопасный способ заглянуть под кожу без рентгена — ведь они не ионизируют ткани, а лишь слегка нагревают их. Так что маленький градусник для звезды помогает строить большие инструменты для Земли.