На кухне, когда сковорода раскаляется, рука чувствует жар ещё до прикосновения. Солнечный телескоп улавливает похожее невидимое тепло — только исходящее от звезды, а не от плиты. Прибор под названием HATS ловит излучение в терагерцовом диапазоне, которое раньше почти не изучали из-за технических трудностей. Его сердце — ячейка Голея, крошечная камера с газом, который расширяется от тепла и двигает зеркальце.
Чтобы выделить слабый сигнал из шума, перед приёмником ставят вращающийся диск с прорезями — он прерывает луч 20 раз в секунду. Сигнал превращается в мерцание, и его обрабатывают математически. Авторы сравнили два подхода: подгонку синусоиды и быстрое преобразование Фурье с шестью разными «окнами» — фильтрами, которые по-разному сглаживают края сигнала. Лучше всех сработало окно Хэмминга: ошибка составила всего 15,48, а калибровочный коэффициент — 10,32 милливольта на каждый градус Кельвина.
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. Так что маленький градусник для звезды помогает строить большие инструменты для Земли.
Ячейка Голея была изобретена в 1947 году для военных тепловизоров и до сих пор используется в терагерцовых детекторах благодаря простоте и чувствительности.
В сериале «Звёздный путь» медицинский трикодер сканирует тело бесконтактно — терагерцовые сенсоры, подобные откалиброванному здесь, приближают такие устройства к реальности.