Технологии, разработанные для военных задач, продвигают фундаментальную науку

Популярная механикаНаука

Как война помогает науке: боевая астрономия

На протяжении тысячелетий многие научные достижения человечества первым делом применялись в военных областях. Но в последние сто лет наблюдается и обратная тенденция: технологии, разработанные для сугубо военных задач, расширяют наши знания об окружающем мире и значительно продвигают вперед фундаментальную науку.

Алексей Левин

e62f58269d0d97f64407ea8272271f36.jpg

История связей между военными ведомствами и фундаментальной наукой началась в годы Первой мировой войны и набрала силу во время Второй мировой. Ядерная физика, гидродинамика и радиохимия серьезно продвинулись благодаря созданию атомного оружия, прогрессу радиофизики способствовала разработка радиолокаторов, а потребности оборонки в вычислительных алгоритмах, компьютерах и твердотельной электронике привели к быстрому развитию информационных технологий.

Но есть вещи и менее известные. Военный пирог оказался весьма питательным и для наук о Вселенной. Расширение наблюдательной базы астрономии за счет использования всех диапазонов электромагнитного спектра, повышение разрешающей способности гигантских оптических телескопов с помощью лазерной техники, создание систем связи с космическими аппаратами — все эти достижения использовали военные технологии или хотя бы частично — военное финансирование.

В инфракрасных лучах

Выход астрономии за рамки оптических наблюдений начался с освоения инфракрасного диапазона. Первым был англичанин Чарльз Пиацци Смит, который в 1856 году с помощью термопары зарегистрировал тепловое излучение Луны. В 1878 году американский астроном и физик Сэмюэл Пирпонт Лэнгли изобрел другой детектор, регистрирующий изменения электрического сопротивления платиновой пластинки под действием теплового потока. Прибор Лэнгли, который он назвал болометром, различал перепады температур порядка стотысячной доли градуса. С его помощью астрономы измерили тепловое излучение Солнца, Юпитера и Сатурна, а затем и самых ярких звезд — Веги и Арктура. Впрочем, сенсоры на термопарах тоже не остались без дела. В 1915 году сотрудник американского Национального бюро стандартов Уильям Кобленц настолько повысил их чувствительность, что смог детектировать ИК-излучение более сотни светил нашей Галактики. В 1920-е годы американские астрономы, прежде всего Сет Николсон и Эдисон Петтит, приступили к первому систематическому инфракрасному мониторингу ночного неба.

Однако прогресс ИК-астрономии в течение всей первой половины XX века сдерживался весьма ограниченными возможностями приборов. Металлические болометры и термопары просто недостаточно чувствительны для регистрации сверхслабого тепла далеких звезд и туманностей. К тому же они не обладают спектральной селективностью (это означает, что их показания зависят от дозы поглощенной тепловой энергии излучения, но не от его частотного состава). Этим бедам могли помочь полупроводниковые приборы, но их тогда не существовало.

8ee8ebc3f30bc4bb932b01f13977d970.jpg
Космические обсерватории, создание которых стало возможным в том числе благодаря успехам ракетной техники и различных военных систем, существенно расширили возможности астрономии. На картинке — центр нашего Млечного Пути, как его видят космические телескопы различных диапазонов. Инфракрасный Spitzer (показано красным) видит облака космической пыли, Hubble в ближнем ИК (желтым) — области активного звездообразования, а рентгеновский телескоп Chandra (синим) — газ, разогретый до очень высоких температур при взрывах звезд или падении (аккреции) на сверхмассивные черные дыры.

И вот здесь астрономия получила помощь от военных. В 1932 году аспирант физического факультета Берлинского университета Эдгар Вальтер Кучнер стал изучать изменение электрического сопротивления кристаллов сульфида свинца (PbS) под воздействием теплового излучения (это свойство называется фотопроводимостью). Уже через год он получил финансирование от военного министерства, которое заинтересовалось возможностью применения этого эффекта в приборах ночного видения. В 1937 году Кучнер возглавил разработку инфракрасных систем для германских ВВС, которыми занималась фирма Electroacustic в Киле. В 1947 году Кучнер эмигрировал в США, где сначала работал в лабораториях ВМФ, а потом в аэрокосмической корпорации Lockheed. Инфракрасными системами наведения для самолетов и ракет на базе сульфида свинца и сульфида таллия занимались и другие немецкие фирмы, в частности AEG и Carl Zeiss. После войны информация об этих разработках попала в Америку.

87a239e1a7d7c93e108921c33c489e32.jpg
Земная атмосфера имеет несколько довольно узких «окон прозрачности», так что с поверхности Земли можно увидеть совсем немногое (по астрономическим меркам). Усилия военных сделали возможным не только выведение научной аппаратуры в космос, но и серьезно повлияли на становление радиоастрономии (которая работает как раз в одном из «окон прозрачности»).

Аналогичные программы в 1940-е годы осуществлялись также в США и Британии. Подобно немецким проектам, все они были сильно засекречены. После войны в США были созданы новые полупроводниковые детекторы инфракрасного излучения с использованием селенида и теллурида свинца и антимонида индия; в британских лабораториях были разработаны детекторы на базе соединения ртути, теллура и кадмия. Уже в середине 1950-х такие детекторы появились в системах наведения американских ракет класса «воздух-воздух» Sidewinder, которые разрабатывались с 1946 года.

Осенью 1945 года о полупроводниковых детекторах ИК-диапазона узнал перебравшийся в США голландский астроном Джерард Койпер (тот самый, в честь которого назван «пояс» далеких спутников Солнца, обращающихся за орбитой Плутона). Эту информацию он извлек из бесед с немецкими учеными, которых допрашивали американские военные. Койпер связался с физиком из Северо-Западного университета Робертом Кэшманом, который с 1941 года разрабатывал такие детекторы в США, и они договорились о совместном запуске программы наблюдений звезд и планет в ИК-диапазоне в техасской обсерватории Макдональд. Эта программа и стала первой ласточкой в области ИК-астрономии на базе полупроводниковых детекторов. В Англии подобные наблюдения вскоре начал Питер Фелгетт, который в военные годы тоже участвовал в создании детекторов на основе сульфида свинца.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Объемное пространство плоских декораций Объемное пространство плоских декораций

Как использование LED-экранов перевернуло процесс создания кино с ног на голову

Популярная механика
Новый альбом Cream Soda – лучший психоделический трип в вашей жизни Новый альбом Cream Soda – лучший психоделический трип в вашей жизни

Дима Нова: «Мы хотим, чтобы люди знали – не нужно бояться экспериментировать».

GQ
Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова

Попытки узнать правду об убийстве Пола Хлебникова обречены на провал

Forbes
Роберт де Ниро, Шон Коннери, Аль Пачино - самые сексуальные звездные дедушки Роберт де Ниро, Шон Коннери, Аль Пачино - самые сексуальные звездные дедушки

Разве можно назвать этих парней дедушками?

Cosmopolitan
«В современной экономике ценность имеют только люди». Интервью с создателями маркетплейса, где можно продать свое время или купить чужое «В современной экономике ценность имеют только люди». Интервью с создателями маркетплейса, где можно продать свое время или купить чужое

Кирилл Горюнов и Влас Лезин запустили в США маркетплейс Human IPO

Inc.
Палеонтологи разглядели цвета мезозойских насекомых из янтаря Палеонтологи разглядели цвета мезозойских насекомых из янтаря

99 миллионов лет назад некоторые осы, мухи и жуки были сине-зелеными

N+1
Как Йозеф Менгеле — «Ангел смерти из Освенцима», ставивший эксперименты над людьми — избежал наказания (отрывок из книги) Как Йозеф Менгеле — «Ангел смерти из Освенцима», ставивший эксперименты над людьми — избежал наказания (отрывок из книги)

Сын Менгеле, нашедший его в Бразилии, задает ему страшные вопросы

Esquire
Правила жизни Евы Грин Правила жизни Евы Грин

Правила жизни французской актрисы Евы Грин

Esquire
Искать единственную Искать единственную

Думаешь, ты нашел свою Единственную?

Playboy
В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия

Ученые получили полупроводник, который можно использовать в силовой электронике

Популярная механика
6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом 6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом

Доставай доску!

Playboy
Как увеличить системный раздел диска в Windows 10 Как увеличить системный раздел диска в Windows 10

Что делать, если у вас заканчивается память в системном разделе Windows 10?

CHIP
Кто стоит за Джессикой Рэббит: судьбы женщин, которые создали культовый образ Кто стоит за Джессикой Рэббит: судьбы женщин, которые создали культовый образ

Джессика — единственный вымышленный персонаж, появившийся на обложке Playboy

Cosmopolitan
Фокус удался Фокус удался

Елена Акимова отреставрировала и оформила старинный дом под Веной

AD
Выстрел через континент Выстрел через континент

Испытательный полигон «Кура»: записки очевидца

Популярная механика
Правила жизни Тома Стоппарда Правила жизни Тома Стоппарда

Правила жизни драматурга Тома Стоппарда

Esquire
Равноправие и уважение: почему многие девушки стремятся выйти за иностранца Равноправие и уважение: почему многие девушки стремятся выйти за иностранца

Чего же мы ищем в браке с мужчиной другой ментальности?

Cosmopolitan
Неандертальцы вернули людям тысячи древних генов Неандертальцы вернули людям тысячи древних генов

Часть «неандертальского наследия» — это ДНК древних африканских сапиенсов

N+1
Письмо телу Письмо телу

Как заметить свое тело и начать строить с ним отношения

Seasons of life
Как задавать вопросы собеседнику Как задавать вопросы собеседнику

Отрывок из книги «Пошумим. Как делать хитовые подкасты»

СНОБ
20 секретов счастливой жизни 20 секретов счастливой жизни

Как можно тренировать способность быть счастливым и что в этом поможет?

Psychologies
Что мешает вам быть здоровой и счастливой? Что мешает вам быть здоровой и счастливой?

Можно ли быть здоровой и счастливой в амбициях и скоростях мегаполисов

Домашний Очаг
Отношения с грибами оказались главным фактором роста корней Отношения с грибами оказались главным фактором роста корней

Растение выбирает, самому добывать минералы или отдать эту задачу мицелию гриба

N+1
В северном Казахстане обнаружили следы ранней верховой езды Бронзового века В северном Казахстане обнаружили следы ранней верховой езды Бронзового века

В Казахстане лошади были одомашнены в начале второго тысячелетия до нашей эры

N+1
8 вопросов, которые нужно задать девушке на первом свидании, по мнению адвокатов по разводам 8 вопросов, которые нужно задать девушке на первом свидании, по мнению адвокатов по разводам

Начинать думать о том, как избежать развода, можно уже на первом свидании

Maxim
Показ на Красной площади и 500 патентов: что нужно знать о легендарном дизайнере Пьере Кардене (и его роли в развитии моды в России) Показ на Красной площади и 500 патентов: что нужно знать о легендарном дизайнере Пьере Кардене (и его роли в развитии моды в России)

Краткая памятка о «королем лицензирования» Пьере Кардене

Esquire
Едем на пикник Едем на пикник

Что делать, если нет дачи, уехать в отпуск невозможно, а отдохнуть хочется

Лиза
Чья бы корова… Чья бы корова…

За последние десять лет потребление мяса в России возросло в два раза

Bones
Парный выход Парный выход

Как российские селебрити проводят время со своими детьми

Grazia
Изменчивые родинки Изменчивые родинки

Проверь: не опасна ли твоя родинка?

Лиза
Открыть в приложении