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

Я в кризисе Я в кризисе

Психологи о детских кризисах года, трех и семи лет

Домашний Очаг
Ненастоящий царь Ненастоящий царь

В отечественной традиции свергнутый правитель воспринимается как слабый

Дилетант
На природу с комфортом: что такое глэмпинг и почему это идеальный вид отдыха в 2020 году На природу с комфортом: что такое глэмпинг и почему это идеальный вид отдыха в 2020 году

Отдых на природе в комфортных условиях

Esquire
RFID-метки помогли автоматизировать сбор снимков для распознавания птиц RFID-метки помогли автоматизировать сбор снимков для распознавания птиц

Птиц очень удобно распознавать по спинке — с точностью выше 90 процентов

N+1
Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии

Чем питаться и как готовить пищу, чтобы не допускать нехватки железа

Psychologies
Какой радар-детектор выбрать для города и путешествий? Какой радар-детектор выбрать для города и путешествий?

Чем отличаются радар-детекторы и как их правильно выбирать

CHIP
12 способов преодолеть лень и выучить иностранный язык 12 способов преодолеть лень и выучить иностранный язык

Лень учить иностранные языки? Значит, вы выбрали неправильный подход

Psychologies
«Для него компания — дело всей жизни»: как бывший сенатор воюет с миллиардерами из списка Forbes за свой бизнес «Для него компания — дело всей жизни»: как бывший сенатор воюет с миллиардерами из списка Forbes за свой бизнес

Компания Petropavlovsk переживает третий с 2017 года корпоративный конфликт

Forbes
Почему христиане выступают за музей в Святой Софии Почему христиане выступают за музей в Святой Софии

Решение вернуть статус мечети собору Святой Софии вызвало бурю протестов

СНОБ
Наука и жизнь 1890: Фтористый этилъ Наука и жизнь 1890: Фтористый этилъ

Зачем понадобилось описывать свойства недавно синтезированного соединения?

Наука и жизнь
Пол Маккартни о создании песни Beautiful Night: «Годы – это чертовски эмоциональная штука» Пол Маккартни о создании песни Beautiful Night: «Годы – это чертовски эмоциональная штука»

Легендарный певец рассказывает о треке из альбома Flaming Pie

GQ
Муки выбора: антисоветы Муки выбора: антисоветы

Иногда трудно сказать, что сложнее — наличие выбора или его отсутствие

Psychologies
Последняя хозяйка усадьбы Горки Последняя хозяйка усадьбы Горки

Зинаида Григорьевна Морозова выложила огромную сумму за усадьбу Горки

Караван историй
Очки в твою пользу Очки в твою пользу

Учимся правильно подбирать очки

Лиза
Если в детстве ваши чувства игнорировали: восстанавливаем контакт с собой Если в детстве ваши чувства игнорировали: восстанавливаем контакт с собой

Игнорирование детских переживаний приводит к серьезным психологическим травмам

Psychologies
Крыланы нашли короткий путь к дому при помощи когнитивной карты Крыланы нашли короткий путь к дому при помощи когнитивной карты

Крыланы срезали свой путь маршрутом, по которому до этого никогда не летали

N+1
Тишина строгого режима: зачем люди добровольно отправляются в корейскую тюрьму Тишина строгого режима: зачем люди добровольно отправляются в корейскую тюрьму

Отрывок из книги Карла Чайки о значении тишины в нашей жизни

Forbes
Там, где стены Там, где стены

Как соединить деревенский быт и традиции с гастрономическими экспериментами

Seasons of life
Лукоморье и еще 6 сказочных стран, которые существовали на самом деле Лукоморье и еще 6 сказочных стран, которые существовали на самом деле

Эти страны из сказок и летописей существовали в реальности

Maxim
Риз Уизерспун. Блондинка вне закона Риз Уизерспун. Блондинка вне закона

Возможно, в сутках Риз Уизерспун не менее тридцати шести часов

Караван историй
Освещение мегаполисов почти лишило голубей сна Освещение мегаполисов почти лишило голубей сна

Искусственное освещение в городах значительно нарушило структуру сна у голубей

Популярная механика
Отрывок из книги Ивана Охлобыстина «Дом Солнца» Отрывок из книги Ивана Охлобыстина «Дом Солнца»

Повесть Ивана Охлобыстина о запретной любви

СНОБ
Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России

Наставницы, воспитавшие звезд в разных видах спорта

Forbes
«Цивилизация запахов. XVI — начало XIX века» «Цивилизация запахов. XVI — начало XIX века»

Отрывок из книги Робер Мюшембле о восприятиях запаха

N+1
«Русский Bloomberg» на YouTube: что смотреть в интернете частному инвестору «Русский Bloomberg» на YouTube: что смотреть в интернете частному инвестору

Тематика инвестиций и финансов на русскоязычном YouTube стала заметным явлением

Forbes
Почему женщина не хочет детей, и что делать мужчине? Основные причины и советы Почему женщина не хочет детей, и что делать мужчине? Основные причины и советы

Что делать, если девушка не хочет детей, а ты всегда мечтал о ребенке?

Playboy
Правила жизни Арнольда Шварценеггера Правила жизни Арнольда Шварценеггера

Правила жизни актера и политика Арнольда Шварценеггера

Esquire
«Сейчас нет героев» «Сейчас нет героев»

Актриса Ангелина Стречина о субличностях и об отношениях с родителями

OK!
В Ленобласти найдены шведские редуты времен Северной войны В Ленобласти найдены шведские редуты времен Северной войны

Результаты раскопок на месте, где произошло одно из сражений Северной войны

Популярная механика
Правда ли, что ругань уменьшает боль: неожиданная польза мата Правда ли, что ругань уменьшает боль: неожиданная польза мата

Почему крепкое словцо иногда может быть лучше таблетки ибупрофена

Популярная механика
Открыть в приложении