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

Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Идеальный макияж в домашних условиях: простые правила Идеальный макияж в домашних условиях: простые правила

Как самой подчеркнуть свою красоту, не обращаясь к профессиональному визажисту?

Cosmopolitan
В чем секрет сверхвыносливости верблюдов В чем секрет сверхвыносливости верблюдов

Что есть у верблюдов, чего не хватает людям и многим другим животным?

СНОБ
Химия и пол Химия и пол

Ксения Рождественская об «Опасном элементе» Марджан Сатрапи

Weekend
Зачем они расстались? Красивые звездные парочки, по которым мы скучаем Зачем они расстались? Красивые звездные парочки, по которым мы скучаем

Парочки, о расставании которых многие до сих пор сожалеют

Cosmopolitan
APPLE: от первого компьютера до первого триллиона APPLE: от первого компьютера до первого триллиона

Esquire восстановил хронологию становления детища Стива Джобса

Esquire
Одна вокруг света: отпустите меня в Гималаи, и я останусь там навсегда Одна вокруг света: отпустите меня в Гималаи, и я останусь там навсегда

77-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Русского осетра скрестили с американским веслоносом Русского осетра скрестили с американским веслоносом

Венгерским ученым удалось получить жизнеспособные гибриды осетров и веслоносов

N+1
Самый короткий путь на Килиманджаро, лучший рассвет в саванне и ночь на дне моря: 7 причин поехать в Танзанию Самый короткий путь на Килиманджаро, лучший рассвет в саванне и ночь на дне моря: 7 причин поехать в Танзанию

Что можно успеть сделать в Танзании этим летом

Forbes
«Дарвинизм в XXI веке» «Дарвинизм в XXI веке»

Отрывок из книги Бориса Жукова о современном состоянии теории эволюции

N+1
Выстрел на орбите: что делают в космосе таинственные русские спутники Выстрел на орбите: что делают в космосе таинственные русские спутники

Что о таинственных спутниках серии «Космос»

Популярная механика
Почему Дэвид Бекхэм так любит часы Tudor? Почему Дэвид Бекхэм так любит часы Tudor?

Ищем истоки часовой дружбы между Дэвидом Бекхэм и брендом Tudor

GQ
«Баба-слесарь и человек-жиза»: как блогеры «из народа» набирают миллионы просмотров и зарабатывают десятки тысяч рублей в TikTok «Баба-слесарь и человек-жиза»: как блогеры «из народа» набирают миллионы просмотров и зарабатывают десятки тысяч рублей в TikTok

Почему популярны блогеры, передающие ощущение реальной жизни?

Forbes
Вместо некролога: Конституция России 1993-2020 Вместо некролога: Конституция России 1993-2020

Краткие, но яркие итоги жизни «ельцинская» конституции 1993 года

Forbes
Жить в угоду другим или быть «плохой» и счастливой? Жить в угоду другим или быть «плохой» и счастливой?

Нужно ли всегда быть покладистой и помогать другим

Psychologies
Укусы кольчатых червяг оказались ядовитыми Укусы кольчатых червяг оказались ядовитыми

У кольчатых червяг из Южной Америки обнаружили ядовитые железы на обеих челюстях

N+1
Побои, измены и страшная месть: всё о скандальном разводе Деппа и Херд Побои, измены и страшная месть: всё о скандальном разводе Деппа и Херд

Джонни Депп и Эмбер Херд продолжают выяснять отношения в суде

Cosmopolitan
8 классических картин с курильщиками, которые пока еще чудом не запретил Минздрав 8 классических картин с курильщиками, которые пока еще чудом не запретил Минздрав

Ван Гог! Пикассо! Мане!

Maxim
Ванны с морской солью: как правильно их «готовить» Ванны с морской солью: как правильно их «готовить»

Рассказываем, как устроить море в своей ванне

Psychologies
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
Не только «Рик и Морти»: почему мультсериалы для взрослых захватили онлайн-платформы Не только «Рик и Морти»: почему мультсериалы для взрослых захватили онлайн-платформы

Анимационные сериалы давно создаются не только для детей

Forbes
«12 стульев» не по-русски, или Ильф и Петров в иностранном кино «12 стульев» не по-русски, или Ильф и Петров в иностранном кино

Эксперты насчитывают от 13 до 16 экранизаций книги «Двенадцать стульев»

Maxim
Александр Макогон. Счастливый билет Александр Макогон. Счастливый билет

Актер Александр Макогон: «Я не собирался участвовать в продолжении "Ищейки"»

Караван историй
7 трюков в воспитании 7 трюков в воспитании

Эти простые способы помогут тебе стать идеальной мамой для своего ребенка

Лиза
От «Мулан» до «Доктора Лизы»: 10 фильмов о женщинах, на которые стоит идти после открытия кинотеатров От «Мулан» до «Доктора Лизы»: 10 фильмов о женщинах, на которые стоит идти после открытия кинотеатров

10 кино-новинок с сильными и яркими героинями, которые заслуживают внимания

Forbes
Что такое зависимость и как она нас подчиняет Что такое зависимость и как она нас подчиняет

Она может начаться с «маленькой радости» и привести к большой катастрофе

Psychologies
Травмоприношение Травмоприношение

Василий Корецкий о «Нимани» как наследнице Тарковского и Лакана

Weekend
Обувь протеста: как кроссовки стали важной частью акций против расизма в США (и целью мародеров) Обувь протеста: как кроссовки стали важной частью акций против расизма в США (и целью мародеров)

Америку захлестнула волна протестов после убийства Джорджа Флойда

Esquire
Население Земли начнет снижаться с 2050 года Население Земли начнет снижаться с 2050 года

После 2050 года население Земли пойдет на спад

Популярная механика
Как Синди Шерман стала иконой современного искусства просто фотографируя себя Как Синди Шерман стала иконой современного искусства просто фотографируя себя

Синди Шерман в любом случае стала бы звездой

GQ
Открыть в приложении