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

Эссенциализм Эссенциализм

Путь к простоте

kiozk originals
«Я поднимаюсь со дна»: Агата Муцениеце о жизни после развода с Павлом Прилучным «Я поднимаюсь со дна»: Агата Муцениеце о жизни после развода с Павлом Прилучным

Агата Муцениеце рассказала, как изменилась после расставания с Павлом Прилучным

Cosmopolitan
Ворочают миллионами: сколько зарабатывает десятка самых богатых русских звезд Ворочают миллионами: сколько зарабатывает десятка самых богатых русских звезд

Сколько зарабатывают и на что тратят деньги самые богатые русские звезды до 40?

Cosmopolitan
Польза и вред шоколада для здоровья мужчины: основные эффекты вкусного десерта Польза и вред шоколада для здоровья мужчины: основные эффекты вкусного десерта

Почему шоколад стоит добавить в стой рацион

Playboy
До жути прекрасны: 10 самых сексуальных кинозлодеек всех времен – кто они До жути прекрасны: 10 самых сексуальных кинозлодеек всех времен – кто они

10 сексуальных злодеек, завоевавших любовь вопреки своей дьявольской сущности

Cosmopolitan
Как Прага стала главным городом для «шпионских игр» Как Прага стала главным городом для «шпионских игр»

Почему Чехия не такое уж удивительное место для шпионских игр

СНОБ
Невидимый пол: как женщины живут в мире, где все спроектировано мужчинами и для мужчин Невидимый пол: как женщины живут в мире, где все спроектировано мужчинами и для мужчин

Почти все в нашем мире спроектировано с учетом пользователя-мужчины

Forbes
Девушка дня: вокалистка Blondie Дебби Харри Девушка дня: вокалистка Blondie Дебби Харри

Вокалистка Blondie, знойный женский символ 70-х, модель и немножечко актриса

Maxim
Как создатель полицейского сериала может стать миллиардером в эпоху протестов против силовиков Как создатель полицейского сериала может стать миллиардером в эпоху протестов против силовиков

Сериал «Закон и порядок» стал одной из самых прибыльных телевизионных франшиз

Forbes
Как работает эффект иллюзии правды Как работает эффект иллюзии правды

Отрывок из книги «Анатомия заблуждений, или Большая книга критического мышления»

СНОБ
Игры разума Игры разума

Как мирно существовать с родными под одной крышей?

AD
Животные и математика: до скольки умеют считать колибри Животные и математика: до скольки умеют считать колибри

Какими математическими способностями обладают колибри?

Популярная механика
Повреждение гиппокампа не нарушило когнитивные функции макак-резусов Повреждение гиппокампа не нарушило когнитивные функции макак-резусов

Возможно, необходимо пересмотреть роль гиппокампа и других структур мозга

N+1
Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза

Dominion Energy превращается в гиганта возобновляемой энергетики

Forbes
Планета у дачи Планета у дачи

О параллельном мире дач и о том, как его отражала архитектура

AD
25 бронебойных советов по ухаживанию 25 бронебойных советов по ухаживанию

Самые эффективные способы добиться расположения понравившейся тебе барышни

Maxim
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
Китайцы обманом увеличили численность редких крачек Китайцы обманом увеличили численность редких крачек

Китайские орнитологи успешно применили метод социального привлечения

N+1
Отрывок из книги Ивана Охлобыстина «Дом Солнца» Отрывок из книги Ивана Охлобыстина «Дом Солнца»

Повесть Ивана Охлобыстина о запретной любви

СНОБ
Елена Камбурова. Берегите нас, поэтов Елена Камбурова. Берегите нас, поэтов

«Вы хотите, чтобы и у нас случилась Пражская весна?!»

Караван историй
Почему весь мир в XXI веке безнадежно отстал от Запада Почему весь мир в XXI веке безнадежно отстал от Запада

Абсолютные экономические лидеры в обозримом будущем

СНОБ
Как я делал Как я делал

Повар Рома Редман о том, как открывал свой канал на YouTube

Bones
Жить одним мгновением. Как одна неудачная операция открыла ученым механизмы нашей памяти Жить одним мгновением. Как одна неудачная операция открыла ученым механизмы нашей памяти

Отрывок из книги «Это мой конёк»

Forbes
«Молодых игроков нужно бросать в огонь»: президент КХЛ Алексей Морозов — о спорте после пандемии «Молодых игроков нужно бросать в огонь»: президент КХЛ Алексей Морозов — о спорте после пандемии

Президент КХЛ о начале нового сезона и будущем большого хоккея

Forbes
Новая этика в открытом космосе Новая этика в открытом космосе

Василий Корецкий о «Крови машин»

Weekend
Медики назвали состояния, когда нельзя садиться за руль. Подробности Медики назвали состояния, когда нельзя садиться за руль. Подробности

При каких состояниях не стоит управлять автомобилем?

РБК
Идеальный исполнитель. Почему ребенок не должен быть послушным Идеальный исполнитель. Почему ребенок не должен быть послушным

Послушный ребенок — это очень удобно

Forbes
Людмила Хитяева. Вечная оптимистка Людмила Хитяева. Вечная оптимистка

Актриса Людмила Хитяева о счастье, оптимизме, семье и работе

Караван историй
«Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года» «Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года»

Отрывок из книги Сергея Чупринина, посвященный событиям октября 1962 года

N+1
Все просто бесит! Все просто бесит!

Раздражает абсолютно всё. Почему так происходит и как это исправить?

Лиза
Открыть в приложении