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

Павел Волчков: «Ваш холодильник будет заказывать вам еду по вашему индивидуальному графику питания» Павел Волчков: «Ваш холодильник будет заказывать вам еду по вашему индивидуальному графику питания»

Человек-генетик о том, что будущее – в персонализации всего

Maxim
Я, мой муж и его любовница: история нашего карантина Я, мой муж и его любовница: история нашего карантина

Часто мы не слышим или неверно интерпретируем слова и намерения друг друга

Psychologies
Миротворец-империалист Миротворец-империалист

Весь период правления Никита Сергеевич отчаянно боролся за мир

Дилетант
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
Заметки тролля. Почему в соцсетях люди становятся хамами и как им противостоять Заметки тролля. Почему в соцсетях люди становятся хамами и как им противостоять

Об одном из «подвидов» возмутителей сетевого спокойствия — тролле по незнанию

Forbes
История премии Bad Sex in Fiction Award: кто и за что получал награду за худшее описание секса в литературе История премии Bad Sex in Fiction Award: кто и за что получал награду за худшее описание секса в литературе

Почему неуклюжая сцена секса еще не значит, что роман плохой?

Esquire
Физики собрали 128-кубитный чип на фотонной интегральной схеме Физики собрали 128-кубитный чип на фотонной интегральной схеме

Изготовлен 128-кубитный чип — наиболее крупное на сегодня устройство такого типа

N+1
Почему женщины лгут о своей сексуальной жизни Почему женщины лгут о своей сексуальной жизни

Кто из нас не врал нежелательному собеседнику о наличии партнера

Psychologies
Как я делал Как я делал

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

Bones
Павел Дуров обвинил Apple в обмане пользователей и разработчиков Павел Дуров обвинил Apple в обмане пользователей и разработчиков

7 мифов, которые Apple использует для обоснования налога в 30% для разработчиков

Inc.
Выбирай по душе Выбирай по душе

В чем секрет популярности курортов Краснодарского края?

Лиза
Топ-10 любопытных фактов об одном из лучших драматических сериалов «Это мы» Топ-10 любопытных фактов об одном из лучших драматических сериалов «Это мы»

«Это мы» — одна из самых сильных драматических историй

Playboy
Море дома Море дома

Как выглядеть отдохнувшей и загорелой без отпуска на побережье?

Лиза
«Пытался сбросить меня с 14 этажа»: Юлия Паршута об ужасах жизни с насильником «Пытался сбросить меня с 14 этажа»: Юлия Паршута об ужасах жизни с насильником

Юлия Паршута прошла через отношения с абьюзером

Cosmopolitan
Секс-бомба с дислексией и жена миллиардера: неожиданные факты о Сальме Хайек Секс-бомба с дислексией и жена миллиардера: неожиданные факты о Сальме Хайек

Сальма Хайек — из тех актрис, которые упорно работают над карьерой

Cosmopolitan
Лия Ахеджакова: Лия Ахеджакова:

Знаем ли мы Лию Ахеджакову?

Караван историй
«Злые» хакеры на свободе: кто и зачем взломал сервисы компании Garmin «Злые» хакеры на свободе: кто и зачем взломал сервисы компании Garmin

В разработке вируса для Garmin подозревают российских хакеров

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
Положительный баланс Положительный баланс

Как победить психологию бедности?

Лиза
Славы много, денег мало: почему авторы видео в TikTok переходят на другие платформы Славы много, денег мало: почему авторы видео в TikTok переходят на другие платформы

У TikTok нет системы монетизации, бренды не понимают, как на ней продвигаться

VC.RU
Принять неизбежное: как это помогает найти выход Принять неизбежное: как это помогает найти выход

Признать горькую правду многим невыносимо трудно

Psychologies
15 лучших фильмов на Netflix, которые идут не больше 90 минут 15 лучших фильмов на Netflix, которые идут не больше 90 минут

Классика от Орсона Уэллса, документальные фильмы и фильмы Дэвида Кроненберга

Esquire
«Дегтярев совершил фатальные ошибки»: как новый глава Хабаровского края еще больше разозлил жителей и что ему теперь делать «Дегтярев совершил фатальные ошибки»: как новый глава Хабаровского края еще больше разозлил жителей и что ему теперь делать

Михаил Дегтярев совершил «фатальные ошибки» после назначения

Forbes
«Я не умею делать это»: Кристина Асмус рассказала о своей вредной привычке «Я не умею делать это»: Кристина Асмус рассказала о своей вредной привычке

Кристина Асмус назвала 10 необычных фактов о себе

Cosmopolitan
Отрывок их книги Дмитрия Бавильского «Красная точка» Отрывок их книги Дмитрия Бавильского «Красная точка»

Первые главы романа Дмитрия Бавильского «Красная точка»

СНОБ
Может ли Тиндер спасти от развода? Может ли Тиндер спасти от развода?

Может ли неверность, о которой не догадывается партнер, спасти отношения?

Psychologies
Коллекция марок: 23 истории о 23 самых известных брендах Коллекция марок: 23 истории о 23 самых известных брендах

Мы решили поближе познакомить тебя с самыми знаменитыми брендами

Maxim
10 уроков стиля от Одри Хепберн: каким правилам следовала икона стиля XX века 10 уроков стиля от Одри Хепберн: каким правилам следовала икона стиля XX века

О красоте прекрасной Одри Хепберн можно говорить часами

Cosmopolitan
Холодная сварка: действительно ли это работает? Холодная сварка: действительно ли это работает?

Говорят, что холодная сварка соединяет любой материал. Действительно ли это так?

CHIP
Отключение нейронов таламуса заставило мышей-наркоманов забыть про морфин Отключение нейронов таламуса заставило мышей-наркоманов забыть про морфин

Ученые нашли новый способ лечения зависимостей

N+1
Открыть в приложении