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

Как надежно закрепить телевизор на стене? Как надежно закрепить телевизор на стене?

Делимся секретами установки телевизора на стену

CHIP
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
The New Republic (США): смертоносное одиночество The New Republic (США): смертоносное одиночество

Кто такие одинокие люди, какова ключевая составляющая этого чувства и чем опасно

ИноСМИ
Почему после Лукашенко Белоруссия «уйдет» на Запад Почему после Лукашенко Белоруссия «уйдет» на Запад

У белорусов есть историческая альтернатива советской ностальгии

СНОБ
«Я изобрел формулу «музыка сочинена, аранжирована и исполнена Эннио Морриконе»: 6 фактов о великом итальянском композиторе «Я изобрел формулу «музыка сочинена, аранжирована и исполнена Эннио Морриконе»: 6 фактов о великом итальянском композиторе

Вспоминаем биографию Морриконе и рассказываем о его самых известных работах

Esquire
«Говори на камеру»: как выступать онлайн  и записывать видео без нервов «Говори на камеру»: как выступать онлайн  и записывать видео без нервов

Как разговаривать на видео, куда смотреть, что делать с руками

Psychologies
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
Несерьезная квартира Несерьезная квартира

Игорь Гулин об объединении APTART

Weekend
Кинотеатр «Художественный»: от Николая II до Владимира Путина Кинотеатр «Художественный»: от Николая II до Владимира Путина

Кинотеатр «Художественный» — спасибо, что живой.

GQ
Речь о краденом молоке Речь о краденом молоке

Василий Степанов о «Первой корове» Келли Рейхардт

Weekend
Почему Голливуд так любит ремейки? Почему Голливуд так любит ремейки?

Ваша ностальгия уже давно стала валютой

GQ
Астрономы впервые увидели исчезновение короны черной дыры Астрономы впервые увидели исчезновение короны черной дыры

Корона вокруг сверхмассивной черной дыры сначала исчезла, а потом восстановилась

N+1
Как быстро заснуть и не чувствовать себя разбито на следующий день: 9 верных советов Как быстро заснуть и не чувствовать себя разбито на следующий день: 9 верных советов

Наверняка тебе знакомо это состояние двухчасового рассматривания потолка

Playboy
Как ухаживать за жирной кожей Как ухаживать за жирной кожей

Объясняем, почему вам нужно выбросить мыло и забыть про скрабы

GQ
«Омоложивающие» стрижки и окрашивания: как подобрать себе прическу — гид «Омоложивающие» стрижки и окрашивания: как подобрать себе прическу — гид

Отличный способ выглядеть свежо – скорректировать овал лица с помощью прически

Cosmopolitan
13 странных вещей, которые любят женщины 13 странных вещей, которые любят женщины

Этот материал поможет тебе немного лучше понять женщин

Maxim
Как правильно отвечать на 25 каверзных женских фраз Как правильно отвечать на 25 каверзных женских фраз

Подарочный набор культовых женских фраз и типовых ответов на них

Maxim
Макароны с сыром Макароны с сыром

Вы знаете как сделать вкусную пасту в сырном соусе?

Weekend
Номера без флага: сколько стоят и как получить Номера без флага: сколько стоят и как получить

Правда и мифы о том, какие привилегии дает номерной знак без триколора

РБК
Правила жизни Кевина Бейкона Правила жизни Кевина Бейкона

Правила жизни актера Кевина Бейкона

Esquire
Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию

Как вырваться из омута отчаяния

Playboy
Неприкосновенный запас Неприкосновенный запас

Полная ревизия на случай повторения неприятной ситуации

GQ
Звезды в открытых браках: Уилл Смит, Тильда Суинтон и другие полигамные актеры Звезды в открытых браках: Уилл Смит, Тильда Суинтон и другие полигамные актеры

Некоторые пары договариваются, что в их браке найдется место и другим партнерам

Cosmopolitan
«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
Родителей не выбирают: звезды, выросшие в семьях преступников, – жуткие истории Родителей не выбирают: звезды, выросшие в семьях преступников, – жуткие истории

Звезды, чьи родители когда-то ступили не на ту дорожку

Cosmopolitan
Оживет такой парень: 8 типов живых мертвецов на случай зомби-апокалипсиса Оживет такой парень: 8 типов живых мертвецов на случай зомби-апокалипсиса

Пентагон разработал план действий на случай зомби-апокалипсиса

Esquire
9 трюков, которые сделают поцелуи приятнее (вам обоим понравится) 9 трюков, которые сделают поцелуи приятнее (вам обоим понравится)

Прокачай сладкий скилл!

Playboy
10 советов для интенсивного и яркого оргазма 10 советов для интенсивного и яркого оргазма

Оргазм кажется нам обязательным завершением любого сексуального акта

Psychologies
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
Чего я не знал, начиная бизнес: Марк Саневич, BestDoctor Чего я не знал, начиная бизнес: Марк Саневич, BestDoctor

Марк Саневич должен был лечить людей, а стал предпринимателем

Inc.
Открыть в приложении