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

«Неформальная история итальянской спортивной одежды»: C.P. Company отмечают 50-летний юбилей выходом книги-монографии «Неформальная история итальянской спортивной одежды»: C.P. Company отмечают 50-летний юбилей выходом книги-монографии

Виртуальное путешествие по истории итальянской спортивной одежды

Esquire
«Мы всех обошли» «Мы всех обошли»

Глава ОСК — о перспективных технологиях в судостроении

Эксперт
Точка компромисса. Как мать и дочь придумали платформу, которая учит очень разных людей работать вместе Точка компромисса. Как мать и дочь придумали платформу, которая учит очень разных людей работать вместе

Платформа, помогающая людям понимать и принимать коллег

Forbes
Оскандалились! Родственники королевских особ, которые опозорили монархов Оскандалились! Родственники королевских особ, которые опозорили монархов

Даже в королевских семьях встречаются «черные овцы»

Cosmopolitan
Новая историческая разобщенность Новая историческая разобщенность

Чем опасно возвращение идеи коллективной ответственности

Огонёк
Людмила Хитяева. Вечная оптимистка Людмила Хитяева. Вечная оптимистка

Актриса Людмила Хитяева о счастье, оптимизме, семье и работе

Караван историй
Несносные кумиры Несносные кумиры

Почему в Германии Маркс и Бисмарк более спорные фигуры, чем Тельман?

Огонёк
1001 способ рассказать партнеру о своих сексуальных фантазиях 1001 способ рассказать партнеру о своих сексуальных фантазиях

Нужно ли делиться с партнером самым сокровенным?

Psychologies
Автомобили и водители, которых боятся страховые. Секретный отчет Автомобили и водители, которых боятся страховые. Секретный отчет

Почему каршеринг чаще всего попадает в аварии и при чем здесь хип-хоп

РБК
В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия

Ученые получили полупроводник, который можно использовать в силовой электронике

Популярная механика
Мал, да удал: 7 малоизвестных фактов о Ватикане Мал, да удал: 7 малоизвестных фактов о Ватикане

Семь занятных фактов о карликовом государстве Ватикан

Популярная механика
Можно я вас обниму? Можно я вас обниму?

Интервью с театральным режиссером и создателем «Театра вкуса» Юрой Макеевым

Seasons of life
Карту запахов нашли в пириформной коре Карту запахов нашли в пириформной коре

Карта запахов определяется и в обонятельных луковицах, и в пириформной коре

N+1
Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка» Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка»

Задача антарктического вездехода — согреть любой ценой

Maxim
Как проснуться за 1 минуту Как проснуться за 1 минуту

Вам наверняка хорошо известно, как важно правильно выстроить свое утро

Inc.
Дворники на экспорт Дворники на экспорт

Стала ли Украина ближе к Европе

Огонёк
Большое Никитское отступление Большое Никитское отступление

Знаменитая усадьба в центре Москвы может превратиться в большую стройку

Огонёк
Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана

Ими оказались плотоптериды, ныне вымершие родственники олушей

N+1
Усиленный режим: какой станет Россия при новой Конституции Усиленный режим: какой станет Россия при новой Конституции

Принятие поправок к Конституции может повлечь за собой радикальные перемены

Forbes
7 лайфхаков для бегунов 7 лайфхаков для бегунов

7 лайфхаков, которое помогут тебе апгрейдить беговые навыки

Maxim
К 2040 году в окружающей среде будет находиться больше миллиарда тонн пластиковых отходов К 2040 году в окружающей среде будет находиться больше миллиарда тонн пластиковых отходов

Пластиковое загрязнение остается одной из самых серьезных проблем человечества

National Geographic
25 коротких советов для всех закоулков квартиры 25 коротких советов для всех закоулков квартиры

Вся вековая мудрость в двух-трех предложениях

Maxim
«Пугало, которое грозит наказанием за каждое напечатанное слово» «Пугало, которое грозит наказанием за каждое напечатанное слово»

Свидетельства и документы «мрачного семилетия»

Полка
Монофелиты: сколько у Христа воль Монофелиты: сколько у Христа воль

Что такое монофелитство?

Weekend
Свободу Бритни Спирс! Что случилось с певицей, и почему она просит о помощи Свободу Бритни Спирс! Что случилось с певицей, и почему она просит о помощи

Бритни Спирс вот уже на протяжении 12 лет находится под опекой своего отца

Cosmopolitan
Исторические кадры высадки на Луну улучшили с помощью нейросети: видео Исторические кадры высадки на Луну улучшили с помощью нейросети: видео

Серия роликов с улучшенным качеством посвящена миссиям «Аполлон»

National Geographic
Смотрится дорого, держится долго — 10 вариантов модного педикюра Смотрится дорого, держится долго — 10 вариантов модного педикюра

Никакого неона, страз и рисуночков! Лучшие варианты педикюра

Cosmopolitan
Как раздеть девушку догола так, чтобы ей понравилось: 12 дельных советов Как раздеть девушку догола так, чтобы ей понравилось: 12 дельных советов

А ты умеешь делать это правильно?

Playboy
Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова

Попытки узнать правду об убийстве Пола Хлебникова обречены на провал

Forbes
Как нас обманывают на распродажах: 8 опасностей которые тебя поджидают на sale Как нас обманывают на распродажах: 8 опасностей которые тебя поджидают на sale

Сезонная распродажа таит в себе немало подводных камней.

Cosmopolitan
Открыть в приложении