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

7 обычных продуктов, которые могут серьезно навредить 7 обычных продуктов, которые могут серьезно навредить

Какие из спутников обыденной жизни могут представлять серьезную опасность

Популярная механика
Переходы состояний активности мозга связали с появлением новых мыслей Переходы состояний активности мозга связали с появлением новых мыслей

Нейробиологи посчитали, что в день у человека сменяется более шести тысяч мслей

N+1
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
Зомби на дне: что превращает обитателей океана в «живых мертвецов» Зомби на дне: что превращает обитателей океана в «живых мертвецов»

Среди морских звезд распространяется убийственная эпидемия

Популярная механика
Как фермер из Владимирской области стал одним из крупнейших поставщиков Lay’s и зарабатывает на картошке больше 400 млн рублей в год Как фермер из Владимирской области стал одним из крупнейших поставщиков Lay’s и зарабатывает на картошке больше 400 млн рублей в год

Андрей Синицын начал картофельный бизнес еще в 90-х

Forbes
Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия

Что приводит к эндотелиальной дисфункции сосудов?

N+1
«Это провал тактики Кремля»: чего ждать после субботней акции протеста в Хабаровске «Это провал тактики Кремля»: чего ждать после субботней акции протеста в Хабаровске

Власти оказались в непростой, но не безвыходной ситуации

Forbes
Кто такие майнд-коучи и зачем нужно тренировать мозг Кто такие майнд-коучи и зачем нужно тренировать мозг

Что такое майнд-фитнес и почему прокачивать мозг полезно

РБК
«Говорят, я копирую Стива Джобса во всём»: история создателя китайских смартфонов Smartisan Ло Юнхао «Говорят, я копирую Стива Джобса во всём»: история создателя китайских смартфонов Smartisan Ло Юнхао

Ло Юнхао не раз сравнивал свою компанию с Apple

VC.RU
17 фильмов, в которых известные актеры снялись со своими детьми (или родителями) 17 фильмов, в которых известные актеры снялись со своими детьми (или родителями)

Тот случай, когда папа взял с собой на работу…

Maxim
Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов

Потепление сделало болота источниками эмиссии парниковых газов

N+1
6 ошибок в выборе кроссовок, которые ты совершаешь — как их избежать? 6 ошибок в выборе кроссовок, которые ты совершаешь — как их избежать?

Далеко не во всех кроссовках ты будешь чувствовать себя комфортно

Cosmopolitan
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
Перовскиты помогут дешево и эффективно получить водород из воды Перовскиты помогут дешево и эффективно получить водород из воды

Ученые объединили фотоэлектрохимический и фотовольтаический преобразователи

N+1
Nautilus (США): когда ваш мозг влюблен Nautilus (США): когда ваш мозг влюблен

Антрополог Хелен Фишер рассказывает нам о биологии любви

ИноСМИ
Из-за глобального потепления суркам стало легче выжить летом и труднее зимой Из-за глобального потепления суркам стало легче выжить летом и труднее зимой

Одни и те же виды могут по-разному реагировать на климатические изменения

N+1
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
1930-е: советская технология говорящей бумаги 1930-е: советская технология говорящей бумаги

Поистине революционная альтернатива патефону!

Популярная механика
Профессия — ретушер: кто стоит за идеальными фото российских звезд Профессия — ретушер: кто стоит за идеальными фото российских звезд

Почему инфлюэнсеры никогда не смогут отказаться от фотошопа?

РБК
Как зумеры меняют бьюти-индустрию и понятие маскулинности: 5 главных трендов Как зумеры меняют бьюти-индустрию и понятие маскулинности: 5 главных трендов

Пять подходов к бьюти-рутине, в которых однозначно стоит брать с зумеров пример

Esquire
Эжен и ребята Эжен и ребята

Дом в пригороде Парижа, где живет семья с тремя детьми

Seasons of life
Лофтус Холл: самый известный в Ирландии дом с привидениями Лофтус Холл: самый известный в Ирландии дом с привидениями

По местным приданиям, привидения в доме появились после визита самого дьявола

Maxim
Пример для подражания: Вера Полозкова Пример для подражания: Вера Полозкова

Вера Полозкова – о страхе перед публикой и писательском ремесле

Cosmopolitan
Соли пиперидиния повысили стабильность перовскитных солнечных батарей Соли пиперидиния повысили стабильность перовскитных солнечных батарей

Солнечные элементы сохранили 95 процентов эффективности после 1000 часов работы

N+1
Почему игру The Last of Us: Part II одновременно воспевают и ненавидят Почему игру The Last of Us: Part II одновременно воспевают и ненавидят

Игра The Last of Us: Part II возьмет вас за шиворот

GQ
10 мужчин, которые добились успеха в зрелом возрасте 10 мужчин, которые добились успеха в зрелом возрасте

От Ван Гога до Джона Хэмма — все эти мужчины стали знаменитыми после 30 лет

Esquire
30 главных мужских разочарований в жизни 30 главных мужских разочарований в жизни

Некоторые вещи при ближайшем рассмотрении куда хуже, чем казались издалека

Maxim
Ученые обнаружили в космосе загадочный объект и странный свет Ученые обнаружили в космосе загадочный объект и странный свет

Явления, которые помогут разгадать некоторые фундаментальные загадки Вселенной

Популярная механика
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.
«Отец отнял у меня уверенность в себе как в женщине» «Отец отнял у меня уверенность в себе как в женщине»

Считается, что отношения с отцом во многом определяют женскую судьбу

Psychologies
Открыть в приложении