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
Выстрел на орбите: что делают в космосе таинственные русские спутники Выстрел на орбите: что делают в космосе таинственные русские спутники

Что о таинственных спутниках серии «Космос»

Популярная механика
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
Портрет Солнца: что ученые узнали благодаря рекордно близким фотографиям светила Портрет Солнца: что ученые узнали благодаря рекордно близким фотографиям светила

Никогда раньше наше светило не наблюдали так близко

Forbes
Porsche 914: спорткар для бедных, или подстава от Volkswagen Porsche 914: спорткар для бедных, или подстава от Volkswagen

Единичный чудаковатый концепт кооперации Porshe и Volkswagen

Популярная механика
18 лучших фильмов про спорт, основанных на реальных событиях 18 лучших фильмов про спорт, основанных на реальных событиях

Мотивирующие и запоминающиеся фильмы о спорте

Playboy
Как задавать вопросы собеседнику Как задавать вопросы собеседнику

Отрывок из книги «Пошумим. Как делать хитовые подкасты»

СНОБ
Что не так с идеей «нанимать лучших специалистов» независимо от пола и есть ли женщины в Кремниевой долине Что не так с идеей «нанимать лучших специалистов» независимо от пола и есть ли женщины в Кремниевой долине

Отрывок из книги Кэролайн Крьядо Перес о гендерном неравенстве

Inc.
Галь Гадот. Обыкновенное чудо Галь Гадот. Обыкновенное чудо

После того как Галь Гадот сыграла в "Чудо-женщине", ее судьба резко изменилась

Караван историй
Артемий Леонтьев: Москва, Адонай! Артемий Леонтьев: Москва, Адонай!

Отрывок из второй части дилогии Артемия Леонтьева «Рай и Ад»

СНОБ
«Защищая Джейкоба»: Капитан Америка против всех «Защищая Джейкоба»: Капитан Америка против всех

Каково это — подозревать своего ребенка в самом страшном

Psychologies
Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью

Как справиться со своей ленью?

Playboy

Оксана Самойлова впервые высказалась о несостоявшемся разводе с рэпером Джиганом

Cosmopolitan
10 типов мужчин, которые отпугивают девушек на первом свидании 10 типов мужчин, которые отпугивают девушек на первом свидании

Многие мужчины слепы и в упор не видят свои недостатки

Maxim
9 неумолимых фактов о фильме «Терминатор 2: Судный день» 9 неумолимых фактов о фильме «Терминатор 2: Судный день»

Знал ли ты, что в фильме играла близняшка Линды Хэмилтон

Maxim
Кто такой социопат, и есть ли признаки социопатии у тебя? Кто такой социопат, и есть ли признаки социопатии у тебя?

В последнее время называть себя социопатом стало модно

Cosmopolitan
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
Пролежавшие 101 миллион лет на дне океана бактерии поели и размножились Пролежавшие 101 миллион лет на дне океана бактерии поели и размножились

На примере этих бактерий можно будет изучать эволюционные процессы

N+1
Холодная сварка: действительно ли это работает? Холодная сварка: действительно ли это работает?

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

CHIP
Оргазм во сне: как подарить себе эротическую фантазию? Оргазм во сне: как подарить себе эротическую фантазию?

Как можно дарить себе эротические сказки, где всегда будет счастливый конец?

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

Даже в королевских семьях встречаются «черные овцы»

Cosmopolitan
6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом 6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом

Доставай доску!

Playboy
Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия

Что приводит к эндотелиальной дисфункции сосудов?

N+1
Морские черепахи оказались плохими штурманами Морские черепахи оказались плохими штурманами

Дарвин был неправ, думая, что черепахи всегда безупречно находят нужный остров

N+1
Застрявшие миллиарды для обманутых дольщиков: Счетная палата сочла неэффективной господдержку покупателей жилья в недостроях Застрявшие миллиарды для обманутых дольщиков: Счетная палата сочла неэффективной господдержку покупателей жилья в недостроях

Фонд защиты прав дольщиков помог завершить возведение всего 3000 квартир

Forbes
«Америка не была готова к азиатскому герою»: вышел документальный фильм о Брюсе Ли «Будь водой». Правила жизни поговорил с его дочерью Шеннон Ли и режиссером ленты «Америка не была готова к азиатскому герою»: вышел документальный фильм о Брюсе Ли «Будь водой». Правила жизни поговорил с его дочерью Шеннон Ли и режиссером ленты

Правила жизни поговорил с Шеннон Ли и Бао Нгуйеном о наследии Брюса Ли

Правила жизни
Кромвель: диктатор-цареубийца Кромвель: диктатор-цареубийца

Путь от противника неограниченной королевской власти к режиму жёсткой деспотии

Дилетант
Игры нашего двора Игры нашего двора

Не знаешь, чем занять ребенка летом?

Лиза
Что будет производить smart city Что будет производить smart city

Из города ушло производство, но он по-прежнему понимается как завод

Weekend
Нарушения мозжечково-корковых путей связали с аутистическим поведением Нарушения мозжечково-корковых путей связали с аутистическим поведением

Нарушения двух путей вызывают асоциальное и повторяющееся поведения

N+1
Открыть в приложении