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

Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Правила жизни Евгения Евтушенко Правила жизни Евгения Евтушенко

Поэт, скончался 1 апреля 2017 года в возрасте 84 лет, Талса, Оклахома

Esquire
Неупорядоченный нанослой обеспечил сплаву со сверхрешеточной структурой ковкость и термостойкость Неупорядоченный нанослой обеспечил сплаву со сверхрешеточной структурой ковкость и термостойкость

Китайские ученые создали сплав со сверхрешеточной структурой

N+1
8 неожиданно интересных фантастических фильмов снятых в Латинской Америке 8 неожиданно интересных фантастических фильмов снятых в Латинской Америке

Иногда у пришельцев барахлит навигатор и они промахиваются мимо Голливуда!

Maxim
«Сейчас все будет дешеветь — офисы, сервисы, таланты. Самое время создать стартап» «Сейчас все будет дешеветь — офисы, сервисы, таланты. Самое время создать стартап»

Ованнес Авоян, PicsArt — о плюсах кризиса и возвращении офлайна

Inc.
«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
Нейрофизиолог, которая верила в магию мозга: чем известна Наталья Бехтерева Нейрофизиолог, которая верила в магию мозга: чем известна Наталья Бехтерева

Вспоминаем биографию советского и российского нейрофизиолога Натальи Бехтеревой

Esquire
Руль как опция: что такое Руль как опция: что такое

Почему еще нет ни одного беспилотного автомобиля

Популярная механика
La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю? La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю?

Сколько яиц можно есть и как рекомендуют их употреблять?

ИноСМИ
Население Земли начнет снижаться с 2050 года Население Земли начнет снижаться с 2050 года

После 2050 года население Земли пойдет на спад

Популярная механика
Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза Как $10 млрд от Баффета помогут энергетикам из США получать миллионы кубометров газа из навоза

Dominion Energy превращается в гиганта возобновляемой энергетики

Forbes
«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
Что делать, когда все раздражает. Советы психолога Что делать, когда все раздражает. Советы психолога

Повышенная раздражительность может сигнализировать о нерешенных проблемах

РБК
«Если весело тебе одному, что-то здесь не так». Дизайнер Рон Арад о дорогих стульях, хороших клиентах и ценности искусства «Если весело тебе одному, что-то здесь не так». Дизайнер Рон Арад о дорогих стульях, хороших клиентах и ценности искусства

Интервью с британским дизайнером-бунтарем и архитектором Роном Арадом

Forbes
Здоровый минимализм: как избавиться от лишних вещей и ни о чем не пожалеть Здоровый минимализм: как избавиться от лишних вещей и ни о чем не пожалеть

Поможет ли метод Мари Кондо сделать ваш дом счастливым и свободным?

Forbes
«Мой акционер — это Путин»: Венедиктов и другие журналисты о кризисе российских медиа «Мой акционер — это Путин»: Венедиктов и другие журналисты о кризисе российских медиа

Журналисты о том, что происходит в российских СМИ и есть ли шанс что-то изменить

Forbes
Пять книжных штампов, которые нам ужасно надоели Пять книжных штампов, которые нам ужасно надоели

Какие стереотипы о женщинах и отношениях кочуют из книги в книгу

Cosmopolitan
Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают

Эффективные приемы, помогающие бросить курить раз и навсегда

Playboy
4 автомобильных бренда, которые исчезли (или рискуют исчезнуть) на наших глазах 4 автомобильных бренда, которые исчезли (или рискуют исчезнуть) на наших глазах

Автомобили, по которым мы не будем скучать

Maxim
Играют все! Играют все!

Время устроить семейный турнир по настольным играм. Выбирай на свой вкус

Лиза
Мох спрятался от климата пустыни Мохаве под полупрозрачными кусками кварца Мох спрятался от климата пустыни Мохаве под полупрозрачными кусками кварца

Микроубежища для тех видов мхов, которым местный климат плохо подходит

N+1
Ведро позора: 8 немецких автомобилей, которые не оправдали надежд Ведро позора: 8 немецких автомобилей, которые не оправдали надежд

В древней Спарте таких сбрасывали со скалы…

Maxim
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
Купи! Купи! Купи! Купи! Купи! Купи!

Как объяснить ребенку, почему вы не можете прямо сейчас купить именно эту вещь

Домашний Очаг
Секретный автопарк: 10 легендарных машин спецслужб СССР Секретный автопарк: 10 легендарных машин спецслужб СССР

Немецкий мотоцикл для НКВД, советский пикап и другие авто силовых структур СССР

РБК
Траур, кровь и расписание: все правила путешествий королевской семьи Траур, кровь и расписание: все правила путешествий королевской семьи

Как путешествует британская королевская семья

Cosmopolitan
Как выбрать SSD накопитель для компьютера или ноутбука Как выбрать SSD накопитель для компьютера или ноутбука

SSD для компьютера - вполне рациональный выбор

CHIP
Когнитивный диссонанс Кремля: чем хабаровский протест опасен для власти Когнитивный диссонанс Кремля: чем хабаровский протест опасен для власти

Чтобы справится с хабаровским протестом, Кремлю придется переступать через себя

Forbes
Все включено: как интернет изменил наш способ думать, жить и познавать мир Все включено: как интернет изменил наш способ думать, жить и познавать мир

Как пользование интернетом заставляет человеческий мозг работать по-новому

Esquire
Липиды в окаменевших фекалиях подтвердили заселение Америки людьми до Кловис Липиды в окаменевших фекалиях подтвердили заселение Америки людьми до Кловис

Кто из Homo sapiens первым достиг Северной Америки?

N+1
Открыть в приложении