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

От От

Обойти вниманием эти исторические фильмы просто преступление

Популярная механика
Колибри запомнили порядковый номер цветков Колибри запомнили порядковый номер цветков

Охристые колибри умеют определять порядковый номер искусственных цветков

N+1
Домашняя магия Домашняя магия

7 способов сделать из маленькой квартиры большую

Лиза
Наше время Наше время

Актриса Марина Александрова: о своих близких и зачем дома вигвам

Домашний Очаг
Первая курица Первая курица

Самый распространенный вид домашней птицы обрел историческую родину

Огонёк
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
ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР

ЛиАЗ-667 - такой же символ эпохи, как автомат с газировкой

Популярная механика
Лион Измайлов. Без шуток Лион Измайлов. Без шуток

Лион Измайлов о диссертации, раннем браке и дружбе с Михаилом Задорновым

Караван историй
Ответ неверный Ответ неверный

Ты узнала об измене. Как теперь с этим жить?

Cosmopolitan
Помнить о будущем: как устроена память и зачем наш мозг строит планы Помнить о будущем: как устроена память и зачем наш мозг строит планы

Отрывок из книги «Это мой конек: Наука запоминания и забывания»

РБК
Спорт без вреда Спорт без вреда

Что нужно знать о спорте, чтобы не навредить себе

Лиза
«Сейчас нет героев» «Сейчас нет героев»

Актриса Ангелина Стречина о субличностях и об отношениях с родителями

OK!
Жертвы домашнего насилия среди звезд: истории Рианны, Жасмин и других девушек Жертвы домашнего насилия среди звезд: истории Рианны, Жасмин и других девушек

Самые шокирующие истории знаменитостей, о которых они не побоялись рассказать

Cosmopolitan
Я делаю, что хочу ...и наслаждаюсь этим! Я делаю, что хочу ...и наслаждаюсь этим!

Ольга Бузова достигла того уровня свободы, когда она живет так, как хочет

Playboy
Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун

Бобби практически повторила трагическую судьбу своей легендарной матери

Cosmopolitan
Неприступные: старые и новые стратегии привлечения партнера Неприступные: старые и новые стратегии привлечения партнера

Как распознать, что с нами играют, и что такие игры говорят о человеке?

Psychologies
«Это как кошек пасти». Ведущий телепередачи «Разрушители легенд» Джейми Хайнеман о работе с творческими людьми «Это как кошек пасти». Ведущий телепередачи «Разрушители легенд» Джейми Хайнеман о работе с творческими людьми

Как работать с творческими людьми и почему нужно изучать то, что не нравится

Forbes
Алексей Шевченков: Алексей Шевченков:

Интервью с заслуженным артистом Алексеем Шевченковым

Караван историй
Анатолий Казаков: «Главное — быть честным с самим собой» Анатолий Казаков: «Главное — быть честным с самим собой»

Если станешь поваром, по крайней мере всегда будешь сыт

Bones
Как ездили в СССР: ограничения скорости, штрафы и дырки в правах Как ездили в СССР: ограничения скорости, штрафы и дырки в правах

Сто лет назад в российских городах существовали смешные лимиты скорости

РБК
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
Как кроссовки превратились в золотую жилу Как кроссовки превратились в золотую жилу

В какой именно момент спортивная обувь стала аналогом it-bags

GQ
Что происходит с твоим телом, когда ты используешь темный режим смартфона: мнение экспертов Что происходит с твоим телом, когда ты используешь темный режим смартфона: мнение экспертов

Правда ли темный режим смартфона полезнее стандартного мода?

Playboy
Королевы и фавориты Королевы и фавориты

Как сохраняют свою молодость хозяйки косметологических клиник

Glamour
Не совершай их больше! 7 самых распространенных ошибок в уходе за волосами Не совершай их больше! 7 самых распространенных ошибок в уходе за волосами

Каждый день мы, того не зная, совершаем массу ошибок и портим наши локоны

Cosmopolitan
Фильмы про мистику на основе реальных событий: 15 загадочных картин Фильмы про мистику на основе реальных событий: 15 загадочных картин

Истина где-то рядом?

Playboy
Расстаться мирно: 20 лайфхаков для тех, кто разводится Расстаться мирно: 20 лайфхаков для тех, кто разводится

Расставание — нелегкое испытание для обоих супругов, особенно если есть дети

Psychologies
Виртуальная нереальность Виртуальная нереальность

Все оттенки VR-индустрии

Популярная механика
Ненастоящий царь Ненастоящий царь

В отечественной традиции свергнутый правитель воспринимается как слабый

Дилетант
Как я делал Как я делал

Повар Рома Редман о том, как открывал свой канал на YouTube

Bones
Открыть в приложении