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

Как надежно закрепить телевизор на стене? Как надежно закрепить телевизор на стене?

Делимся секретами установки телевизора на стену

CHIP
Правила жизни Филипа Сеймура Хоффмана Правила жизни Филипа Сеймура Хоффмана

Актер, умер 2 февраля 2014 года в возрасте 46 лет

Esquire
Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке

Мы привыкли думать, что селекция направлена на улучшение качеств животных

Популярная механика
Парный выход: 10 самых незабываемых парных выходов звезд Парный выход: 10 самых незабываемых парных выходов звезд

Считается, что у влюбленных пар даже стиль со временем становится похожим

Cosmopolitan
«Наколдованная» ширма не дала пятилеткам списать «Наколдованная» ширма не дала пятилеткам списать

Такой эффект ученые назвали «моральным барьером»

N+1
Беги, Форест, беги: 6 лучших марафонцев царства животных Беги, Форест, беги: 6 лучших марафонцев царства животных

Шестерка самых быстрых животных на земле

Популярная механика
#пронауку: что такое лукизм и как он влияет на оценку окружающих #пронауку: что такое лукизм и как он влияет на оценку окружающих

Почему некоторые автоматически судят о личности по физической красоте?

РБК
Лицо из инстаграма: как мечтают выглядеть женщины поколения Z Лицо из инстаграма: как мечтают выглядеть женщины поколения Z

Поколение Z ворвалось в бьюти-индустрию и задает новые правила

Forbes
Маркус Шимитцу: «Ферментация — способ донести до людей настоящую еду» Маркус Шимитцу: «Ферментация — способ донести до людей настоящую еду»

Почему ферментация так популярна? Рассказывает шеф-повар Маркус Шимитцу

Bones
Проверь себя: 5 типичных ошибок пользователей Android Проверь себя: 5 типичных ошибок пользователей Android

Какие опасные ошибки типичны для многих пользователей Андроид?

CHIP
Павел Дуров обвинил Apple в обмане пользователей и разработчиков Павел Дуров обвинил Apple в обмане пользователей и разработчиков

7 мифов, которые Apple использует для обоснования налога в 30% для разработчиков

Inc.
Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня

Коко Шанель вошла в историю не только как модельер

Cosmopolitan
Четвероногое счастье: любовь питомцев лечит от стресса Четвероногое счастье: любовь питомцев лечит от стресса

Собаки, кошки, морские свинки... Домашние питомцы дарят нам радость

Psychologies
В растениях нашли скопления амилоида В растениях нашли скопления амилоида

В семенах гороха посевного обнаружены амилоидоподобные скопления запасных белков

N+1
В окрестности Солнца обнаружен массив звезд родом из другой галактики В окрестности Солнца обнаружен массив звезд родом из другой галактики

Обнаружено неизвестное ранее инородное скопление звезд в Млечном Пути

Популярная механика
APPLE: от первого компьютера до первого триллиона APPLE: от первого компьютера до первого триллиона

Esquire восстановил хронологию становления детища Стива Джобса

Esquire
Снимки растений в открытом космосе: безумное творчество Азумы Макото Снимки растений в открытом космосе: безумное творчество Азумы Макото

Как растительные композиции японского флориста путешествуют по миру

Популярная механика
Как продать ручку на собеседовании: пример продажи, который будет полезен каждому Как продать ручку на собеседовании: пример продажи, который будет полезен каждому

Советы, которые будут полезны тем, кто претендует на позицию менеджера

Playboy
Голуби и вороны-свистуны лишились сна из-за городского освещения Голуби и вороны-свистуны лишились сна из-за городского освещения

Ночное освещение нарушило структуру и продолжительность сна у двух видов птиц

N+1
Правила жизни Алексея Пажитнова Правила жизни Алексея Пажитнова

Правила жизни создателя игры «Тетрис» Алексея Пажитнова

Esquire
«Работа в модельном бизнесе лишает уверенности в себе» «Работа в модельном бизнесе лишает уверенности в себе»

Принято считать, что работа моделью подтверждает девушке: она хороша собой

Psychologies
Scientific American (США): космический полет, устремленный к звездам — и растянутый на несколько поколений Scientific American (США): космический полет, устремленный к звездам — и растянутый на несколько поколений

Этот проект может стать нашим первым целенаправленным шагом из Солнечной системы

ИноСМИ
Морские черепахи оказались плохими штурманами Морские черепахи оказались плохими штурманами

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

N+1
Что читать в отпуске: главные книжные новинки этого лета Что читать в отпуске: главные книжные новинки этого лета

Лучшие книжные новинки для летнего чтения

Forbes
Зеркало души: как понять все о человеке, посмотрев ему в глаза Зеркало души: как понять все о человеке, посмотрев ему в глаза

Форма, разрез и цвет глаз служат четким отражением характера своего обладателя

Cosmopolitan
«На дне». Премьера «На дне». Премьера

Были бы тогда соцсети, однозначно запустили бы флешмоб «Я/МЫ Горький»

Дилетант
Мне все равно, где писать Мне все равно, где писать

Интервью с писателем Борисом Акуниным

СНОБ
Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии

Чем питаться и как готовить пищу, чтобы не допускать нехватки железа

Psychologies
Неспособность осознать ошибку помешала нарциссам научиться на опыте Неспособность осознать ошибку помешала нарциссам научиться на опыте

Люди с нарциссизмом не учатся на своих ошибках

N+1
Правила жизни Константина Богомолова Правила жизни Константина Богомолова

Театральный режиссер, Москва, 45 лет

Esquire
Открыть в приложении