Нил Тайсон - На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии

Хотя ученые к этому времени уже понимали, что определенные характеристики поверхности фюзеляжа могут позволить самолету избежать пеленгации радаром, математический аппарат, необходимый для построения работающей физической теории дифракции, еще не существовал. Его и разработал Петр Уфимцев, автор упомянутой монографии 1962 года. Этой книге, в первое десятилетие холодной войны остававшейся в неизвестности, суждено было стать «розеттским камнем», совершившим прорыв в стелс-технологии, «технологии невидимости». Высказанные в ней идеи привели к созданию не только стелс-истребителя «Локхид F-117A», но позже и элегантного нортроповского стелс-бомбардировщика В-2, фюзеляж которого вместо множества граней состоит из непрерывно изгибающихся криволинейных поверхностей. Различия между этими подходами связаны просто-напросто с разницей в вычислительных мощностях, существовавших во время создания одной и другой модели, с различиями между компьютерами 1970-х и 1980-х – последние были в сто раз мощнее [293]. Если бы Бэтмен летал на «бомбардировщике-невидимке», его «Бэтапланом» был бы В-2.

___________________

Уже более полувека в военном деле большая часть излучения регистрируется вне области видимого света. Столь же долго регистрируют космические явления на различных длинах электромагнитных волн и астрофизики, изобретая для этого все новые и новые приемники. В сентябре 2015 года к арсеналу их наблюдательных методов добавился еще один: регистрация гравитационных волн. Эти сигналы, обнаруженные коллаборацией LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), представляют собой экзотическую «рябь» на ткани пространства-времени, порожденную действием гравитации, и не имеют отношения к свету. Но при этом гравитационные волны, распространяющиеся сквозь Вселенную, так ослабляются к тому времени, как достигают Земли, что, вероятно, пройдет еще много лет – может быть, столетия или тысячелетия, – прежде чем гравитационная астрофизика приведет к рождению новой военной техники.

В наше время большинство астрофизических сенсаций обязано своим появлением именно детекторам, работающим в невидимых частях спектра: от крайне низкочастотных, низкоэнергетических радиоволн с длиной волны в несколько сот миль до крайне высокочастотных и высокоэнергетических гамма-лучей с длиной волны в квадриллионные доли сантиметра. Хотите увидеть гигантский звездный поток на расстоянии в 76 000 световых лет от Земли, состоящий из звезд, в несколько миллионов раз более слабых, чем самые слабые светила, различимые невооруженным глазом? Это можно сделать с помощью принадлежащего NASA инфракрасного космического телескопа Спицера. А как насчет внезапной вспышки гамма-лучей, произошедшей в галактике, отстоящей от нас на расстоянии в 7,6 миллиарда световых лет и гораздо более древней, чем сама Земля? Эту вспышку можно «увидеть», используя гамма-телескоп VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) в Аризоне, а подтверждает данные космический гамма-телескоп NASA «Ферми». Посмотреть на галактику, находящуюся почти в 10 миллиардах световых лет от Земли, с массой в 400 триллионов раз больше массы Солнца? Воспользуйтесь данными космической обсерватории ESA «ХММ-Ньютон» и рентгеновской космической обсерватории NASA «Чандра», и вы сможете определить ее массу.

Астрофизики сегодня видят Вселенную неизмеримо более сложной, чем она представлялась Ньютону или Гершелю. Некоторые объекты, как, например, «звездные ясли», области звездообразования, ослепительно сияют в инфракрасных лучах, но остаются почти полностью темными в видимом диапазоне. Не видим мы и космического микроволнового фона. И все же, несмотря на то что с тех пор, как закончилась Вторая мировая война, на невидимых волнах уже сделано множество удивительных открытий, все еще преподносят нам сюрпризы и приемники видимого диапазона. В 2016 году астрофизики, работавшие на космическом телескопе Хаббла, объявили, что обнаружили на расстоянии в 13,4 миллиарда световых лет от Земли самую далекую из всех когда-либо регистрировавшихся галактик. Звезды в ней должны были состоять только из водорода, гелия и малого количества лития, потому что никаких других атомов тогда еще не существовало: ни углерода, ни азота, ни железа, ни кремния и, конечно, ни серебра, ни золота.

У каждой полосы излучения свои трудности детектирования. Земная атмосфера прозрачна в видимой части спектра, почему мы и видим Солнце, но для ультрафиолетового излучения она в основном непрозрачна. Облака непрозрачны для видимого света, но почти полностью прозрачны для инфракрасного. Мы не можем видеть сквозь кирпичные стены, а для микроволновых лучей эти стены прозрачны – именно поэтому мы можем разговаривать по сотовому телефону, находясь в помещении. Люди прозрачны для радиоволн. Стекло прозрачно для видимого света. Вы скажете, что кирпичная стенка непрозрачна, но астрофизик спросит: для какой длины волны? Еще астрофизик спросит: какова ее кривая пропускания? То есть какая часть света на данной длине волны проходит через данную среду без поглощения?

Возьмем микроволны, живущие своей довольно низконергетической жизнью в длинноволновой части электромагнитного спектра. Они имеют длину от миллиметра до примерно 30 сантиметров. Всего около половины микроволнового излучения от объекта, расположенного вне земной атмосферы, доходит до находящегося на Земле телескопа. Куда девается другая половина? Поглощается атмосферным водяным паром. Вот потому-то астрофизики, работающие в микроволновом диапазоне, размещают свои наземные телескопы в пустынях, лучше – высокогорных, выше облаков. Одно такое место на нашей планете, где к услугам астрофизиков и очень низкая влажность, и большая высота, – это пустыня Атакама, высокогорное плато в Андских горах на севере Чили. В Атакаме выпадает всего несколько миллиметров дождя в год (во всяком случае, так было до климатических причуд 2015 года, когда здесь случались ливневые паводки и цвели темно-розовые цветы) – это самая сухая пустыня на Земле и к тому же расположенная на такой высоте, что большая часть облаков, а значит, большая часть атмосферной воды остается внизу. Ничего удивительного нет в том, что самый мощный в мире наземный микроволновой телескоп ALMA находится именно здесь.

Если вы построите кривую пропускания микроволн земной атмосферой, вы увидите резкий рост прозрачности – «окно» между длинами волн 18 и 21 сантиметр. На обоих концах этой узкой полосы прозрачности радиоастрономы фиксируют отчетливое излучение атомов вездесущего элемента Вселенной – водорода (Н) и содержащих его молекул гидроксила (ОН). Эту полосу прозвали «водопоем» – на Земле так называют места, где во множестве собираются дикие животные, чтобы вдоволь попить и поваляться в лужах. Можно предполагать, что, если инопланетяне знают о нашем существовании и хотят связаться с нами, им, скорее всего, тоже известно о поглощающих свойствах воды на разных длинах волн. Поэтому, если они и вправду разумны, они могут воспользоваться «дырой» в атмосфере и попытаться войти с нами в контакт именно на этой частоте микроволнового излучения [294].