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

Чтобы отличить инфракрасную характеристику летящей к президентскому дворцу ракеты от инфракрасной характеристики безобидного небесного тела, генералу нужна карта неба. Генерал обеспечивает финансирование. Астрофизик обеспечивает карту. В то время как открытие гамма-всплесков было непрогнозированным побочным продуктом рутинной работы военной разведки, полноразмерные инфракрасные карты неба были заранее запланированным результатом инициированной военными работы по обеспечению разведки необходимым ей инструментом. В информационной справке, составленной ВВС, об этом говорится так:

Защита от баллистических ракет – важная задача. Для ее решения необходимо разработать технологии регистрации и отслеживания тактических и стратегических баллистических ракет от момента их запуска до перехвата. <���…> Эффективное отслеживание холодных и тусклых целей в ИК-спектральном диапазоне требует умения отличать ИК-характеристику цели от фона, на котором цель наблюдается. Проблема заключается в том, что фон может маскировать или имитировать цель. Поэтому ключевой технической задачей является измерение и моделирование всего возможного спектра фонов, в частности фонов высокой сложности, и проектирование на основе этого систем ИК-сенсоров, максимизирующих возможность идентификации цели.

Эта проблема не ограничивается инфракрасным диапазоном. Любое измерение, каким бы способом оно ни выполнялось, всегда связано с риском спутать полезный сигнал с фоновым шумом. Мы все знаем, что такое шум в буквальном смысле этого слова. В тихом помещении вы можете обращаться к любимому нежным шепотом, и каждое слово будет понятно, в то время как на шумной вечеринке в переполненной комнате вам придется почти кричать, чтобы вас услышали и поняли, – ваше высказывание было зарегистрировано. В понятие «шум» входит любой нежелательный сигнал, который искажает измерение полезной информации.

Когда исследования инфракрасных лучей только начинались, большинство ученых полагало, что тепловое излучение и видимый свет представляют собой независимые физические сущности. Однако в 1835 году Андре-Мари Ампер опубликовал заметку, в которой предлагал считать и то и другое результатом «вибраций». Первые ИК-детекторы представляли собой усовершенствованные версии термометра, приспособленные для непритязательных демонстраций, таких как измерение тепловой характеристики коровы, находящейся на расстоянии в четверть мили от измерителя. Но летом 1878 года, когда само слово «инфракрасный» еще не было придумано и открывший инфракрасное излучение Уильям Гершель пользовался термином «тепловые лучи», безымянный комментатор журнала Scientific American описал дерзкое предложение Томаса Альвы Эдисона произвести обзор неба в поисках невидимых источников тепла. Для того чтобы выполнить такой обзор, изобретенный Эдисоном теплочувствительный астрономический прибор тазиметр предполагалось установить на большом телескопе и исследовать с его помощью «части неба, представляющиеся пустыми»:

Доселе наука не дала нам никакого намека на возможность исследовать огромные и таинственные внешние области пространства, в которых не только никогда не регистрировалось видимое световое излучение, но ничто не указывает на саму возможность такой регистрации когда-либо в будущем, даже с наиболее дальнозоркими и чувствительными оптическими приспособлениями. Но теперь появилась надежда расширить наше положительное знание на области пространства столь отдаленные, что даже свет иссякает и теряется прежде, чем преодолеет эти громадные расстояния. <���…> И если в какой-либо точке этого пустого пространства тазиметр отмечает возрастание температуры и делает это неизменно, законным выводом будет, что наш инструмент находится в области действия небесного тела, либо несветящегося, либо столь удаленного, что оно оказывается вне зоны видимости нашего телескопа. <���…> Возможно также, что таким способом мы обогатимся знанием об огромном множестве более близких к нам тел – погасших солнц или слабо отражающих планет, – неизвестных ныне, ибо они не испускают света [308].

Перенесемся теперь обратно в США времен холодной войны. Повсюду установлены баллистические ракеты. Уже выполнены широкоохватные фотографические обозрения неба, но в инфракрасных волнах еще ничего не сделано. И в 1963 году ВВС создает в своих исследовательских лабораториях отделение физики инфракрасных лучей: начинаются работы по программе «Инфракрасный фон неба».