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

и океанских течений не соблюдает ни национальных границ, ни прав собственности. То же самое относилось бы и к тысячам хаотически рассеянных в пространстве смертоносных орбитальных осколков, которые образовались бы в результате атаки на спутник. Обитатели Земли больше не могут рассчитывать, что им удастся выжить в виде сборища разрозненных племен, каждое из которых заботится только о своих членах. Весь мир стал одним огромным племенем.

В тот же день, когда Обама выступал в ООН, журнал Nature опубликовал мрачные новости о резком ускорении таяния ледяного щита в Антарктике и Гренландии в 2003–2007 годах по сравнению с предыдущим десятилетием. Британские климатологи пришли к такому выводу на основании обработки 50 миллионов лазерных сигналов со спутника NASA. В данном случае перед нами пример международной кооперации между союзниками; но благодаря успешной дипломатии и противники иногда тоже переходят от конфронтации к сотрудничеству.

В июле 2015 года российско-американские отношения грозили вот-вот перейти в «холодную войну 2.0». Провокационная риторика усилилась из-за присоединения Россией Крымского полуострова и переходов российских вооруженных сил через украинскую границу. В ответ на эти действия Соединенные Штаты возглавили западную кампанию санкций против России. Но все эти недружественные действия не помешали России послать на Международную космическую станцию беспилотный грузовой корабль с продуктами, водой, кислородом и оборудованием. Сообщество космических держав остро нуждалось в этом после трех неудачных запусков (двух американских и одного российского), случившихся подряд в течение семи месяцев. Россия снарядила в полет свою надежную ракету «Союз-У» – не только потому, что экипаж МКС состоял из двух русских и одного американца, и не только потому, что Россия и Америка являются партнерами – учредителями МКС, но еще и из-за кругленьких сумм, которые Россия получала как единственный перевозчик на МКС.

Да, все сложно. И да, в противоречиях нет недостатка. Но все они могут быть преодолены, когда речь идет о выживании людей на орбите.

___________________

Один показательный пример бесчисленных альянсов между астрофизиками и военными в XX веке – термоядерная бомба. Ее принцип отчасти связан с астрофизическими исследованиями космических «плавильных тиглей», находящихся в центрах всех звезд. Менее «взрывной» пример, относящийся уже к нашему веку, – инструмент «Химкам» (сокращения от «химическая» и «камера») в верхней части марсохода «Кьюриосити», который начал ездить по Марсу в августе 2012 года. С вершины мачты, торчащей над корпусом марсохода, «Химкам» стреляет лазерными импульсами в камни и почву, а затем при помощи встроенного спектрометра анализирует химический состав испаренного вещества.

Кто же построил «Химкам»? Лос-Аламосская национальная лаборатория, колыбель атомной бомбы, место, где созданы сотни военно-космических инструментов, где находится Центр наук о Земле и космосе, отделение Образовательного центра национальной безопасности, а также известный центр поддержки астрофизики. Лос-Аламосская лаборатория действует под покровительством Национального управления по ядерной безопасности, миссия которого заключается в том, чтобы поддерживать и оберегать американские запасы ядерных вооружений, одновременно предотвращая рост таких запасов в остальном мире. Работающие в Лаборатории астрофизики пользуются тем же суперкомпьютером и весьма схожими программами для вычисления энерговыделения при термоядерном горении водорода в ядрах звезд, что и физики, рассчитывающие энерговыделение в водородной бомбе. Трудно, пожалуй, найти более яркий пример «двойного назначения».

Скажем, вы хотите знать, что происходит при взрыве ядерной бомбы. Если вам необходимо при этом затабулировать множество вариаций субатомных частиц и проследить способы их взаимодействия и взаимного превращения друг в друга при контролируемых температуре и давлении, – не говоря уж об учете частиц, которые образуются или распадаются в ходе этого процесса, – вы быстро поймете, что вам не обойтись только карандашом и бумагой. Вам потребуются компьютеры. Мощные компьютеры.

Такой компьютер с соответствующим набором программ способен вычислить все основные параметры конструкции ядерной бомбы, описать процесс детонации и рассчитать мощность взрыва. Такой расчет покажет, чего следует ожидать в результате эксперимента: реального взрыва ядерной бомбы при испытаниях или в условиях боевых действий. В 1940-х годах, в ходе выполнения Манхэттенского проекта, для вычисления мощности атомного взрыва в Лос-Аламосе пользовались механическими калькуляторами и ранними перфокарточными табуляторами фирмы IBM. Но шло десятилетие за десятилетием, мощность компьютеров росла экспоненциально, и столь же быстро увеличивались возможности расчета и понимания всех деталей ядерного взрыва. Таким образом, потребности Лос-Аламоса способствовали рождению самых быстрых компьютеров в мире.

Именно появившиеся в 1960-х компьютеры второго поколения, построенные на транзисторах, что в огромной степени ускорило их работу, отчасти сделали возможным Договор о запрещении испытаний ядерного оружия 1963 года. И хотя следующие поколения компьютеров не остановили гонку вооружений, все же они сумели дать эффективный способ тестирования систем вооружения без проведения реальных взрывов. К 1998 году Лос-Аламосский суперкомпьютер Blue Mountain выполнял 1,6 триллиона вычислительных операций в секунду. К 2009 году другой монстр, Roadrunner, превысил эту скорость более чем в 600 раз, до квадриллиона операций в секунду. И к концу 2017 года в той же лаборатории суперкомпьютер Trinity увеличил этот показатель еще в четырнадцать раз.

Мы знаем, что звезды генерируют энергию точно таким же способом, каким это делает водородная бомба. Разница в том, что управляемый ядерный синтез в недрах звезд определяется массой звезды, а в бомбе этот процесс принципиально неуправляем – что и нужно для взрыва. Именно поэтому астрофизики долго были тесно связаны с Лос-Аламосской национальной лабораторией и ее суперкомпьютерами. Представьте себе ученых, упорно работающих по разные стороны секретной стены. По одну сторону – исследователи, занятые секретными проектами, «ответственные за повышение уровня национальной безопасности посредством военных приложений науки об атомном ядре». По другую – ученые, пытающиеся понять, как живут и умирают звезды во Вселенной. У каждой из этих сторон одинаковые нужды, интересы и ресурсы.

Если нужны другие свидетельства, поищем в базе данных SAO/NASA Astrophysics Data System[527] исследования, опубликованные в 2017 году, соавторы которых аффилированы с Лос-Аламосской национальной лабораторией. Мы найдем 102 статьи. Выходит, что в среднем одна статья по астрофизике публикуется раз в 3.6 дня. И это только открытые исследования. Далее проанализируем названия статей авторов, аффилированных с Лос-Аламосом, за несколько лет. Постоянным фаворитом оказываются сверхновые. Например, в 2013 году опубликована статья «Лос-Аламосский проект построения кривых блеска сверхновых: вычислительные методы». В 2013–2014 годах выходит серия из трех статей: «Поиск первых космических взрывов. I. Парнонеустойчивые сверхновые», «II. Сверхновые с гравитационным коллапсом» и «III. Пульсационные парно-неустойчивые сверхновые». В 2006 году находим «Моделирование ударных волн в сверхновых при помощи мощного лазера». Еще раньше находим такие названия, как «Лабораторная проверка астрофизических законов: моделирование с программой FLASH» (2003) и «Гамма-всплески: самые мощные космические взрывы» (2002).

Рожденный страхами холодной войны, альянс космических исследований и проблем национальной безопасности живет и процветает в нестабильном геополитическом климате XXI