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

альбедо всего 0,12 – примерно, как у автомобильной шины. Это значит, что в общем итоге, учитывая, что на ней есть более светлые и более темные области, Луна отражает 12 % падающего на нее света и поглощает все остальное. Затянутая облаками Венера, наша ближайшая соседка среди планет, имеет альбедо 0,75 – потому-то она и сияет так ярко на сумеречном небе, где ее частенько принимают за висящий в высоте НЛО. Спутник Сатурна Энцелад, почти сплошь покрытый свежеобразованным девственным водяным льдом, обладает фантастически высоким альбедо: 0,99. Получается, что объект, который ваши приемники регистрируют как яркий, совсем не обязательно расположен близко. Он может быть далеким, но с поверхностью, имеющей высокую отражающую способность, а может быть и близким, но имеющим меньшее альбедо. Так что само по себе альбедо, хоть и дает вам исключительно важную информацию, все же только частично характеризует вашу цель.

Вся индустрия невидимости работает на то, чтобы сделать альбедо вашего объекта столь близким к нулю, сколь это возможно. Вы хотите, чтобы у вашего самолета была эффективная поверхность рассеяния, как у шмеля, – тогда он исчезнет с экрана вражеского радара и не образует заметного когерентного радиоэха. Если вы добьетесь этого, противник не будет знать, был ли сигнал его радара поглощен или просто беспрепятственно улетел в пространство. Или можно установить на самолете радиоприемники, которые покажут вам, что вас запеленговали: тогда вы можете начать маневрировать, чтобы избежать удара ракеты класса «земля – воздух».

Но есть еще один, лучший выход: можно покрыть всю поверхность фюзеляжа вашего самолета мелкими гранями, расположенными по отношению друг к другу под различными, но определенным образом рассчитанными углами. Тогда луч радара отразится от каждой из таких площадок в разных направлениях, ни одно из которых не будет указывать на вас. Это сделает ваш самолет почти невидимым для радиоволн и, как говорят в ВВС, «внесет элемент неожиданности». Поздравляем – вы изобрели «стелс-истребитель» F-117A, «малозаметный» одноместный самолет треугольной формы, для еще большей невидимости покрытый черной субстанцией, поглощающей радиоволны. Он одновременно напоминает гигантского журавлика-оригами и воздушно-десантный танк. С точки зрения аэродинамики он не особенно хорош, но зато по крайней мере на некоторое время – ведь со всякой неожиданностью в конце концов можно справиться – позволяет ВВС вновь овладеть инициативой в смысле выбора времени и места атаки.

Разработанный в 1970-х и начале 1980-х на овеянной легендами, когда-то совершенно секретной военной базе «Зона-51» на берегу высохшего соленого озера в Неваде истребитель F-117A провел сотни атак на ближней дистанции и бомбовых вылетов в Ираке в ходе операции «Буря в пустыне» в 1990–1991 годах и операции «Свобода Ирака» в 2003-м. Научной базой его создания была монография, написанная в 1962 году одним советским инженером и физиком-теоретиком[291]. Этот труд подвел прочный математический фундамент под вычисление «дифракции электромагнитных волн на металлических телах сложной формы» – или, более конкретно, «на отражающих телах со скачкообразными разрывами поверхности или острыми ребрами (полоска, диск, конечный цилиндр или конус и т. п.)». В 1971 году монография была переведена для ВВС США и вскоре после этого внимательно изучена одним специалистом по радарам, работавшим в занимавшемся секретными перспективными исследованиями подразделении «Сканкуоркс» компании Lockheed Aircraft – именно этот отдел ранее спроектировал знаменитый самолет-разведчик У-2[292].

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