На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии - Эвис Лэнг

После Гражданской войны, когда главным в парадигме национальной безопасности стала не победа, а предотвращение гибели людей и потери собственности, войска связи армии США – ими по-прежнему командовал Майер – взяли на себя обязанности национальной службы погоды. Среди прочих инноваций появились ежедневные метеорологические сводки, передаваемые по телеграфу по всей стране и вывешиваемые на местных почтовых отделениях, а также ежедневно публикуемые международные карты погоды. Главным в этой работе стало научное сотрудничество. Преемник Майера учредил в войсках связи научный и учебный дивизионы, консультировался с Александром Грэмом Беллом и астрономом Сэмюэлем Лэнгли, финансировал издание учебного пособия по метеорологии. Метаморфоза идентичности войск связи США при переходе от военного времени к мирному – образцовый пример способности к адаптации.

Кроме создания всемирной синоптической службы, войска связи армии США дали начало множеству новых технических разработок, которые теперь стали неотъемлемой частью военного дела: военной фотографии, бортовой радиотелефонии, аэрофотосъемке и воздушному картографированию, спутникам связи и даже (с помощью Уилбура Райта) военной авиации. Во время Первой мировой войны эти войска решали задачи боевой и разведывательной фотографии как за границей, так и на территории своей страны, с земли и с воздуха, сняв при этом десятки тысяч кадров и сотни тысяч футов кинопленки. Как писал историк развития средств связи Джозеф У. Слейд, к концу XX века войска связи превратились в «Ма Белл с ружьем». Телескопы и бинокли, самолеты-разведчики, бомбы, спутники и телекоммуникации, война и астрофизика тесно переплетаются в постоянно изменяющихся функциях этих войск.

Во время Первой мировой войны главный инженер «Ма Белл» – AT&T перешел на службу в резервный корпус офицеров войск связи. С того времени гигантские корпорации стали неразрывно связаны с военно-экономической деятельностью. Планирование, прогнозирование и реализация производства военной продукции фактически породили некоторые из этих корпораций и умножили прибыли других. Сегодня не существует стандартизованных видов вооружений без производителей, изобретений без патентов, арсеналов без поставщиков – эти глобальные сети построены на взаимозависимостях, выгоде и ответственности. Устранение лишь одного поставщика, внезапное отсутствие в наличии лишь одного продукта могут нанести непоправимый урон стране или изменить ход войны.

___________________

Как многие другие секторы глобального промышленного рынка, точная оптическая промышленность началась с трудолюбивых и независимо мыслящих индивидов. Например, один адвокат и оптик-любитель, работая в своей домашней лаборатории в Эссексе, открыл главный секрет изготовления преломляющих линз, позволяющий минимизировать туманные цветные блики в изображениях, которые этими линзами строились, но не придал этому никакого значения. Он просто решал для собственного удовольствия оптическую головоломку.

Кривизна линзы определяет угол, под каким световые лучи будут изгибаться при прохождении через нее, и, следовательно, расстояние, на котором они сойдутся в фокус или разойдутся. Если поверхность линзы выпирает наружу, как пивное брюшко, линза называется выпуклой, и она собирает лучи в фокус. Если поверхность вдавлена внутрь, как подставленная чашечкой ладонь, линза вогнутая и будет рассеивать лучи в разные стороны. Если одна сторона линзы плоская, а другая искривленная, линза называется плосковыпуклой или плосковогнутой, а если искривлены обе стороны, она двояковыпуклая или двояковогнутая.

Цветовая проблема в линзовой оптике связана с очень простой особенностью клиновидного стекла. Треугольная призма изначально устроена так, что она расщепляет белый свет на составляющие его цвета, так что лучи каждого цвета выходят с другой стороны призмы под немного другим углом по отношению ко всем остальным. Двояковыпуклая линза – главный элемент телескопа – не слишком отличается от двух призм, склеенных друг с другом основаниями. Хоть она и не производит столь ярко выраженного цветового эффекта, как настоящие призмы, все же она фокусирует лучи разных цветов на немного различных расстояниях внутри трубы телескопа, что создает нежелательные цветовые искажения – хроматические аберрации, исправить которые можно, только вводя в систему коррекционные линзы. Чем толще двояковыпуклая линза, тем короче может быть сделана труба телескопа, но и тем более заметными становятся эти цветовые искажения. У отражательных телескопов такой проблемы не возникает, так как лучи всех цветов отражаются от зеркала под одним и тем же углом.

Проблема цветов начала решаться в 1758 году, когда произошли два события. Во-первых, один бывший лондонский ткач и торговец шелком, увлекающийся математикой, по имени Джон Доллонд, опубликовал в Philosophical Transactions отчет о своих опытах с линзовыми «сэндвичами», сложенными из двух различных сортов стекла, крона и флинта, которые проявляли несколько различные преломляющие свойства. Вторым событием было то, что Джон Доллонд подал заявку на британский патент на свой «сэндвич», назвав его ахроматическим объективом, «поскольку в нем ошибки, проистекающие из различной преломляемости света, равно, как и те, что происходят от сферичности поверхности стекла, превосходно исправлены».

По праву этот патент (выданный всего на четырнадцать лет) должен был бы получить адвокат Честер Мур Холл, о котором мы сказали выше. Но Холл не подавал заявки, а Доллонд подал. В течение следующего десятилетия сын Джона Доллонда Питер добавил к объективу третью линзу, устранив остаточные аберрации и создав идеальный «клаб-сэндвич». Никогда больше не придется делать телескоп длиной в пятьдесят футов, чтобы получать четкие и ясно очерченные изображения. Моряки Королевского военного флота скоро начали называть телескоп просто «доллондом»: «доллонды» стали стандартным элементом полевого военного снаряжения. И Джордж Вашингтон, и Наполеон (не говоря о капитане Куке, Фридрихе Великом, длинном списке членов британской королевской фамилии, отце Вольфганга Моцарта и множестве других) пропали бы без фирмы «Дж. Доллонд и сын», или, как она впоследствии стала называться, P&J Dollond Instrument Makers, главного поставщика точной оптики в течение всего XVIII и большей части XIX столетия.

Но доминирование Доллондов и Британии в этой области было не вечным. В 1846 году тридцатилетний оптик-технолог Карл Фридрих Цейсс открыл мастерскую в маленьком немецком городке Иена. Его предприятие вскоре превратилось в господствующую корпоративную империю в области оптического производства. А перед самой Гражданской войной американская компания «Элвин Кларк и сыновья» открыла свой оптический магазин в Массачусетсе. Большинство американских обсерваторий, построенных во второй половине XIX века, когда энтузиазм в области астрономии был на подъеме, обладало одним или более телескопами Кларка великолепной ручной работы, а во время войны компания продала военно-морским силам США почти двести дорогих подзорных труб.

Всем изготовителям прецизионной оптики требовалось чистое, прозрачное, высококачественное оптическое стекло в виде плоских блоков-заготовок, которые затем шлифовались и полировались такими мастерами доводки, как Элвин Кларк, который предпочитал на последних стадиях полировки пользоваться не тканью – она могла оказаться недостаточно мягкой, – а голыми пальцами.