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

С самого начала работ над SDSS его основные задачи поражали воображение: управление чудовищными объемами «сырых» данных, полученных с телескопов, их обработка и анализ. На помощь пришло новаторское программное обеспечение. Алгоритмы преобразования световых потоков космических объектов в удобные для анализа данные оказались настолько рациональными, эффективными и изобретательными, что работы, посвященные анализу потоков астрофизических данных проекта SDSS, не только приобрели широкую известность в астрофизических кругах, но и прозвучали от докладчиков на Международной конференции по высокопроизводительным вычислениям, компьютерным сетям и анализу данных (2012) и Конференции IEEE по экстремальным высокопроизводительным вычислениям (2014). Министерство обороны США наконец приняло это к сведению, но не стало, как это обычно происходит, обращаться к астрономам с просьбой о содействии, а попросило одного из руководителей проекта обозрения неба Александра Салаи, профессора астрономии и компьютерных наук Университета Джона Хопкинса и директора Института интенсивной обработки научных данных, провести брифинг для ведущих фигур Пентагона с докладом о том, как в проекте SDSS обрабатываются и анализируются гигантские потоки данных, получаемых из изображений и спектров звезд. Вот пример астрофизической изобретательности, вызванной потребностью расширения и углубления наших знаний о Вселенной и незамедлительно поставленной на службу национальной безопасности.

IV

Высокоэнергетические свойства рентгеновского излучения, как и в случае гамма-лучей, требуют применения телескопов совершенно другого принципа действия и конструкции по сравнению с теми, что собирают и регистрируют видимый свет. Рентгеновские лучи относятся к тем нескольким видам электромагнитного излучения, которые не достигают поверхности Земли. Они полностью поглощаются слоем озона в нашей атмосфере. В отсутствие наблюдательных платформ вне земной атмосферы рентгеновские явления, происходящие во Вселенной, остаются незарегистрированными.

Американский астрофизик итальянского происхождения Риккардо Джиаккони с конца 1950-х раздумывал над конструкцией рентгеновского телескопа. «До начала космической эры, когда появилась возможность устанавливать астрономические инструменты на спутниках и ракетах, – говорил он впоследствии, – мы не имели полного представления о том, что происходит в космосе. Наблюдая Вселенную в рентгеновских лучах, мы видим явления природы, о которых мы и не подозревали, но которые играют очень важную роль в формировании, эволюции и динамике структур Вселенной». По сути, Джиаккони стал основателем космической рентгеновской астрономии.

В 1959 году молодой Джиаккони поступил на работу в компанию AS&E (American Science and Engineering Inc.), образованную лишь за год до этого группой исследователей из Массачусетского технологического института. На заре своей деятельности компания специализировалась на изготовлении научных инструментов для NASA. Но пока Джиаккони и его группа занимались исследованиями космоса – например, фотографировали Солнце в рентгеновских лучах и открыли первый звездный рентгеновский источник, – в AS&E появилось отделение, занимавшееся технологиями в области медицины и обеспечения безопасности. Сегодня на главной странице сайта компании подчеркивается, что она специализируется на оказании помощи военным и правоохранительным структурам, сталкивающимся с серьезными проблемами на границах, в портах и в зонах конфликтов. Разрабатываемые в AS&E системы применимы при таких операциях, как досмотр грузов, обнаружение угроз для личного состава вооруженных сил, обнаружение бомб и пресечение оборота наркотиков. Безопасность прежде всего – при помощи рентгена.

В конце 1960-х и начале 1970-х особой и трудноустранимой угрозой безопасности стал угон коммерческих самолетов, зачастую американских. Куба, на торговлю с которой во времена Кеннеди было наложено эмбарго и которая сделалась одним из субъектов холодной войны, из-за чего воздушное сообщение с ней из Соединенных Штатов было прекращено, часто превращалась в желанную цель для политических диссидентов – до начала 1969 года, когда в ходе слушаний в Конгрессе выяснилось, что после прибытия туда угонщики подвергались длительным допросам, а затем исполнению трудовой повинности. Вскоре целями воздушных пиратов стало вымогательство денежного выкупа, политический шантаж и террор во имя мести. Только в одном 1969 году в мире произошло 86 угонов самолетов, в среднем более одного в каждые четыре дня, причем наиболее частой мишенью террористов стали американские перевозчики.

Понятно, что авиация нуждалась в системе досмотра пассажиров и их багажа на предмет поиска оружия и взрывных устройств. AS&E, в которой к тому времени уже был разработан рентгеновский телескоп для NASA и рентгеновский прибор для просвечивания посылок для почтового ведомства США, оказалась вполне способной изготовить соответствующую аппаратуру. К концу 1972 года в большинстве аэропортов США были размещены рентгеновские установки для досмотра пассажиров, и число угонов резко упало. В начале 1973 года сенатор от штата Невада внес законопроект, в соответствии с которым требовалось, чтобы перед посадкой в самолет «все пассажиры и все имущество, предназначенное для перевозки в салоне воздушного судна, было досмотрено согласно установленным процедурам или с применением соответствующего оборудования». Закон приняли в 1974 году. С этого времени вся ручная кладь во всех аэропортах неукоснительно просвечивалась. Сканеры AS&E устанавливали повсеместно.

В это время на протяжении нескольких десятилетий Джиаккони был научным руководителем работ по созданию четырех рентгеновских телескопов NASA, начиная с первого рентгеновского спутника «Ухуру», запущенного в 1970 году, и продолжая флагманской рентгеновской обсерваторией «Чандра», запуск которой состоялся в 1999 году. За пионерские исследования высокоэнергетических явлений во Вселенной, в том числе поглощений черными дырами звезд, орбиты которых располагались слишком близко к ним, и, конечно, за то, что его работы дали начало целой новой ветви астрофизики, Джиаккони был удостоен Нобелевской премии по физике за

2002 год и Президентской национальной медали за достижения в науке за 2003 год.

В это время я состоял одним из двенадцати членов комитета Национального научного фонда, задачей которого было рекомендовать президенту США кандидатуры для награждения этой медалью. Церемония награждения, где этот комитет, разумеется, присутствует, ежегодно проводится в Белом доме; лауреаты 2003 года награждались в марте 2005-го. Именно тогда я впервые встретился с Риккардо. Мы вместе прошли через фойе для посетителей, частично изолированную зону безопасности, примыкающую к Восточному крылу Белого дома. Продвигаясь в очереди на досмотр, просвечивание и проверку документов, мы выложили содержимое наших карманов на конвейер рентгеновского аппарата. Как легко можно догадаться, его изготовителем была компания AS&E.

V

Если вы хоть немного интересуетесь устройством Вселенной, вы наверняка видели великолепные фотографии галактик и туманностей, полученные космическим телескопом Хаббла. Но, возможно, вам не приходилось слышать о том, что «Хаббл», в сущности, представляет собой разведывательный аппарат для аэрокосмической фотосъемки – просто камеры его направлены в космос, а не вниз, на Землю.