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

Тем не менее интерес к «лучам смерти» не угасал. Учитывая быстрый прогресс в технике передачи радиоволн и в электрификации городов, Генри Вимперис, начальник Роу в Департаменте научных исследований, писал о своей «уверенности в том, что проблема передачи большого количества электрической энергии посредством ее излучения вдоль направленных каналов будет вот-вот решена. Если это случится, использование такой передачи в военных целях будет неизбежно». Предполагалось, что требуемую передачу энергии можно обеспечить при помощи радиоволн. Поэтому в середине января 1935 года Вимперис попросил исследователя радиоизлучения Роберта Уотсона-Уотта дать заключение по проблеме, которую Роу сформулировал так: «Можно ли сконцентрировать в электромагнитном луче достаточно энергии, чтобы расплавить металлические части самолета или вывести из строя его экипаж?» Умолчав о самолете и его экипаже, Уотсон-Уотт поручил это задание своему подчиненному, Арнольду Уилкинсу, в небрежно составленной записке попросив его «вычислить мощность радиоизлучения, которое необходимо для нагревания восьми пинт воды от 98 до 105 °F на расстоянии 5 километров и на высоте в 1 километр». Уилкинса, который помнил, что в человеческом теле содержится в среднем восемь пинт крови, эта маскировка не обманула:

Мне было ясно, что записка относилась к возможности нагрева крови в теле летчика при помощи «лучей смерти», и я предположил, что кто-то интересуется мнением Уотсона-Уотта о возможности создания этих лучей.

Как я и предполагал, вычисления показали, что для того, чтобы повысить температуру крови пилота самолета, на любой радиочастоте пришлось бы генерировать гигантскую мощность, Стало ясно, что «лучи смерти» в радиодиапазоне невозможны.

Однако Уилкинс предложил Уотсону-Уотту другую идею, основанную на сделанном некоторое время назад двумя радиоинженерами наблюдении: оказалось, что металлический фюзеляж самолета неизменно подавляет радиосигналы. «Благодаря этому, – сказал Уилкинс, – мы сможем узнать о присутствии самолета, даже не видя его». Уотсон-Уотт тут же отправил сообщение Вимперису, не упоминая имени Уилкинса. Так родилась концепция радара.

Итак, идея «лучей смерти» умерла? Нет, просто они не могли состоять из радиоволн. В 1948 году Роу писал: «Идея “лучей смерти” вовсе не была абсурдной, и в течение ближайшей сотни лет что-то в этом роде вполне может появиться».

Так и случилось.

___________________

В то время как астрофизический лазер – большая редкость, астрофизические мазеры, в общем, довольно обычная вещь. Одна из их разновидностей нередко встречается в глубине колоссальных газовых облаков, разбросанных по всему объему спиральных галактик. В недрах этих облаков, в плотных, ярких областях звездообразования, бесчисленные электроны в молекулах гидроксила (ОН), воды (Н20) или аммиака (NH) «накачиваются» энергией, чтобы потом начать испускать резонансные фотоны.

Представим себе большую полость внутри газового облака. А теперь представим, что все вокруг заливает свет от близкой звезды. Его фотоны поглощаются определенными молекулами. То, что происходит затем, описывается причудливыми законами квантовой механики. Фотоны, поглощаемые молекулами, заставляют те же молекулы излучать фотоны той же длины волны – и той же энергии – преимущественно в микроволновой части спектра. Газ возбуждается микроволнами; молекулы газа излучают такие же микроволны; эти микроволны заставляют молекулы излучать новые микроволны. Затем эта микроволновая энергия пробивает себе выход сквозь облако, создавая мощный концентрированный пучок, устремленный в одном направлении. Мы получили астрофизический мазер, луч которого выбивается из того места, где в облаке имеется просвет.

В отличие от естественного астрофизического источника, лазер, сделанный руками человека, должен быть направлен с большой точностью.

Неточная наводка грозит несчастьем. Обычный армейский тридцатикиловаттный боевой лазер наземного базирования (в шесть миллионов раз мощнее лазерной указки) может пробить дыру в двигателе грузовика или в бензобаке разгонной ступени ракеты-носителя, установленной на пусковой платформе. Лазер космического базирования, когда его удастся реализовать, будет могучим и смертоносным оружием. Однако с размещением такого оружия на орбите будут связаны и большие трудности. Обращаясь вокруг Земли, лазер станет генерировать и направлять колоссальную энергию на цель, которая тоже будет находиться в движении. Более того, лазерный луч следует выпустить так, чтобы он не был ослаблен облаками и избежал рассеяния в атмосфере.

В качестве первого шага надо «накачать» лазер исходной энергией. У такой энергии может быть много возможных источников. Например, обычный химический лазер основан на преобразовании запаса химической энергии в энергию интенсивного инфракрасного излучения – при этом используется энергия молекул, участвующих в химической реакции и затем канализующих эту энергию в пучок света. Есть и менее безобидная возможность: маленькая ядерная бомба или ядерный реактор, изобретенный в 1970-1980-х для использования в рентгеновском лазере космического базирования в рамках несостоявшейся противоракетной программы США «Проект Экскалибур». Далее, когда энергия получена, вам требуется полость, в которой уже возбужденные молекулы будут удерживаться и в идеале продолжать стимулироваться. Последнее слово в этой области – волоконный лазер, в котором главную роль играют очень длинные, толщиной с волос светопередающие стеклянные или пластиковые волокна, насыщенные редкоземельными элементами. Замечательным свойством этого вида лазеров является их потенциально огромная мощность при компактных размерах и форме. Что еще важнее, они устойчивы к высоким температурам, а внутренне присущее их волокнам высокое качество передачи световых волн позволяет получить исключительно тонкий и интенсивный световой пучок.

Теперь, когда у вас есть и мощность, и среда, и луч, перед вами встает проблема наведения на цель. Для ее решения вам потребуется оптическое устройство высокого разрешения, достаточного, чтобы область цели была ясно различима. Что-то похожее на телескоп? Правильно. В наши дни самая крупномасштабная оптика (зеркала, а не линзы) разрабатывается именно для телескопов.

В начале XXI века в обстоятельном докладе корпорации RAND, научно-исследовательского центра, занимающегося в основном разработкой военной доктрины США, было предложено, чтобы оптика космического лазерного оружия, разрабатываемая с целью уничтожения наземных целей, могла бы использоваться и для «космического телескопа следующего поколения», Сегодняшний вполне реальный космический телескоп нового поколения, семитонный космический телескоп Джеймса Уэбба, обладает 6,5-метровым зеркалом с золотым покрытием, состоящим из восемнадцати отдельных шестиугольных сегментов, изготовленных из чистого бериллия, металла одновременно прочного и легкого. Но все это чудо техники и близко не соответствует оценкам, которые приводятся в упомянутом докладе для параметров оптики боевого лазера «космос – земля»: зеркало поперечником более 10 метров, миллионы ватт доступной мощности плюс устойчивость к испепеляющему жару.

Даже когда все это, если верить исследователям из RAND, будет достигнуто, значительно более длинный путь придется пройти, прежде чем боевой лазер космического базирования станет «осуществимым», не говоря уж о его «разумной стоимости». Многие другие аналитики пришли к тому же выводу, в том числе спустя несколько лет авторы другого доклада, подготовленного Американской академией искусств и наук, которые заключили, что технологий для изготовления «пригодного к эксплуатации» лазера такого типа «не существует в настоящее время и не появится в обозримом будущем». Даже люди, сами разрабатывающие технологии источников направленной энергии или рассматривающие возможность их приобретения для Министерства обороны, называют в качестве временных рамок для первого испытательного полета 60-150-киловаттного лазера, установленного на самолете, 2020-е годы. Другими словами, размещенное в космосе дальнобойное миллионноваттное лазерное оружие остается пока фантазией.