Сфера нашей деятельности огромна. Мы понимаем в траекториях и орбитах, и поэтому без нас не обойтись при запусках и космических кораблей, и космического оружия. Мы мастера в искусстве и технике анализа изображений, особенно на пределе чувствительности аппаратуры, – и вот наши методы оказываются жизненно необходимыми для наведения на цель и интерпретации размытых и искаженных изображений. Мы разбираемся в отражении и поглощении света, поэтому на наших работах основана вся индустрия «самолетов-невидимок». Мы можем отличить астероид от спутника-шпиона по разности длин волн света, который они поглощают и отражают. Мы можем распознать – по их излучению – молекулы, из которых состоят те или иные небесные тела. Мы сможем первыми заметить вторжение пришельцев, если они внезапно появятся вблизи нашей планеты. Мы умеем распознавать спектральные признаки естественных явлений: столкновений, взрывов, ударов, магнитных бурь, ударных волн и звуковых хлопков – и способны отличить эти признаки от искусственно вызванных явлений, возможно, опасных и катастрофических.
И делает ли астрофизик свою работу по заказу военных или во имя науки, инструменты и методы его одни и те же.
___________________
После стремительного полета, оставив позади десятки, сотни или тысячи световых лет, луч света от далекой звезды входит в нижние слои земной атмосферы. Спустя еще микроскопическую долю секунды наблюдатель видит его в окуляр телескопа как бесформенное пляшущее пятнышко; простым же глазом он видит мерцающую далекую искру на темном небе. Еще в 1704 году сэр Исаак Ньютон уже беспокоился о том, что это мерцание помешает астрономам будущего:
Если бы теория изготовления телескопов и могла со временем полностью перейти в практику, то существовали бы, однако, определенные границы, за которыми невозможно дальнейшее совершенствование телескопов, ибо воздух, через который мы смотрим на звезды, находится в постоянном дрожании, как это можно видеть <…> по мерцанию неподвижных звезд>[240].
Далее Ньютон предполагал, что хорошим местом для установки телескопа может быть вершина горы, и он был прав. Но даже при наилучшем выборе места установки атмосфера продолжает вредить. Роберт В. Даффнер, историк оптики в научно-исследовательской лаборатории ВВС в Нью-Мексико, сравнивает наблюдения звезд сквозь атмосферу с наблюдением предметов через замерзшее стекло или занавеску в душевой: вы видите приблизительные формы, но никаких подробностей.
Что происходит, когда звезда мерцает? Атмосфера представляет собой мозаику воздушных ячеек, имеющих различную температуру и плотность, а следовательно, и оптические свойства. Каждый раз, когда световой луч переходит из одной ячейки в другую, он немного изгибается и меняет направление. Похожая картина возникает, когда череда мелких волн на воде набегает на беспорядочно разбросанную гряду камней, которые искажают ровный фронт каждой волны – и к берегу эта волна подбегает в виде ряда изломанных участков разной высоты и направления. Так и наша колеблющаяся атмосфера заставляет изображение звезды не только хаотически смещаться в разные стороны, но и постоянно менять яркость. Серия сделанных с большой частотой последовательных фотографий запечатлеет расплывчатое круглое пятно; ваши глаза увидят мерцающую звезду. При сильной турбулентности воздух заполняется множеством маленьких ячеек, и звезды начинают бешено мигать.