Открытие мира - Борис Ляпунов

Замечательный русский физик Александр Григорьевич Столетов открыл другое свойство света: способность рождать электрический ток. Прибор, в котором свет выбивает с металлической поверхности электроны, создавая ток, стал одним из важнейших электронных приборов современности. Его назвали фотоэлементом. Не обратиться ли за помощью к нему?

…Ракета пролетела плотные слои земной атмосферы. Она вылетела навстречу солнечным лучам — туда, где воздух уже не в силах задержать часть их энергии. Тогда раскрываются по бокам ракеты «веера» из фотоэлементов. Начинает работать ракетная гелиоэлектростанция. Фотоэлементы дают ток, ток дробит молекулы водорода на атомы. Атомы снова собираются в молекулы, выделяя при этом тепло. Тепло нагревает жидкий водород, и из ракетного двигателя вылетает газовая струя с огромной скоростью, почти до двенадцати километров в секунду. Не нужно кислорода, ибо нет сгорания, уменьшается топливный запас, энергия берется прямо у Солнца. Оно будет участвовать в победе над тяжестью, не только своим могучим притяжением увлекая корабль в путешествие между планетами, но и сообщая ему силы для освобождения от власти Земли.

Идея электроводородной ракеты очень заманчива.

Фотоэлемент, несомненно, займет свое место в заатмосферной энергетике. Найдут применение и фотоэлементы, чувствительные к невидимым солнечным лучам — ультрафиолетовым и инфракрасным, интенсивность которых за атмосферой особенно велика. Но современные фотоэлектрические приборы недостаточно совершенны для этих целей. Пока еще силы фототока едва хватит для вращения крохотного моторчика настольного вентилятора.

Как и фотоэлемент, энергетике будущего принадлежит термоэлемент — простой прибор из двух спаянных пластинок разных металлов. Достаточно нагреть место спая, чтобы получить электродвижущую силу. Слишком низок пока коэффициент полезного действия такого прибора — тысячными долями вольта измеряется в нем напряжение тока. Но можно надеяться, что в будущем применение новых материалов и более высокого нагрева с помощью солнечных лучей превратит сегодняшний измерительный прибор в преобразователь энергии.

Как видим, станция с термоэлементами и фотоэлементами была бы предельно проста — от тепла и света солнечных лучей прямо к электрическому току.

В последнее время появилась идея водородной ракеты иного типа — атомноводородной. В ней для получения тепла предлагают воспользоваться не электрическим током, а атомным реактором.

Но вернемся к Солнцу. Речь шла о солнечном свете. А можно ли использовать солнечное тепло?

Для этого надо тепло и холод заставить работать вместе. Тепло рождает пар, холод сгущает его в жидкость, снова и снова происходит круговорот: пар—жидкость—пар. Раз есть пар, легко получить ток — турбогенератор честно служит в энергетике более полувека. Итак, на ракете можно установить гелиотеплоэлектростанцию.

Пар — посредник между лучом Солнца и электрическим током. А нельзя ли обойтись без посредника? Оказывается, высокую температуру в межпланетном пространстве получить легко — стоит поставить собирающее зеркало. Тогда можно обойтись без пара и турбины и даже без тока, нужного для нагрева водорода, вместо него будет работать непосредственно солнечное тепло. Итак, ракета несет с собою нагреватель, заменяющий атомный реактор.

Наши поиски энергии в пустом мировом пространстве, как видим, увенчались успехом. Энергия есть, и овладение ею зависит лишь от времени, от успехов техники завтрашнего дня.

Так же обстоит дело и с применением для целей межпланетных сообщений атомной энергии, которая откроет со временем новые грандиозные перспективы в области получения космических скоростей и изучения вселенной.

АТОМ И ВСЕЛЕННАЯ

Ничтожно малый атом и бесконечно большая вселенная — что общего между ними? Это миры, в познании которых нет конца и края. И хотя наш вооруженный глаз все глубже проникает и во вселенную и в недра вещества, мы сейчас так же далеки от конца этого путешествия, как и в начале его.

К чему же, однако, путешествовать, если известно наперед, что никогда не достигнешь цели? Да и познаем ли мы мир вообще? Не обман ли чувств все, что доносят нам приборы? Слабый луч света, пришедший откуда-то издалека, — вот единственный источник наших знаний о бесконечно далеких небесных светилах. Не обманывает ли он нас? Мы не видим глазом даже молекул, лишь приборы говорят о мельчайших частичках — атомах и электронах. Как знать, насколько правдив их рассказ?

Так или примерно так рассуждают некоторые зарубежные ученые-идеалисты, отрицающие возможность познания мира.

Но жизнь блестяще опровергает тех, кто не верит в могущество разума. Истинность познания проверяется практикой. И часто то, что происходит невообразимо далеко от нас, вдруг оказывается частью нашей жизни.

Атом и вселенная — превосходный пример.

Наука, изучая атом, нашла пути для атаки атомного ядра. Открылась новая эпоха, открылась перспектива такого энергетического могущества человека, перед которой бледнеет самая смелая фантазия.

В наших лабораториях взрыв атома «доставил» космос на Землю — температуры в миллионы градусов, господствующие на звездах, получены человеком. Мы говорим теперь об освобождении атомной энергии, об атомных двигателях, кораблях, самолетах и электростанциях, которым не нужны бензин, уголь и нефть.

Атомная техника только еще рождается. В будущем атом обещает покорение вселенной.

Самое лучшее топливо, которое может представить химия, даст скорость истечения газов из ракетного двигателя примерно четыре тысячи метров в секунду. Вероятно, на практике, с учетом потерь, — а без них не бывает никакой машины, — получим еще меньшую скорость: около трех с половиной тысяч. Возможно, применение металлических топлив несколько увеличит эту цифру.

Даже лунный перелет, пока нет атомной ракеты, представляет большие трудности для техники межпланетных путешествий.

Что же остается сказать о далеких космических рейсах с высадкой на планеты? Неужели они навсегда останутся лишь мечтой?

Нет. Потому-то и хотят устроить склад горючего в мировом пространстве — внеземную станцию.

Потому-то мы и хотим поставить на ракету атомные двигатели. С ними не страшны препятствия, которые сейчас стоят на пути во вселенную.

В самом деле, расчеты говорят, что энергия атома даст скорость истечения газов не два, а шесть, десять, двенадцать и более километров в секунду.

Чтобы оценить совершенство двигателя и иметь возможность сравнивать различные силовые установки, моторостроители пользуются понятием об удельной тяге. Они определяют, какая тяга развивается при сгорании одного килограмма топлива в секунду. И если подсчитать, какую удельную тягу может дать атомный ракетный двигатель, то и тогда превосходство его будет разительным — примерно в тысячу раз.

Конечно, это подсчеты теоретические, и практика внесет свои поправки. Можно предполагать, что в действительности выигрыш в тяге будет не столь велик, но все же весьма значителен.

Не только Луна, не только ближайшие к Земле Марс и Венера, но и далекие Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон, о которых мы так мало знаем, стали бы доступны для межпланетных кораблей.

Ядерное горючее могло бы полностью обеспечить энергией будущие межпланетные корабли. Оно даст возможность совершать полеты даже с высадкой на планеты и спутники планет и повысит надежность межпланетных сообщений. Путешественники не будут испытывать недостатка в энергии. Отсюда — свобода маневра, что особенно важно в космическом рейсе, в котором могут встретиться всякие неожиданности и трудно рассчитывать на пополнение запасов топлива в пути.

Предполагают, что использование атомной энергии позволит сильно сократить сроки межпланетных путешествий. Например, по одному из предварительных расчетов, полет на Луну займет всего около четырех часов. За четыре часа атомная ракета преодолеет расстояние триста восемьдесят четыре тысячи километров. Полет на Марс занял бы сорок девять часов, в течение которых было бы пройдено около восьмидесяти миллионов километров. Путешествие на Венеру, за сорок миллионов километров, продолжалось бы тридцать шесть часов. Конечно, это подсчеты сугубо приближенные, но они показывают, насколько сможет в будущем возрасти скорость полета. Каждая минута будет означать сотни тысяч и даже миллионы километров!

Примерно в два миллиона раз больше энергии, чем при сгорании бензина, выделяется при распаде атомов такого же количества урана. Тепла же получается столько, что для охлаждения работающего уранового котла нужно прогонять целую реку воды.