Борис Ляпунов - Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)
Энергетике будущего принадлежит и термоэлемент — простой прибор из двух спаянных обоими концами пластинок разных металлов. Достаточно нагреть один из спаев, чтобы получить электродвижущую силу. Пока что такой прибор мало экономичен. Но можно надеяться, что в будущем применение новых материалов и более сильного нагрева с помощью солнечных лучей превратит сегодняшний измерительный прибор в преобразователь энергии.
Все эти надежды вполне реальны: полупроводниковая техника, хотя и сравнительно молода, одерживает победу за победой. Она открывает перед энергетикой невиданные перспективы: тепло и свет в элементах из полупроводников будут давать ток достаточной мощности, нужной силы. И уже на третьем советском спутнике Земли источником энергии отчасти послужили полупроводниковые солнечные батареи.
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 — атомно-водородной. В ней для получения тепла предлагают воспользоваться не электрическим током, а атомным реактором.
А можно ли использовать солнечное тепло иным путем?
Для этого надо тепло и холод заставить работать вместе. Тепло рождает пар, холод сгущает пар 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 солнечным лучом и электрическим током. А нельзя ли обойтись без посредника? Высокую температуру в межпланетном пространстве получить легко — стоит только 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. Такой нагреватель может заменить атомный реактор.
Итак, наши поиски энергии в мировом пространстве увенчались успехом, и для собственных нужд ракеты ее вполне хватит. Овладение ею зависит лишь от времени, от успехов техники завтрашнего дня.
Применение для целей межпланетных сообщений атомной энергии 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. 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 невооруженным 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 которым бледнеет самая смелая фантазия.
В наших лабораториях взрыв атома «доставил» космос на Землю — человек получил температуры в миллионы градусов, господствующие на звездах. Мы говорим теперь об освобождении атомной энергии, об атомных двигателях, о кораблях, самолетах и электростанциях, которым не нужны бензин, уголь и нефть.
Это не пустые разговоры. Наша станция, где работает «прирученный» атом, успешно дает ток уже несколько лет. Спущен на воду и скоро войдет в строй ледокол «Ленин»: он сможет целый год подряд плавать, не заходя в порты, — благодаря все той же освобожденной могучей энергии. За рубежом построена атомная подводная лодка, совершившая первый длительный переход подо льдами Арктики. Строятся опытные самолеты на ядерном горючем: такие машины без посадки облетят вокруг света.
Атомная техника только еще рождается. В будущем атом обещает покорение вселенной.
Самое лучшее топливо, которое может предоставить химия, даст скорость истечения газов из ракетного двигателя примерно четыре тысячи метров в секунду. На практике, с учетом потерь, — а они неизбежны в любой машине, — получим, вероятно, еще меньшую скорость — около трех с половиной тысяч метров в секунду. Возможно, несколько увеличит эту цифру применение металлических топлив.
Даже лунный пассажирский перелет с возвращением на Землю, 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.
А ракетам с атомными двигателями будут не страшны препятствия, которые сейчас стоят на пути во вселенную.
В самом деле, расчеты говорят, что энергия атома даст скорость истечения газов не три, а шесть, десять, двенадцать и более километров в секунду.
Чтобы оценить достоинства двигателя и иметь возможность сравнивать различные силовые установки, моторостроители пользуются понятием «удельная тяга». Они определяют, какая тяга развивается при сгорании одного килограмма топлива в секунду. И если подсчитать, какую удельную тягу может дать атомный ракетный двигатель, то превосходство его будет разительным.
Конечно, это подсчеты теоретические, и практика внесет свои поправки. Можно предполагать, что в действительности выигрыш в тяге будет не столь велик, но все же он окажется весьма значительным.
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, станут доступны для межпланетных кораблей.
Ядерное горючее могло бы полностью обеспечить энергией будущие космические 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, они получат свободу 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, проделанных французским ученым Эсно-Пельтри, 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, эти подсчеты сугубо приближенные, но они показывают, насколько может в будущем возрасти скорость полета. Каждая минута будет означать сотни тысяч и даже миллионы километров!
При термоядерной реакции, превращающей ядра атомов водорода в ядра атомов гелия, когда происходит не распад, а рождение новых атомных ядер, выделяется еще больше энергии — примерно в семь раз больше, чем при взрыве атомов урана.
Ядерные реакции являются неисчерпаемым источником энергии. Если сопоставить теплотворную способность обычных топлив, которые ныне применяются в ракетных двигателях, с ядерным горючим, то разница будет огромной — у ядерного горючего она больше в десять миллионов раз.
Три — три с половиной тысячи градусов — такова наивысшая температура в камере сгорания современного ракетного двигателя. В куске же урана при расщеплении атомов — десятки миллионов градусов. Фантастическая цифра! Мгновенное испарение ракеты — вот что она значит!
Тепло надо использовать так, чтобы газ вытекал через сопло с наивысшей возможной скоростью. При этом двигатель не должен перегреваться. Вот две задачи, которые необходимо решить конструктору атомной ракеты.
Решение может быть таким. Тепло испаряет жидкость, образующийся пар расширяется и устремляется наружу. Из камеры газовый поток вытекает со скоростью в три, пять, шесть раз большей, чем удается достичь сейчас. Путь простой и логичный и, как полагают, пока что единственный.
