"Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)" - читать интересную книгу автора (Ляпунов Борис Валерианович)

ЛАБОРАТОРИЯ В КОСМОСЕ

Соревнование человека с природой идет давно. Холод космического пространства и температуры, какие существуют только на раскаленных небесных телах, давления, встречающиеся только в недрах Земли, и разрежения, близкие к заатмосферной пустоте, — все это уже подвластно нам.

Искусственные солнца превращают ночь в день. Молнии не сравниться с грандиозными электрическими разрядами в лаборатории физика. Химики повелевают веществом, создавая то, чего нет в природе. Радиоактивный распад, длящийся тысячелетия, совершается теперь в сверхмгновения атомного взрыва, вызванного человеком.

Перечень завоеваний науки и достижений техники можно было бы продолжать и продолжать. Соединенными усилиями теория и опыт добиваются замечательных успехов. Но не легким трудом даются они!

Чтобы получить давление в сотни тысяч атмосфер, созданы специальные лаборатории сверхвысоких давлений со сложнейшим оборудованием. И только маленький стерженек лишь на сравнительно короткое время удается сжать исполинской силой. Но и это дает немало — становится возможным наблюдать весьма своеобразное поведение вещества в необычайных условиях. Проводники электричества превращаются в изоляторы. Нерастворимое становится растворимым, хрупкое — твердым, твердое — пластичным. Увеличивая давление до огромных величин, люди, по-видимому, сумеют разрушить казавшуюся незыблемой крепость природы — атом — и получить вещество чудовищной плотности, какое встречается только в недрах звезд, называемых белыми карликами: один кубический сантиметр их вещества весит тысячи килограммов!

Чтобы добиться разрежения воздуха порядка миллионной и миллиардной доли атмосферы, создают насосы глубокого вакуума — чудо конструкторской мысли. В стеклянной трубке, из которой они откачивают воздух, господствует почти межзвездная пустота.

С помощью потока частиц, разогнанных электрическими и магнитными силами, ученые бомбардируют атомное ядро, вызывая превращения элементов. Благодаря электронному микроскопу заглядывают в невидимый мир, а электронными часами радиолокатора измеряют ничтожные промежутки времени. И еще много других удивительных дел совершает человек, покоряя природу.

Области сверхвысокого и сверхнизкого имеют для нас не один лишь научный интерес. Вслед за ученым в эти области проникает инженер, вслед за лабораторией наступает очередь производства.

Когда-то газы, превращенные холодом в жидкость, были диковинкой, и замороженный ею резиновый мяч, который разлетается на куски от удара молотком, удивлял тех, кто был незнаком с жидким воздухом. Людей середины XX века этими фокусами не удивишь. Холод помогает им менять свойства металлов, а жидкие газы для них так же обычны, как и любое другое химическое вещество.

Дорога вниз по шкале температур, к абсолютному нулю, таит неожиданное: металл в жидком гелии совершенно теряет способность сопротивляться электротоку и становится идеальным проводником, сверхпроводником!

Путь вверх по шкале к звездным температурам не менее интересен. Явления, происходящие внутри Солнца и звезд, еще недостаточно изучены физиками и астрономами. «Холодная», всего в шесть тысяч градусов, солнечная фотосфера прикрывает гораздо более раскаленный газовый шар. Полагают, что в его глубинах температура достигает двадцати миллионов градусов. Как чувствует себя вещество в таком огненном царстве, как влияют на него сверхвысокие температуры — вопрос немаловажный для тех, кто стремится проникнуть в тайны материи.

А какие широкие возможности открылись бы, если бы ученые получили в свое распоряжение лабораторию, не имеющую себе равных на Земле? Лабораторию, которой доступны и температуры в тысячи градусов, и близкие к абсолютному нулю? Лабораторию, где можно поставить вещество в такие условия, каких никогда не удастся достичь на Земле?!

Космос — вот где изумительный простор для исследований, не виданных в истории науки!

Тепло и холод, недостижимые в наших земных установках, идеальное разрежение, недоступное нашей вакуумной технике, — какой ученый не позавидует тем, кто будет работать на внеземной станции?!

Физика низких температур выйдет на просторы природы. Ее лабораторией станет мировое пространство.

Вдали от теплого дыхания Земли, нагретой Солнцем, преградив доступ солнечным лучам, экспериментатор без сложной и дорогой холодильной машины получит наинизшую температуру. Он сможет вести опыты с любыми интересующими его веществами — газами, жидкостями, твердыми телами, замораживая их в природном холодильнике, сможет изучить, как «замирает» движение молекул вблизи абсолютного нуля.

Исследования сверхпроводимости можно будет вести с невиданным до сих пор размахом. Вероятно, удастся спуститься еще на несколько тысячных долей градуса вниз по температурной шкале, пройти еще несколько ступеней из тех, которые отделяют сейчас исследователей от абсолютного нуля.

В этом не один лишь теоретический интерес и не спортивное стремление к рекорду в научном исследовании.

Сейчас сверхпроводники еще не стали достоянием практики. Передача энергии без неизбежных потерь на сопротивление — это звучит крайне заманчиво, но, увы, пока неосуществимо. Достаточно лишь небольшого нагрева — и сверхпроводник теряет свои удивительные свойства. Не охлаждать же всю линию жидким гелием! Правда, идут поиски иных способов, ведущих к сверхпроводимости и при не столь низких «гелиевых» температурах. Но насколько легче будет в холоде межпланетного пространства! Там для заатмосферной энергетики возможности необыкновенные. И не только для нее. Использование явления сверхпроводимости позволит измерительной технике значительно увеличить чувствительность приборов, а в этом заинтересованы многие отрасли науки.

Ученый в заатмосферной лаборатории поведет наблюдения, которые, быть может, далеко продвинут нас к разгадке тайн мира атома.

И тут же рядом, в фокусе большого зеркала, которое соберет солнечные лучи, не ослабленные путешествием через воздушную пелену планеты, физик сумеет получить огромные температуры — в тысячи градусов. О новом виде сварки сейчас говорят инженеры-гелиотехники, заставившие Солнце плавить металлы, давать здесь, на Земле, три тысячи градусов тепла. Пойманный зеркалом луч режет, плавит, сваривает даже тугоплавкие сплавы, кипятит и испаряет воду в паровом солнечном котле.

Сотрудники отдела высоких температур космической лаборатории оставят далеко позади своих земных коллег. Не на короткие доли секунды, а на любое время можно получить там тысячеградусные температуры. И не надо ехать на юг — ловить жаркое Солнце. Солнце, что светит и греет вне Земли, всегда будет к услугам физиков, гелиотехников, теплотехников, энергетиков небесного острова. Наука, вырвавшись в просторы космоса, раздвинет границы наших знаний, позволит глубже проникнуть в тайны процессов, идущих за пределами нашей планеты.

Звездный мир раскроется глубже перед взором астронома, вооруженного великолепной оптикой будущего. Процессы, идущие внутри звезд, источники энергии Солнца, многое, что скрыто в тайниках природы, окончательно перестанет быть тогда тайной. И это, может быть, двинет вперед энергетику на Земле, приведет к неслыханному ее расцвету.

Где-то, за миллионы световых лет от Земли, рождаются таинственные лучи — вестники пока неведомых явлений в мировых глубинах. Они идут к нам из космоса, и потому космическими назвали эти проникающие всюду частицы. Предполагают, что есть звезды, которые своим электромагнитным полем разгоняют космические частицы, отправляя их в далекие путешествия по вселенной. Некоторые исследователи считают, что источником космических лучей служат вспышки «сверхновых» звезд.

Частичка, летящая в межзвездном пространстве, и частичка, ставшая пленницей Земли, захваченная ее магнитным полем, не одно и то же. В атмосфере с ней происходит цепь превращений: бесчисленные столкновения с молекулами газов воздуха приводят к появлению вторичных частиц, уже не похожих на своих предков.

Ученые, охотники за космическими лучами, стараются поднять приборы как можно выше, чтобы изучить «настоящие» частицы, а не только их потомков. На маленьких воздушных шарах-зондах всплывают к поверхности воздушного океана счетчики с радиопередатчиком: сигналы, «голоса» частичек, отмечаемых счетчиком, слушают и записывают наблюдатели. Приборы-ловушки космических частиц мчатся ввысь на ракетах. Но лишь немногие минуты длится подъем геофизической ракеты. Спутники открыли новые возможности: благодаря им счетчики могут провести за атмосферой, в мировом пространстве, месяцы и годы. Первая космическая ракета подняла приборы для изучения космических лучей на сотни тысяч километров над Землей.

Внеземная лаборатория позволит изучать таинственные лучи «в полную силу», не ограничивая ученых ни временем, ни весом приборов: ведь сейчас приходится всячески изощрять конструкторскую мысль, чтобы строить миниатюрную летающую аппаратуру, вести борьбу за граммы и сантиметры.

Разгадка же тайны космических лучей поможет человеку создать сверхмощный ускоритель — источник искусственных космических лучей. Такой ускоритель — циклотрон — мы, быть может, встретим со временем на станции в мировом пространстве. Рожденные им частицы, наделенные огромной энергией, проникнут к сердцу атома, откроют дорогу для дальнейшего изучения строения вещества.

Трудно представить, каким будет штатное расписание научно-исследовательского института, расположенного «где-то в солнечной системе», — сначала скромной базы, потом города науки. Несомненно, понадобятся специалисты разных отраслей знаний: дела хватит всем, не одним астрономам.

Как повлияют усиленная тяжесть или невесомость, интенсивный солнечный свет, ультрафиолетовые и космические лучи на растительные и животные организмы? Слово — биологам. Как влияет Солнце на жизнь Земли, что делается в самых верхних воздушных слоях, куда влетают потоки заряженных частиц—посланцев Солнца, что происходит в окрестностях нашей планеты и как все это отражается на радиосвязи? Как меняется облачный покров? За ним можно будет наблюдать на огромном пространстве, чуть ли не в половину земного шара, что позволит уточнить прогноз погоды. Слово — геофизикам, астрофизикам, метеорологам.

Вот лишь немногие из вопросов, которые сможет разрешить космическая лаборатория. А сколько их возникнет, сколько их будет решено?!

Станция вне Земли нужна для самых разнообразных наблюдений, так или иначе, прямо или косвенно связанных с жизнью нашей планеты, а значит, с практическими нуждами живущих на ней людей.

Солнечному свету, прежде чем он доберется к нам, приходится немало испытать. Стоит ему вступить в атмосферу, как воздух начинает поглощать энергию, принесенную лучом света. Слой озона забирает коротковолновую, наиболее энергичную часть ультрафиолетового излучения. Атмосфера дробит, рассеивает солнечные лучи. Порядком изменившись, излучение Солнца доходит, наконец, до Земли, чтобы отдать то, что у него осталось. Но не везде одинаково Земля принимает тепло. Темные леса и пашни жадно впитывают его и делятся им с воздухом, нагревая приземные слои. Снега и льды хорошо отражают свет и потому не нагреваются. Да и далеко не везде луч благополучно добирается до земной поверхности. Облака, пыль, туманы встречаются ему по пути. Только в безоблачном небе юга солнечное тепло может непосредственно служить человеку в нагревательных машинах. И пока лишь ничтожная часть солнечной энергии достается нашей планете.

Гелиотехники подсчитали, что до поверхности Земли, до суши доходит менее десятой части солнечной энергии, пришедшей на границу атмосферы, — остальное отражается, рассеивается, поглощается воздухом.

«Все планеты, вместе взятые, получают ее только в десять раз больше, чем Земля. Все это совершенно незаметно в сравнении с полной солнечной энергией, которая в 2,2 миллиарда раз более получаемой Землей и в 200 миллионов раз больше, чем имеют все планеты солнечной системы», — подчеркивал Циолковский. Неисчерпаемой энергией может завладеть человек, если сумеет устроиться в небесном пространстве.

Циолковский — основоположник современной ракетной техники, пионер астронавтики, первый из людей, кого назвали Гражданином вселенной, — именно он открыл и способ поставить на службу человеку неисчислимые богатства солнечной энергии. Даже теперь, в век атомной энергии, никто не станет пренебрегать таким путем.

Выход в космос сулит изобилие солнечной энергии. Но не в одном Солнце дело. У Циолковского хватило смелости заглянуть на множество веков вперед. И не пессимизм, не уныние руководили им, когда он писал о возможности переселения к иному Солнцу — если когда-нибудь погаснет наше. Буржуазные ученые увидели бы в этом конец света, и, кстати, в таких мрачных пророчествах нет недостатка. Но Циолковский — великий гуманист — утверждал, что жизнь бесконечна. Поэтому переселение в другие миры для него не светопреставление, а начало новой жизни, которая никогда не кончится. Конечно, о таких перспективах сейчас, да и еще очень долго не придется думать. Но он, вперед смотрящий, думал об этом. И в этом еще одна его заслуга.

Начало часто бывает робким, не всегда можно угадать, к чему оно приведет. От короткого взлета первой ракеты на сотни метров — к межпланетному кораблю, от первых шагов атомной техники — к межзвездным путешествиям, от маленькой лаборатории в окрестностях земного шара — к внеземным станциям и небесным городам.

Однако загляните еще дальше — сумеете ли вы вообразить картины, ждущие человечество впереди? Бесспорно, это нелегкая задача, потому что бесконечен прогресс, растут возможности, имеющиеся в распоряжении науки и техники, и нельзя предвидеть все сдвиги и повороты в их развитии. Возможно, ракеты и звездные корабли будут не такими, какими они мыслятся нам сейчас. Возможно, искусственные планеты-станции вне Земли когда-нибудь станут совершенно другими, чем те, какие создаются нашим воображением. И, возможно, другие способы использования солнечной энергии придут на смену старым, известным сегодня, чтобы взять от Солнца во много раз больше того, что получаем мы теперь.

Сначала, вероятно, Солнце будет давать энергию только для собственных нужд ракеты, идущей в далекий рейс, или внеземной станции, ставшей независимой планеткой. Когда энергетическая техника создаст совершенные солнечные машины и, что очень важно, найдет, наконец, сверхмощный аккумулятор или решит проблему передачи энергии без проводов, — гелиостанции в мировом пространстве пошлют реки, моря, океаны энергии на Землю. Новый неслыханный рост производительных сил, новое изобилие материальных благ, новый шаг вперед не только в открытии, но и в переделке мира, «бездну могущества» — вот что сулит нам развитие «техники вне атмосферы», о которой мечтал Циолковский.

Научившись использовать энергию, которую посылает неиссякаемый источник — Солнце, заатмосферная техника будущего неизмеримо увеличит энергетические ресурсы человечества. Эту благородную, гуманную цель ставили наши ученые, решавшие проблему космических полетов. Основоположник звездоплавания, Циолковский считал ее важнейшей задачей освоения межпланетных пространств. Ю. В. Кондратюк думал об использовании запасов солнечной энергии для переделки климата нашей планеты.

Можно воспользоваться не только теплом Солнца, но и его светом, устроив искусственные спутники — отражатели солнечного света для дополнительного освещения городов ночью. Искусственные луны соперничали бы на нашем небе в блеске с настоящей Луной!

Однако дело не только в искусственном освещении.

Внеземная станция превосходно может послужить и межпланетным вокзалом, заправочной базой для пассажирских ракетных кораблей.

Каждый километр в секунду немало значит в технике получения космических скоростей. Трудно взлететь с нашей планеты, значительно легче — со спутника, когда основной, самый трудный этап борьбы с земным притяжением уже позади.

Некоторые исследователи приходят к выводу, что без дополнительной заправки топливом на станции — спутнике Земли — достичь космических скоростей ракете с пассажирами чрезвычайно трудно. Пополнив запасы топлива, ракеты смогут отправиться в отдаленные края солнечной системы и вернуться обратно. Чтобы развить большие скорости, нужны новые средства, и одно из них ученые видят в создании топливного склада в окрестностях Земли.

Ракетодром поэтому — непременная принадлежность станции вне Земли. С него будут стартовать ракеты, поддерживающие связь между станцией и Большой Землей. С него отправятся в межпланетные перелеты — следующий этап своего пути — и ракеты, которые достигли круговой космической скорости.

Представьте себе, что с Земли вылетел ракетный поезд — несколько соединенных вместе ракет. На станцию же прибыла одна. Баки ускорителей опорожнены, они более не нужны и вернутся обратно. Куда же девать топливо, которое надо взять кораблю, отправляющемуся, окажем, на Луну? Собственных баков ему не хватит: предстоит прыжок, разгон до новой космической скорости и взлет с Луны. Реактивные самолеты, например, требуют большого запаса горючего. В самолете мало места — баки подвешивают в обтекателях к крыльям, а после использования сбрасывают на парашютах. Разрабатываются и баки с крыльями, которые буксируются самолетом как маленькие планеры.

Подобный принцип можно применить и для межпланетной ракеты. Дополнительные баки она возьмет на станции. А так как воздуха здесь нет, все упрощается. Подвешенный снаружи топливный склад будет путешествовать с ракетой, которая приблизится к Луне и станет ее спутником. Затем, отцепив баки, корабль совершит посадку, горючее же будет «поджидать», обращаясь вокруг Луны. Радиолокатор отыщет топливо на обратном пути, и оно будет использовано для возвращения на Землю. Так может произойти лунный перелет по проекту английских ученых.

Возможно, что на станции станут производить сборку самого корабля — по существу, летающего двигателя с пассажирской кабиной, так как обтекаемая форма ему в безвоздушном пространстве не нужна.

Со временем форпосты науки появятся на Луне и, возможно, на астероидах. Но первый шаг все же — станция в окрестностях Земли.

Постепенно будут «благоустраиваться» небесные дороги, станции-маяки, и «заправочные колонки» появятся на путях в иные миры.

Быть может, найдутся чересчур трезвые люди, готовые вылить ушат холодной воды на разгоряченные головы мечтателей — энтузиастов межпланетного полета. Регулярные рейсы Земля — Луна — Земля, или Луна — Венера — Луна… Вокзалы в пустоте, летающие склады, лаборатории в мировом пространстве… Не утопия ли это? Что ж! Время покажет, кто прав, — время работает на тех, кто не боится дерзаний.

Перспективы поистине головокружительные, но в основе своей они реальны, ибо фундамент их — наука, давшая твердый ответ на вопрос о возможности путешествий вне Земли.