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

В ПОИСКАХ ЭНЕРГИИ

Ключ, которым открывается дверь в межпланетное пространство, — энергия.

Представим себе, что ракетный корабль построен. Дан старт, и корабль, борясь с притяжением Земли, устремляется ввысь. Уже отделились ракеты-ускорители. Еще немного, и первая космическая скорость достигнута. Корабль вылетел за атмосферу, и теперь в пустоте он будет вечно кружиться вокруг нашей планеты: он никогда не вернется обратно и не улетит дальше. Но выбраться за атмосферу, летать на спутнике Земли, этого человеку уже мало — надо проложить пути к другим мирам. Однако корабль не может продолжать полет. Иссякли его силы: в баках остался лишь аварийный запас топлива, а нужно еще увеличить скорость почти в полтора раза, чтобы выйти полным победителем из схватки с тяжестью.

Откуда же взять энергию для путешествия на планеты?

Где в космическом пространстве найти «пищу» ракетному двигателю? Раньше думали, что на Луне, лишенной атмосферы, все же есть лед, а где-нибудь в глубоких ущельях, куда не проникают лучи солнца за двухнедельный жаркий лунный день, сохранились твердые «куски воздуха» — превратившиеся сначала в жидкость, а затем затвердевшие газы, когда-то составлявшие газовую оболочку нашего спутника. Лед — это вода, это кислород и водород, это топливо для ракетного корабля. Разложив воду на составные части, сгустив их в жидкость, можно было бы снова наполнить баки, чтобы стартовать на Землю или лететь дальше — к Марсу, Венере, к малым планетам. К сожалению, существование льда на Луне внушает сильные сомнения.

Думают, что в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и на планетах добыть сырье для далеких космических рейсов, найти источник энергии поможет астронавтам химия. Возможно, и на Луне будут найдены породы, которые послужат сырьем.

Но не стоит питать несбыточные надежды. Пополнение запаса топлива во время полета крайне сложно, кроме того, до Луны, планет и астероидов надо еще добраться!

Естественно, что в поисках энергии в мировом пространстве взор невольно обращается к Солнцу. Использовать свет и тепло солнечных лучей — Вот о чем мечтают энтузиасты межпланетных путешествий.

Великий русский физик Петр Николаевич Лебедев открыл давление света. Сила светового давления ничтожна: всего около половины миллиграмма на квадратный метр поверхности. Однако из малого складывается большое. И вот набрасываются эскизы кораблей с огромными зеркалами, на которые «давит» свет. Но точный расчет разрушает иллюзии. Слишком мала сила света, слишком велико должно быть зеркало, слишком долог будет разгон до нужной скорости. Нет, как ни заманчива эта идея, она пока несбыточная фантазия.

Только когда удастся обосноваться за атмосферой, можно будет вспомнить и о давлении света. В свободном от тяжести пространстве огромные размеры зеркал — уже не препятствие. Так думали Циолковский и Цандер.

В самое последнее время возник новый проект «световой», или фотонной («фотос» в переводе значит «свет»), ракеты. Мощный источник излучений посылает поток фотонов на зеркало. Давление света создает тягу двигателя. Правда, еще нет и не скоро появятся излучатели энергии столь фантастической мощности. Да и сам такой корабль — дело, вероятно, еще не нашего века. Но он возможен: световой поток, отражаясь от зеркала, будет двигать космический корабль.

Другой замечательный русский физик, Александр Григорьевич Столетов, открыл еще одно явление: способность света 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 вылетает навстречу солнечным лучам — туда, где воздух уже не задерживает часть их энергии. Тогда раскрываются по бокам ракеты «веера» из фотоэлементов. Начинает работать ракетная гелиоэлектростанция. Фотоэлементы дают ток, ток дробит молекулы водорода — «топлива» этой ракеты — на атомы. Атомы снова собираются в молекулы, выделяя при этом тепло, которым нагревают 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. Солнце не только своим могучим притяжением увлечет корабль в путешествие между планетами, но и сообщит ему силы для окончательного 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 хватает для вращения крохотного моторчика настольного вентилятора.

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.