Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения
Шрифт:
Мы коснемся тут лишь одного из многих узлов ракеты — ее реактивного сопла с огненным хвостом жар-птицы.
Специалисты по химии высоких скоростей, изучившие процессы горения в сопле, пришли к выводу, что сопло представляет собой как бы незримую анфиладу химических цехов, в каждом из которых происходят свои технологические превращения. Постепенные фазы разложения и сгорания топлива как бы разделены в пространстве по зонам, растянутым вдоль сопла в цепочку. Проносясь вдоль сопла в ревущей струе пламени, молекулы горючего претерпевают последовательные изменения, как детали на заправском конвейере, движущемся со сверхзвуковою скоростью. Было бы неправильно называть его сборочным конвейером, это, скорее, конвейер для разборки сложной молекулы горючего. Каждая из позиций «конвейера» характеризуется определенной
В одной из советских лабораторий мы столкнулись с совсем неожиданным превращением ракетного сопла. Исследователи увидели в нем электростанцию будущего. Да, не удивляйтесь, в жарком хвосте пламени они разглядели и топку, и котел, и турбину, и электрический генератор — одним словом, могучее средство для прямого превращения тепловой энергии в электрическую. Мы могли воочию убедиться, что стоит лишь поднести к ревущему жалу пламени обыкновенный магнит, как из этого соседства немедленно рождается электрический генератор. В пламени возникает электрический ток. Нужно несколько усилий воображения, чтобы разобраться в этом.
Легко сообразить, что цилиндрический якорь в зазоре магнитов обыкновенного генератора может быть заменен движущейся металлической лентой. Еще одно усилие воображения — и вместо непрерывно текущей ленты мы представим себе проводящую жидкую (например, ртутную) струю. А отсюда один лишь шаг к пониманию роли струи пламени. Ведь известно, что пламя является проводником тока. Многим памятен школьный опыт, где огонь свечи разряжает шарик электроскопа. Но нежаркий огонь свечи — довольно плохой проводник; иное дело высокотемпературное ракетное пламя. В струе ракетного пламени, помещенной в магнитное поле, возникает электрический ток, как во всяком движущемся проводнике. Но этот проводник обладает особенными свойствами.
Пламя, вырывающееся из ракетного сопла, — это то «четвертое состояние вещества», которое физики называют плазмой. От обычного газа плазма отличается тем, что все большую и большую роль в ней начинают играть свободные электроны и ионизированные наэлектризованные атомы и молекулы. Впрочем, плазма как раз и является самым обычным состоянием вещества. Ведь из твердой, жидкой и газообразной материи состоит лишь незначительная часть Вселенной, остальной же мир построен из плазмы.
Естественно, что в основе теории нового генератора лежит теория плазмы. Эта новая наука называется магнитогидродинамикой. Она родилась из изучения поведения космических туманностей и оболочек звезд. Теперь уравнения космической науки помогают добывать земные киловатты. На наших глазах создается магнитогидродинамический генератор, без котлов, турбин, якорей, без единой подвижной механической детали, позволяющий превращать тепло непосредственно в электричество.
Руководитель работ подает команду к запуску агрегата. Все надевают темные защитные очки. Раздается шипение газа, переходящее в рев пламени. Ослепительный кинжал огня вонзается в междуполюсное пространство магнита. Охлаждаемые электроды, погруженные в плазму, собирают электрический ток, и стрелка амперметра достигает наивысшего отклонения.
Перед умственным взором журналиста возникают контуры одной из электростанций будущего. Вероятно, это будет довольно шумное, но простое в постройке и экономичное предприятие. Пламя будет реветь в целой батарее сопел, а электроды снимать могучий, особенно удобный для передачи на дальние расстояния постоянный ток. Конечно, схема электростанции окажется сложнее ее лабораторной модели, избытки тепла пойдут на подогрев
Как хотелось бы привести в эту небольшую лабораторию зарубежных сторонников «непрактичности», «нерентабельности» космических исследо-ваний! Они убедились бы воочию, что сегодня реактивное сопло входит в современную технику не только как важная часть ракетного двигателя, но и как элемент гораздо более широкого, универсального назначения, каким стало в истории техники колесо или пропеллер; что наука о космосе указует пути построения земных машин; что весь комплекс научно-технических исследований космоса — это главное звено, за которое Советское правительство и Коммунистическая партия поднимают на новую, небывалую высоту все другие звенья великой цепи технического прогресса, все участки материальной базы улучшения жизни и благосостояния трудящихся.
…Я сорвал с себя темные очки, чтобы в свете перышка пламени разглядеть молодые лица ученых и лаборантов, столпившихся возле необычной установки. У них были радостные, счастливые лица, как у всех хороших людей, когда им достается перо жар-птицы.
Ощущение величия, мощи и размаха охватывает вас уже при въезде на территорию, столь обширную, что для сообщения между разбросанными по ней корпусами приходится пользоваться автомашиной. Это чувство усиливается, когда входишь в здания и оказываешься в исполинских помещениях, напоминающих цехи крупнейших заводов, где стальные фермы поддерживают высокие перекрытия, где могучие мостовые краны плывут над головой, где ряды гигантских машин уходят в перспективу залов и туманятся дымкой расстояния. Некоторые машины столь сложны и огромны, что человек вблизи них кажется муравьем, заползшим внутрь радиоприемника.
Журналист, а возможно, и инженер, привыкший к обычной классической технике, вероятно, станет в тупик при виде этих необыкновенных машин — фантастических гибридов представителей самых различных областей индустрии. К установкам, похожим на аппаратуру химической технологии, подступает дремучая чаща трубопроводов, белый иней покрывает узлы труб, и над ними курятся светлые струйки пара, характерные для устройств глубокого охлаждения, группы мощных насосов наводят на мысли о вакууме, а медные шины и белые изоляторы свидетельствуют о вторжении электроники. Вспоминаются не листы учебников технологии, а страницы научно-фантастических романов — описания производства каких-то космических объектов.
Воображение не обмануло нас. Здесь действительно производятся космические объекты. Но не звездные корабли, не спутники, а нечто другое, опирающееся на иные возможности познания мира. Ракеты, спутники, корабли создают на космических верфях из земных материалов, по земным законам и обычаям, а затем они устремляются в космос, как посланцы и плоды Земли. А машины, о которых мы начали рассказ, рождены человеческой мыслью, совершающей обратное движение. Здесь как бы низводятся с небес на землю отдаленные космические объекты, воспроизводятся в земных условиях, с разной степенью приближения состояния материи, явления и процессы, никогда не происходившие на Земле и присущие только космическим туманностям и оболочкам звезд. На машинах, о которых идет речь, получается и обрабатывается не твердый металл, и не пластмасса, и не жидкости, и не газы, а материя в ее изначальной, первозданной форме, называемой плазмой. Здесь стараются получить на пользу людям волоконца, нити, клубки той солнечной пряжи, из которой сотканы небесные светила.
Где же находится эта космогоническая мастерская, в которой не волею божьей, а руками человека дерзновенно создаются детали небесных светил?
Укажем точный адрес: Москва, Институт атомной энергии Академии наук СССР имени И. В. Курчатова, лаборатории, занимающиеся проблемами физики плазмы и управляемых термоядерных реакций.
Машины, установленные в институте, являются отдаленными прообразами термоядерных реакторов, которые будут высвобождать атомную энергию из самого дешевого горючего — изотопа водорода, содержащегося в обыкновенной воде.