Человек зажжёт искусственное Солнце

Человек зажжёт искусственное Солнце

— Мы хотели бы вместе с вами помечтать о XXI веке, — сказали мы известному своими работами в области промышленного применения токов высокой частоты (ТВЧ — как их сокращенно называют) профессору Георгию Ильичу Бабату, переступив порог небольшой лаборатории.

Вся она была загромождена радиоаппаратурой, диковинными панелями, стальными и медными проводами, которые были скатаны, как канатные бухты па корабле.

— Осторожней, не дотрагивайтесь до приборов. Они включены, — предупредил нас Г. И. Бабат.

Осмотревшись с опаской, чтобы ненароком не присесть на какой-нибудь электрический стул, мы вытащили блокноты.

Трудно сказать, что главное в жизни Георгия Ильича Бабата — его научная или литературная деятельность. Он автор многих интереснейших изобретений и автор интересных научно-популярных книг и статей. Им предложены высокочастотная закалка стали, изготовление каменных дорог спеканием грунта токами высокой частоты, высокочастотный бур и высокочастотный транспорт, снабжение самолетов энергией с помощью энерголуча и поющее электрическое солнце. Как источник оригинальнейших научных идей он неисчерпаем. Но, наверное, многие из читателей этой книги читали и большой роман «Магнетрон», на обложке которого стоит имя Бабата.

Сегодня мы пришли к Бабату-ученому, а не литератору.

— Вы говорите: помечтать… — сказал Г. И. Бабат. — Если под мечтой нет крепкого, рационального основания, любая мечта может выглядеть как прожектерство. Помыслами ученый, изобретатель может переноситься в будущее, но тем прочнее ногами он должен стоять на земле. В истории техники случалось и так, что блестящие изобретения жили очень короткое время. Ярко вспыхнула, например, и тут же угасла свеча Яблочкова, а лампа накаливания А. Н. Лодыгина горит и по сей день. Много творческих идей, много зерен завтрашнего дня зреют сегодня в науке, изобретательстве, но не все они дадут ростки. «Много званых, да мало избранных», — говорит пословица.

Хочется выбрать такие зерна, такие идеи, которые завтра действительно расцветут. В этом и состоит задача исследователя, изобретателя. А найти их, определить, что именно получит развитие в будущие десятилетия, — нелегко. Может быть, поэтому так жалко порой выглядит научная фантастика: не те зерна, видимо, берут писатели.

Вас, вы говорите, интересует высокочастотный транспорт и его будущее. Принцип его прост. Если по воздушному проводу или подземному кабелю пропускать переменный ток высокой частоты, то есть ток, меняющий свое направление в несколько сот раз быстрее, чем в обычных электросетях, то вокруг провода возникнет быстроперемеиное электромагнитное поле, из которого можно черпать энергию для движения так называемого ВЧ-транспорта. Принимают электрические сигналы в виде радиоволн на антенну обычного радиоприемника, но их мощность пригодна только для связи, а не для дальнейшего энергетического использования. По существу же на ВЧ-мобилях стоит тот же радиоприемник с приемной антенной. Она опоясывает машину. В ней-то и возникает электрический ток, который после ряда преобразований вращает электродвигатель.

Радиотехника сейчас развилась настолько, что сделала возможным полеты самолетов и ракет, которыми управляет радиотелемеханическое устройство. Это как бы «мозг» машины. Испытания ВЧ-мобилей, которые были созданы в 1943 году в нашей стране — в разгар самой тяжелой из войн, — показали, что ВЧ-энергия — это не только «мозг», но и физическая сила машины.

Для того чтобы на машины можно было поставить электродвигатели, получающие питание без проводов, нужно создать прежде всего обилие электроэнергии. Поэтому расцвет ВЧ-транспорта наступит, видимо, лет через 15–20.

Чтобы оборудовать улицы и дороги для движения ВЧ-транспорта, придется взломать асфальт и бетон и проложить под покрытием дорог на глубине меньше полуметра кабель, построить вдоль дорог электроподстанции.

Это самая дорогая, самая трудная часть работы. На дальних магистралях (Москва — Симферополь, Москва — Ленинград и др.) прокладывать такие кабели пока еще нерентабельно.

За последние годы подрос и крепнет новый союзник ВЧ-транспорта — полупроводники. Не знаю, приходилось ли вам слышать выражение «дремлющие сети». Это подземные провода, которые обычно не потребляют энергию. Как только на шоссе появляется ВЧ-мобиль, «дремлющая сеть» просыпается, снабжает машину энергией, а затем снова впадает в «дремоту», экономя электроэнергию. Такая «дремлющая сеть» может служить бессменно десятки лет. А энергии она будет потреблять намного меньше, чем мы тратим сейчас на освещение такого же по длине маршрута. Эти достоинства будут приданы новой системе электрического питания полупроводниковыми кристаллами.

Были времена, когда бетонная дорога считалась недопустимой роскошью. А теперь это обычная вещь. В XXI веке бетонные дороги без встроенных в них высокочастотных кабелей будут казаться людям нелепостью. Энергопровода будут закладываться в дорогу при ее строительстве, точно так же как сейчас при закладке фундамента дома к нему подводят водопровод, канализацию, электричество.

Строя дорогу из бетонных плит, мы в каждые 50—100, а может быть, и 500 метров вставим «узелок» из полупроводников — два-три кристалла объемом в несколько кубических миллиметров. Это и есть то простейшее автоматическое реле, которое будет само по мере надобности «будить» участок сети. Если высокочастотную линию представить в виде электрической «нервной системы», то каждое реле явится как бы своеобразной нервной клеткой. Делают их пока вручную. Поэтому и стоит полупроводниковое реле пока так же дорого, как электронная лампа. Из двух полупроводниковых материалов, имеющихся в природе — германия и кремния, — самый распространенный кремний. Это составная часть, основа обыкновенного песка. Но беда в том, что для полупроводниковых приборов нужен кремний особой чистоты. Очищать его от примесей — пока трудное и долгое дело, поэтому кремний стоит в миллион раз дороже, чем горстка песка, из которой его извлекли. Искусственные нервные клетки и в счетно-решающих, запоминающих устройствах строятся из чистого кремния. В отличие от человеческого мозга, состоящего в основном из углерода, электрический «мозг» и электрическая «нервная система» будут кремниевыми.

В начале XX века в электрическом балансе расходов на высокочастотную энергию вообще не значилось. Они возникли лишь с изобретением радио. Появились расходы на радиосвязь. Что это были за расходы? Передающие радиостанции потребляли меньше одного процента всей вырабатываемой электроэнергии. Ручеек высокочастотной энергии зажурчал и стал заметным только после первой мировой войны. А в конце тридцатых годов, когда развилась электротермия — плавление и закалка металлов токами еысокой частоты, — появились установки, потребляющие до 100 киловатт электроэнергии. Их становилось все больше. Оказалось выгодным с помощью высокой частоты плавить и закаливать сорта стали, требующие высокой химической чистоты. В наше время работают ВЧ-установки, потребляющие уже не сотни, а тысячи киловатт электроэнергии. Они нужны всем отраслям промышленности, но пока высокая частота — это роскошь для нас. Применяют ее пока на деликатных операциях в станкостроении и т. п. Темпы развития и запросы промышленности настолько велики, что ей не хватает электроэнергии. Вот почему и металлургия наша не стала электрометаллургией.

В общем потоке электроэнергии доля ВЧ-токов к XXI веку, я уверен, возрастет до десяти, а может быть, и до 25 процентов. Токи высокой частоты займут в нашей жизни такое же место, какое сегодня занимает постоянный ток, то есть четверть всего расхода электроэнергии.

В тридцатых годах на ленинградском заводе «Светлана» впервые была высказана и осуществлена идея — применить ламповые высокочастотные генераторы для закалки стали. Американцы подхватили эту советскую техническую идею и сумели обогнать нас и по количеству ВЧ-установок и по их мощности, которая в целом сейчас достигает в США свыше миллиона киловатт. Скоро мы получим возможность щедро расходовать электроэнергию и сумеем догнать и перегнать американцев по практическому использованию токов высокой частоты.

В конце этого века резание металлов почти полностью будет вытеснено штамповкой. Все, начиная от колоссальных поковок и кончая крохотными крепежными болтами, гайками, шестернями, будет «выдавливаться» из металла, нагретого токами ВЧ.

Чем интересна высокая частота? Она позволяет легко менять параметры тока, любые его данные: напряжение, силу, величину. Например, для электрификации железных дорог выгоднее всего применять напряжение как можно более высокое. Но это значит, что на электровозах придется ставить очень сложное оборудование для преобразования тока. ВЧ-аппаратура спасет дело. Компактные ВЧ-приборы, создание которых — дело недалекого будущего, явятся новым удобным промежуточным звеном между высоковольтной линией питания и двигателями электропоезда.

— Впрочем, я, кажется, начал повторять вещи, известные нынче всем, — сказал с улыбкой профессор. — Давайте коснемся и нескольких более фантастических видов использования высокой частоты.

Живительные лучи солнца, которыми всегда восхищаются поэты, для физика выглядят более прозаично. Он видит в них поток электромагнитных колебаний — один из видов электрической энергии, которая легко поддается измерению. «Девять вольт на сантиметр», — говорит он, взглянув на приборы, определяющие «вольтаж» солнечного света в яркий полдень. А ВЧ-генератор может давать сотни и тысячи вольт на сантиметр. Что солнце… Всего два киловатта энергии на квадратный метр… ВЧ-генератор позволяет сосредоточить на квадратном метре мощность в десятки тысяч киловатт. Эти лучи пострашнее, чем тепловые лучи марсиан, описанные Гербертом Уэллсом. Но самое примечательное здесь в том, что проведенные в последнее время опыты приближают создание промышленных машин, например, для разрушения самых твердых горных пород.

Нужно пробить тоннель на Памире или в Гималаях. Проложить сквозной путь сквозь горы из Индии в Сибирь. Небольшая, 50-тонная цистерна с решеткой-излучателем впереди приступает к работе. Вот она подходит к скале, и в потоке света ярко вспыхивает твердокаменная стена. Нагретая до высокой температуры, она начинает крошиться, разламываемая возникшими температурными напряжениями, взрываемая превратившейся в пар содержащейся в ней водой. Еще выше температура — и скала плавится, льется поток лавы, а луч, похожий на гигантскую автогенную горелку, идет все дальше. Высокочастотный «крот», прожигающий скалу, работает без людей. Оператор издалека только следит за исправностью радиоуправления.

В истории человечества, в том числе и в истории техники, развитие обычно идет, если сказать образно, по восходящей спирали. Люди уже не впервые пользуются огнем, высокой температурой для разрушения гигантских каменных глыб. Этот способ был известен еще в древнем Египте. Позже появилось механическое бурение. для пробивания скважин стали применять взрывчатку. А сегодня техника снова обращается к пламени, правда уже на более высокой основе. Вот другое не менее эффектное применение высокочастотного луча.

Феерическую картину увидят москвичи лет через тридцать-сорок. Думаю, что это может случиться в юбилейную, 2000-ю новогоднюю ночь, когда человечество вступит в третье тысячелетие. Искусственное солнце, созданное человеком и вознесенное на двадцати-тридцатикилометровую высоту, зальет своими лучами Москву и Московскую область. Миллионы киловатт — мощность крупнейшей из волжских ГЭС — уйдут на то, чтобы дать столичной области гигантский уличный фонарь. Нет, это будет не лампа и не прожектор на аэростате… Электромагнитные лучи, посланные зеркалами ввысь с четырех подмосковных высокочастотных станций, скрестились высоко над Красной площадью и заставили светиться раскаленные молекулы азота, кислорода, Даже потери при работе искусственного солнца не будут потерями в общем балансе. Окислы азота, образующиеся в пламени искусственного солнца, попадут на землю с дождем, ветром. А ведь это ценные удобрения…

Мы попросили Георгия Ильича Бабата рассказать о том, как возникла мысль зажечь высокочастотное «солнце», и не пожалели об этом. Можно фантазировать смело, но даже крылатой мечте нужен воздух, опора. Факты, эксперименты — воздух ученого.

Ученый протянул руку и взял со стола толстую тетрадь в темном кожаном переплете.

— Дневник военных лет, — ответил он на наш вопросительный взгляд.

Полистав страницы, он нашел нужные записи.

…Шли тяжелые дни глубокой осени 1941 года. Работать в лаборатории приходилось сутками напролет; многие здесь и ночевали. Но еще в городе была электроэнергия— можно было ставить опыты. Инженер Бабат торопился довести до конца начатые им работы. Может быть, реже всех он покидал стены лаборатории. Вот тогда-то и вспыхнуло, наконец, над металлическими лепестками прибора трепетное электрическое пламя, похожее на только что распустившийся спящий цветок.

Крошечное солнце осветило лабораторию ученого, и огонь этот навсегда остался в сердце изобретателя. Г. И. Бабат подвел к установке не обычный, «ровный» ток, а модулированный. Попросту говоря, он пропустил его через включенный радиоприемник. И, подчиняясь колебаниям электрического тока, пламя задрожало, становясь то больше по размерам, то резко сужаясь. Оно стало как бы мембраной, которая заставляет колебаться прилегающий воздух и рождает звуковые волны.

Пусть ярость благородная

Вскипает, как волна…—

пело пламя. А его изобретатель, как зачарованный, не сводил с него глаз и слушал, слушал. Поющее пламя. Поющее солнце…

Песня гремела сталью и ненавистью к врагам, такой же жгучей, как вот этот огонь, к которому нельзя прикоснуться. И в памяти вдруг всплыли страстные слова Гейне:

О солнце, гневное пламя!..

Поющее пламя все еще стояло у нас перед глазами, а Г. И. Бабат уже рисовал новые примеры использования высоких частот. Он рассказывал о телефоне XXI века, о том, как единая электрическая сеть покроет весь земной шар и два человека, находящиеся на разных полушариях, смогут быстро созвониться и переговорить. Люди откажутся от громоздкой механической аппаратуры современных АТС, которые ограничивают количество разговоров. Вместо механических искателей будут работать практически вечные полупроводниковые приборы — «нервные узлы». Полупроводниковый коммутатор на несколько сотен абонентов будет иметь размер с коробку от ботинок. Усилители-автоматы позволят нам говорить, например, с Южной Америкой, вызвать прямым путем или обходным (сеть будет иметь множество перекрещивающихся каналов) любую «нервную клетку», любой домашний коммутатор в любой стране. Высокочастотный метод позволит иметь практически любое количество каналов для связи.