Борис Валеріанович Ляпунов - Людина дивиться в завтра

Інженер мріє… Інженер? Той, чия царина — точний розрахунок, чиїм інструментом з давніх-давен була логарифмічна лінійка, а нині вже й електронно-обчислювальна машина, хто ніколи не повинен виходити за межі можливого на сьогодні. Бо його поле діяльності — техніка сучасного. Адже і саме слово «інженер» — від слова «engine», що означає — машина. Про які ж машини може йти мова? Звичайно, про ті, що нас оточують, до яких звикли і які, щоправда, треба поліпшувати й поліпшувати. Отже, все-таки майбутнє? Погляд на роки вперед? Мрія, але в масштабах, обмежених рамками, скажімо, перспективного плану — два роки, три, п’ять, сім літ? Безумовно, інженер не може не жити прийдешнім, як усі ми. Та домовимось одразу: тут, у цій книзі, знайшло місце майбуття без будь-яких обмежень. Це — політ уяви, це далека перспектива, хоч інколи ми говоритимемо про часи не такі вже й недосяжні. Можливо, свідками багатьох звершень станете ви! Інженер мріє… Фантазія, як провідна зірка, веде його шляхами прийдешнього. Які ж обрати? Світ техніки неосяжний. А неосяжне охопити не можна. Тому доведеться обмежити нашу мандрівку в світ інженерної мрії. Виберемо лише деякі із шляхів, намічених інженерною уявою. Ми здійснимо з вами подорож в енергетику близького й далекого завтра. Адже енергетика — основа основ, і тут відкриваються можливості, про які раніше не знали й знати не могли. Ви знайдете у книзі «космічний» розділ і розділ про машини незвичайних мандрівок. Удосконалення планети — справа, де інженерові належить провідна роль. Що треба зробити, щоб позбутися невідповідностей природи, щоб людям краще жилося на їхній планеті — Землі? Які величні проекти висуває тут думка сучасного інженера? Поговоримо про них. І ще один маршрут — біоніка. Хто раніше знав про неї? Це цілком нова галузь, де інженер матиме над чим попрацювати. Чи варто про неї розповісти? Звичайно! Тож у дорогу. На відкритий мрією простір! Мрією інженера — інженера другої половини двадцятого століття, чиє покликання — працювати і мріяти, мріяти і працювати!

Чи загрожує людству енергетичний голод? На який час вистачить йому запасів вугілля і нафти? Щонайбільше «років на двісті. А може, навіть і менше «адже потреби в енергії безперервно зростають: збільшується населення Землі, розвивається промислове виробництво.

Треба відвернути загрозу голодування. Треба знайти вихід.

Пошуки нових джерел енергії починаються, як правило, з Сонця «цього велетенського природного термоядерного реактора, що безперервно випромінює світло й тепло. Щороку Земля дістає від нього стільки променевої енергії, що в перерахуванні на кіловат-годину виходить астрономічна цифра «шістсот двадцять більйонів.

Що насправді означає ця цифра, можна зрозуміти, коли порівняти її з іншою: з річним споживанням сонячної енергії всім людством. Воно майже в двадцять тисяч разів менше. Інакше кажучи, ми беремо від нашого денного світила мізерну частку того, що воно надсилає до нас.

Величезні запаси сонячного світла й тепла завжди привертали увагу інженерів. І все ж геліотехніка, по суті, не виросла з дитячого віку.

На що здатні побудовані дотепер сонячні нагрівники? Закип’ятити воду в самоварі, котрі ж більші за розмірами «замінити казан на кухні, в їдальні, пральні чи в лазні «ось, власне, й усе. Хоч і корисні такі установки, та це, як на сучасну енергетику, всього-на-всього тільки іграшки.

До них ще можна додати сонячні печі, в яких влітку сушать фрукти на заводах, та опріснювачі води.

За допомогою сонячних установок можна одержувати дуже високу температуру, що необхідна при зварюванні та плавленні металів. Навіть найтугоплавкіший з них «вольфрам «піддається сонячному плавленню. Але такі установки поки що тільки випробовуються.

Проектами вже передбачено сонячно-водяне опалення південних міст. Нагріту сонцем воду зберігатимуть у тепло-ізольованих сховищах для того, щоб витрачати її взимку. Але й це не зараджує справі.

Геліоенергетика належить майбутньому, а тому перед інженерною уявою тут відкривається широкий простір.

Інженер накреслить собі насамперед найпростіший шлях, яким можна піти. Дзеркало збирає сонячні промені, вони випаровують воду, а далі все відбувається так, як на звичайній теплоелектроцентралі.

Геліостанції (тобто сонячні станції) можна було б побудувати в південних районах і ввімкнути їх у єдине енергетичне кільце. Доцільно обрати для них такі місця, де майже не буває хмар, і примусити працювати на повне навантаження протягом усього дня.

Всі геліоустановки діють тільки за дня. Але струм можна акумулювати і витрачати в разі потреби. Є змога також запастися теплом. Ймовірно, сонячні станції матимуть і теплові акумулятори. Тепло «консервують» деякі солі, що плавляться при нагріванні, а коли знову кристалізуються, то виділяють його.

Але чому ж, незважаючи на видиму простоту сонячних установок, геліоенергетика все-таки ще не ввійшла у наш побут? Річ у тім, що установки ці малопотужні. А щоб мати достатню потужність, потрібні відбивні поверхні таких розмірів, які техніка на даному етапі неспроможна побудувати.

Можливо, коли металурги створять надміцний метал, а хіміки «надміцне скло, вдасться виготовити дзеркала-велетні. Поки що ж відбивач діаметром сто метрів «рідкісна споруда, хоча потужність його усього п’ятсот кіловат. Кілька сотень, а потрібні тисячі, ба навіть мільйони!

Інженери шукають вихід. Адже замість одного великого дзеркала можна зробити безліч малих, а котел розмістити так, щоб усі дзеркала посилали до нього зібрані промені. Тоді загальна відбивна поверхня буде чимала, а виготовляти невеликі дзеркала з однакових, стандартних частин неважко.

Окремі дзеркала-відбивачі повинні весь час обертатися услід за Сонцем, тому їх передбачають розмістити на кільцевих коліях. Дотримувати потрібну швидкість руху і нахил дзеркал допоможе автоматика. Трубчастий геліокотел встановлять на високій вежі в центрі станції, і він також зможе автоматично повертатись.

Це буде справжня теплоенергоцентраль. Пара не тільки приведе в рух турбіни. Вона піде на фабрики, на консервні заводи, в теплиці й житлові будинки. Потужність такої станції досягне кількох мільйонів кіловат-годин на рік.

Інженерний пошук спрямовано також на заміну металевих і скляних дзеркал у сонячних нагрівниках пластмасовими. У довгому циліндрі з плівки верхня половина прозора. Нижня, металізована, відбиває промені, скеровуючи їх на теплоприймач «затемнену трубку. її нагрівають і прямі промені, і ті, що відбилися. Таке плівкове дзеркало може бути надувним і переносним.

Там, де багато сонця, але мало палива, де поблизу нема залізниць, де треба опріснювати воду, зрошувати чи осушувати землю, такі станції відіграють велику роль. Пекуче сонце, що досі було згубним для посушливих, пустельних районів, допоможе відродити їх до життя.

Однак заходить сонце, і до ранку на геліостанції настає вимушена перерва. Поки що невідомо, чи вдасться за допомогою позаземних супутників-освітлювачів перетворити ніч на день, хоча і про це мріють інженери.

Споруджувати паротурбінні геліостанції за атмосферою вперше запропонував ще К. Е. Ціолковський. Згодом з’явилися проекти великих населених супутників із дзеркалами «сонячними нагрівниками.

Можна вибрати таку орбіту супутника, що його завжди буде освітлено сонцем. Та й про охолодження, яке потрібне, щоб знову перетворити пару на воду І налагодити в паротурбінній установці замкнений цикл, турбуватися не доведеться. Досить воді (або іншій, придатнішій для роботи в такій турбіні рідині) попасти в тінь, як вона охолоне. У світовому просторі можна одержати будь-яку температуру «там немає повітря і грітимуть лише прямі сонячні промені.

У пізніших проектах позаземних станцій для постачання їх енергією передбачено установки іншого типу. Вже з’явилися перші маленькі космічні геліостанції. Вони працюють на супутниках і на автоматичних міжпланетних станціях. Поки що вони занадто дорогі і малопотужні, хоч у космосі дуже зручні і цілком виправдали себе. Це «сонячні батареї, напівпровідникові фотоелементи, що перетворюють променисту енергію в електричний струм.

Труднощі, які виникають при побудові потужних напівпровідникових кремнієвих батарей, вдасться подолати, коли буде знайдено спосіб запобігати їхньому перегріву, що дуже зменшує коефіцієнт корисної дії. Кожний зайвий градус тепла забирає більш як півпроцента енергії. Можливо, світлочутливу поверхню будуть захищати фільтром, який не пропускатиме теплові інфрачервоні промені.

«Віяла» таких батарей розмістяться на великих штучних супутниках. Вони зможуть існувати також окремо від станцій, потрібно лише обладнати їх автоматичними пристроями, що регулюватимуть освітлення батареї сонцем. Певно, доведеться мати на супутникові і