Читать книгу "Два ледокола. Другая история Второй мировой - Владимир Новоженов"

В США гелиевая энергетика в большем почете. Недавно в одной из лабораторий американцам удалось ненадолго зажечь эту реакцию при помощи лазерного возбуждения. Но среди многих проблем самая неразрешимая в том, что на Земле гелия-3 днем с огнем не сыскать.

Вам это не напоминает начало моей книги?

Только вот кого-то не хватает на исторической сцене…

По словам директора Института геохимии и аналитической химии РАН академика Эрика Галимова, содержание гелия-3 на Луне в 10 тысяч раз выше, чем на Земле.

Не надо думать, что его на Луне можно черпать ложкой. Чтобы добыть 1 тонну изотопа, надо вскрыть лунный грунт площадью 20 тысяч квадратных километров на глубину 3 метра. Чтобы покрыть все земные потребности в энергетике, надо привезти домой 100 тонн гелия-3. Перед этим надо провести геологическую разведку, построить лунную базу и заводы по сжижению гелия, создать роботов, обучить вахтенных операторов. А на Земле надо научиться удерживать плазму в термоядерной реакции. И вот тогда мы и прикоснемся к скрытой звездной энергии гелия.

Одним словом, нам надо сделать революцию. Иначе— назад, в пещеры.

Либо же не заморачиваться на рытье лунного грунта. И это уже человеческой мыслью продумано. Только вот дорожка за готовым жидким гелием будет гораздо длиннее, чем к планете Марс. Гелий обильно представлен в атмосфере Юпитера: по одним данным его там 33 %, по другим — 17 %. Это открытие легло в основу сюжета одного из рассказов известного американского ученого и писателя-фантаста А. Азимова «Непреднамеренная победа».

Айзек Азимов — блестящий популяризатор науки. Впервые Азимов прославился как ученый. Его работы в области обмена веществ принесли ему известность в научном мире. Это прежде всего относится к капитальному труду «Биохимия человека».

И в своей писательской работе Айзек основывается на строгих логических предположениях. Около двадцати его фантастических романов, повестей, рассказов построены на данных современной науки. Конечно, писатель выдумывает, строит гипотезы, но это почти всегда обоснованные догадки, вытекающие из большого научного опыта.

В центре повествования — план доставки гелия с Юпитера, а то и заброски на ближайший спутник этой планеты — Юпитер V — армады кибернетических машин на криотронах. Погрузившись в жидкий гелий атмосферы Юпитера (сверхнизкие температуры и сверхпроводимость — необходимые условия для работы криотронов), эти машины превратят Юпитер V в мозговой центр Солнечной системы…

Жидкий гелий при сколь угодно близкой к абсолютному нулю температуре не затвердевает, если, помимо температуры, на него не действует давление в 25 или больше атмосфер. Второго такого вещества в природе нет. Посему, кроме Айзека Азимова, исключительный интерес проявляют и современные ученые к жидкому гелию.

Во-первых, это самая холодная жидкость. Во-вторых, это самая легкая из жидкостей с минимальной величиной поверхностного натяжения.

При температуре 2,172 °К происходит скачкообразное изменение свойств жидкого гелия. Образующаяся разновидность условно названа гелием II. Гелий II кипит совсем не так, как прочие жидкости, он не бурлит при кипении, поверхность его остается совершенно спокойной. Гелий II проводит тепло в 300 млн. раз лучше, чем обычный жидкий гелий (гелий I). Вязкость гелия II практически равна нулю, она в тысячу раз меньше вязкости жидкого водорода. Поэтому гелий II обладает сверхтекучестью — способностью вытекать без трения через капилляры сколь угодно малого диаметра.

При температуре жидкого гелия многие металлы и сплавы становятся сверхпроводниками. Сверхпроводниковые реле — криотроны все шире применяются в конструкциях электронно-вычислительных машин. Они просты, надежны, очень компактны. Сверхпроводники, а с ними и жидкий гелий становятся необходимыми для электроники. Они входят в конструкции детекторов инфракрасного излучения, молекулярных усилителей (мазеров), оптических квантовых генераторов (лазеров), приборов для измерения сверхвысоких частот.

Конечно, этими примерами не исчерпывается роль гелия в современной технике.

Но если бы не ограниченность природных ресурсов, не крайняя рассеянность гелия, он нашел бы еще множество применений. Известно, например, что при консервировании в среде гелия пищевые продукты сохраняют свой первоначальный вкус и аромат.

Но «гелиевые» консервы пока остаются «вещью в себе», потому что гелия не хватает и применяют его лишь в самых важных отраслях промышленности и там, где без него никак не обойтись. Поэтому особенно обидно сознавать, что с горючим природным газом через аппараты химического синтеза, топки и печи проходят и уходят в атмосферу намного большие количества гелия, чем те, что добываются из гелиеносных источников.

А вот твердый гелий почти не изучен: велики экспериментальные трудности исследования этого самого холодного тела. Бесспорно, пробел этот будет заполнен, так как физики ждут много нового от познания свойств твердого гелия: ведь он тоже квантовое тело.

И уж совсем интересен гелий вот в каком качестве.

Гелий — подлинно благородный газ. Заставить его вступить в какие-либо реакции пока не удалось. Молекула гелия одноатомна. По легкости этот газ уступает только водороду, воздух в 7,25 раза тяжелее гелия. Воздух, в котором весь азот или большая его часть заменена гелием, сегодня уже не новость. Его широко используют на земле, под землей и под водой. Гелиевый воздух втрое легче и намного подвижнее обычного воздуха. Он активнее ведет себя в легких — быстро подводит кислород и быстро эвакуирует углекислый газ. Вот почему гелиевый воздух дают больным при расстройствах дыхания и некоторых операциях. Он снимает удушья, лечит бронхиальную астму и заболевания гортани. Дыхание гелиевым воздухом практически исключает азотную эмболию (кессонную болезнь), которой при переходе от повышенного давления к нормальному подвержены водолазы и специалисты других профессий, работа которых проходит в условиях повышенного давления. Причина этой болезни — довольно значительная, особенно при повышенном давлении, растворимость азота в крови. По мере уменьшения давления он выделяется в виде газовых пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды, повредить нервные узлы…

В отличие от азота, гелий практически нерастворим в жидкостях организма, поэтому он не может быть причиной кессонной болезни. К тому же гелиевый воздух исключает возникновение «азотного наркоза», внешне сходного с алкогольным опьянением. Рано или поздно человечеству придется научиться подолгу жить и работать на морском дне, чтобы всерьез воспользоваться минеральными и пищевыми ресурсами шельфа. А на больших глубинах, как показали опыты советских, французских и американских исследователей, гелиевый воздух пока незаменим. Биологи доказали, что длительное дыхание гелиевым воздухом не вызывает отрицательных сдвигов в человеческом организме и не грозит изменениями в генетическом аппарате: гелиевая атмосфера не влияет на развитие клеток и частоту мутаций. Известны работы, авторы которых считают гелиевый воздух оптимальной воздушной средой для космических кораблей, совершающих длительные полеты во Вселенную. Но пока за пределы земной атмосферы искусственный гелиевый воздух еще не поднимался.