Читать книгу "Покоренная плазма - Борис Васильевич Фомин"

class="p1">Может возникнуть вопрос: уж коль плазма способна делать так много, то нет ли такого устройства, где бы она одновременно обрабатывала металл и улучшала бы его свойства?

Оказывается, подобное устройство есть. Оно появилось совсем недавно. Подойдешь к этой машине и скажешь: это токарный станок. И действительно, здесь те же самые узлы и детали, что и у токарного станка, здесь так же вращается шпиндель с зажатой стальной болванкой, как и в токарном станке. Одного нет — резца. Вместо него укреплен на оси массивный металлический диск, к которому подведено напряжение.

Вращается этот диск, крутится болванка, становясь все тоньше и тоньше — металл срезается мощной дугой плазмы, вспыхнувшей между болванкой и ползущим вдоль нее диском. За один проход дуга может содрать добрый сантиметр толщины детали. Одновременно происходит упрочнение поверхностного слоя детали, чего нельзя добиться ни на одном металлорежущем станке. И все это благодаря плазме.

Такая электроконтактная обработка применяется там, где режущий инструмент не способен выполнить работу, а именно: для грубой обдирки литья и других заготовок из очень твердых сплавов.

Плазма не только выполняет, казалось, непосильное дело, но и позволяет экономить средства, потому что себестоимость работы уменьшается по сравнению с точением в два-три раза.

Молния работает на человека

Если вести рассказ о разных видах плазмы, соблюдая хронологию, то нужно было бы прежде всего рассказать о молнии. С нею человек столкнулся сразу же, как появился на земле. Есть мнение, что огонь люди получили «из рук молнии», поджегшей лес. Это первое благое дело, совершенное плазмой. Но молния — плазма, созданная в лаборатории природы, — пожалуй, больше приносила вреда, чем пользы. Она нередко убивала людей и домашних животных, поджигала посевы, леса, жилища.

Со времени изобретения громоотвода началось приручение молнии. Уже Ломоносов и Рихман заряжали ее энергией лейденские банки. Попов заставил молнию выполнять роль радиопередатчика, а потом изобрел свой искровой передатчик.

Служит ли сейчас человеку молния? И если служит, то как?

В настоящее время полным ходом ведутся наблюдения за грозами, регистрируются атмосферные электрические разряды.

«Грозоотметчик» Попова не мог ответить, откуда движется грозовой фронт, на каком расстоянии находится он от наблюдателя. Он только «отмечал» сам факт возникновения грозы.

Сейчас в распоряжении метеорологов находятся и радиолокаторы, и пеленгаторы, и чувствительные приемники, и «дальнобойные» передатчики. В течение нескольких минут, пустив в ход эту аппаратуру, они узнают, где появляются грозовые фронты и куда они идут.

«Гроза над Марселем! Гроза над Анкарой!» — то и дело поступают сообщения на Центральный пункт метеорологической службы.

Данные о грозах и другие сведения, добытые на метеостанциях, помогают точнее предсказывать погоду.

В последние годы пристальное внимание ученых привлекли электромагнитные колебания, длина волны которых во много раз больше длины радиоволн, используемых для радиопередачи. Оказалось, что эти сверхдлинные радиоволны обладают целым рядом преимуществ по сравнению с привычными для нас радиоволнами. Они, например, могут распространяться на очень большие расстояния, и связь, установленная на них, отличается завидной устойчивостью. Даже магнитные бури, происходящие то и дело в атмосфере, не влияют на поведение этих волн.

Любая электрическая искра излучает целый «букет» радиоволн. Чтобы убедиться в этом, включите радиоприемник. Когда лампы прогреются, щелкните несколько раз электрическим выключателем света. Приемник немедленно отзовется на эти щелчки: в такт им будет слышаться треск. Антенна приемника приняла радиоволны, которые возникли от маленькой искорки, проскакивающей в выключателе.

Теперь перейдите на другой диапазон и повторите то же самое. Приемник и на другой волне, получив порцию радиоволн, будет трещать.

Молния — это мощная искра. И, как доказали ученые, она излучает радиоволны от карликов в несколько миллиметров до гигантов, измеряемых многими километрами.

Для изучения сверхдлинных волн не стали на первых порах делать специальные генераторы таких волн, их с успехом заменили атмосферные электрические разряды — молнии.

Грозы возникают на разных расстояниях от места приема и в любое время суток. Это позволяет хорошо изучить, как сверхдлинные радиоволны могут преодолевать большие расстояния и какие причины влияют на их поведение.

Можно не сомневаться, что и этот участок электромагнитных колебаний будет покорен человеком.

Природная плазма — молния — помогает ученым сделать это быстрее.

Глава VIII

Химия и плазма

Удобрения из воздуха

В далекой южно-американской стране Чили очень много полезных ископаемых. Но особенно богата она залежами селитры — ценнейшего химического удобрения. Этот минерал, состоящий из натрия, азота и кислорода, с тех пор как стали вывозить его в разные страны, так и называют чилийской селитрой. Превратив его в порошок и бросив в землю, хлеборобы заранее знают, что пашни обретут вторую молодость, дадут хороший урожай.

Но перевозить удобрения за тысячи километров дорого и хлопотно. Нужно найти какой-то выход. Геологи стали искать селитру у себя дома, химики — пробовать получать ее искусственным путем. Работа тех и других в ряде стран оказалась успешной, и сейчас уже не снаряжают корабли за далеким грузом.

Внесла свою долю в общее дело и плазма. В любой селитре содержится азот и кислород. Нельзя ли их брать из безбрежного воздушного океана? Ведь в воздухе, которым мы дышим, немало кислорода и огромное количество азота. Оказывается, можно, но для этого нужно соединить азот с кислородом, иными словами получить окислы азота.

А это как раз самая трудная задача. Азот — газ неактивный, он неохотно расстается со своей свободой. Нужно какое-то постороннее воздействие.

Генри Кавендиш первым соединил азот и кислород, взятые из воздуха.

Электрические искры, которые проскакивали через стеклянную трубку, наполненную этими газами, рождали желанные окислы азота. Но какой дорогой ценой они доставались! Три недели Кавендиш гонял электрические искры, чтобы опустошить небольшую стеклянную трубочку!

Ясно, что требовалось более мощное устройство. Русский ученый Каразин еще на заре прошлого века высказал смелую мысль: выпустить в воздух стаю воздушных шаров, ловить ими молнии и заставить эти молнии делать селитру. Но и этот план не решал задачи: «молниевая» фабрика бездействовала бы в ясную погоду и зимой и такое предприятие наверняка прогорело бы.

Плазма связана с двадцатым веком. Только бурное развитие техники и удивительные достижения науки помогли ей стать заправским химиком.

Первые промышленные установки для извлечения азота с кислородом из воздуха появились в начале нашего столетия. В них день и ночь трудилась плазма, но не в виде искр, а в виде мощной ревущей дуги.

Сильные электромагниты, создающие постоянное магнитное поле, расплющивают дугу в тонкий огненный блин диаметром метра в три. В зону огня под давлением подается воздух. Только в плазме