Ирина Радунская - Кванты и музы
И вот — новая идея: изящная, гениально простая и на первый взгляд легко осуществимая!
В вакуумную камеру выстреливается льдинка замороженного водорода (вернее, смеси тяжёлого водорода — дейтерия и сверхтяжёлого водорода — трития). Вспышка лазера встречает льдинку в центре камеры. Мощность лазерного луча столь велика, что льдинка, температура которой первоначально близка к абсолютному нулю, мгновенно превращается в крупинку солнца. Температура её приближается к бушующей в недрах звезды, а плотность всё ещё очень высока. Ведь за мгновение, пока длится вспышка, частицы, уже набрав колоссальную скорость, ещё не успели заметно сместиться в пространстве, а давление лучей лазера вызывает в раскалённой плазме ударную волну, сжимающую плазму в сверхплотный сгусток.
В этой адской температуре порваны все связи между ядрами и электронами. Атомов дейтерия и трития уже нет. Пылает плазма из ядер и свободных электронов. Сталкиваясь между собой, дейтоны и ядра трития вступают в реакцию, в результате которой возникают ядра гелия. Температура при этом ещё больше нарастает. Сопутствующие реакции порождают свободные нейтроны. Еще несколько мгновений — и рукотворная звёздочка погаснет. Плазма, быстро остывая, разлетится по вакуумной камере…
Это — биография одной льдинки. Но если в камеру впускать череду льдинок, скажем, по 2–3 в секунду, то зажжётся гирлянда пылающих «солнц». А дальше? Дальше тепло от нагретых стенок камеры можно утилизировать самым обычным, элементарным путём. Скажем, отводить его для получения горячего пара. Пар направлять на турбины тепловой электростанции. Или использовать для других нужд.
Вот какая перспектива волновала воображение физиков, увлекшихся идеей использовать лазер для получения термоядерной энергии. Возможно, именно так человечество овладеет термоядерной энергией, сохранив уголь и нефть, торф и древесину от уничтожения в топках?
Идея лазерного зажигания термоядерной плазмы воскрешала надежды, она убивала сразу несколько «зайцев», решала вопрос о получении высокой температуры, а главное — проблема длительного удержания термоядерной плазмы оказывалась обойдённой.
Вот почему лазерный термояд кажется привлекательным. Он свёл между собой людей различных характеров, темпераментов, научных склонностей. Для нас же, советских людей, особенно приятным было то, что родина его — Советский Союз. Вот что об этом пишет журнал «Форчун» («Судьба»), выходящий в Нью-Йорке: «Лидерами в области лазерного термоядерного синтеза стали советские ученые. Сама “гонка” за овладение лазерным термоядом началась в 1963 году — после того, как исследователи из Физического института имени Лебедева в Москве, работающие под руководством Николая Басова, сообщили об успешном использовании лазера для получения определённого количества нейтронов, что свидетельствовало о достижении, хотя и в слабой, “мимолётной” форме, реакции ядерного синтеза».
Крюков, молодой учёный, физик «божьей милостью», как говорят о нём друзья, создал первую установку и, сфокусировав мощный лазерный импульс, получил первые термоядерные нейтроны, те самые вестники успеха, о ко торых пишет журнал «Форчун». «И хотя, — продолжает журнал, — известие из Физического института было встречено на Западе с достаточной долей скептицизма», Крюков именно в этих первых нейтронах видит залог всех дальнейших успехов.
— Первые нейтроны, — говорит он, — имели огромное психологическое значение. Они не просто иллюстрировали наш успех. Лазерный термояд занял своё законное место в физике плазмы среди других способов реализации термоядерного синтеза. Ведь до того мало кто в него верил.
Крюков оказался прав. «Вскоре западные учёные убедились в успехе их советских коллег, сумев воспроизвести этот опыт в своих лабораториях. В лабораториях Комиссии по атомной энергии США начались регулярные исследования проблемы лазерного термояда. Этот метод достижения ядерного синтеза примерно в то же время стал темой исследований во Франции, ФРГ, Англии, а затем в Японии» («Форчун»).
Пройдут десятилетия, и человечество будет вспоминать о сегодняшних экспериментах с гордой снисходительностью, как о первых шагах к великому свершению.
Физики, работающие над проблемой лазерного термояда, отлично понимают, что до полной победы ещё далеко. Полезной термоядерную реакцию можно будет считать тогда, когда выделенная энергия превысит затраченную на её создание. Пока полученная реакция энергетически убыточна. Сейчас идёт накопление знаний, а не энергии. Долгая, кропотливая, изнурительная работа. Оттачивается методика эксперимента, совершенствуются установки, набирается статистика, изучается сама плазма, разрабатывается аппаратура для её диагностики. Эта работа — на десяток лет. Но без неё плазма покорена не будет. Эта работа приносит те сведения о процессе, которым нужно научиться управлять. Она определяет весь дальнейший ход исследований: подсказывает, какие механизмы нужно усмирить в плазме, какие лазеры создавать, чтобы их мощь стала достаточной для обжатия и нагрева ядерного топлива.
А теперь сравним две публикации. Одна — из уже цитированного нами журнала: «Благодаря относительной безопасности реакции синтеза установки лазерного термояда могут быть использованы для удовлетворения потребностей в энергии небольших поселений, отдельных предприятий, комплексов, ликвидируя проблему высокой стоимости создания специальных зданий для энергетических блоков или линий дальней передачи энергии. Лазерные термоядерные реакторы можно будет даже создавать настолько “миниатюрными”, что они станут “энергетическими сердцами” морских лайнеров и поездов. А несколько таких реакторов, соединённых вместе, образуют энергетическую станцию».
Обратите внимание на стиль — деловито, буднично, аргументировано, на профессию автора статьи, Лоренса Лессинга, — он журналист, на дату — 1974 год.
И вторая публикация — из газеты «Геральд Трибюн». Крупный заголовок: «Лорд Резерфорд смеётся над теорией обуздания энергии в лабораториях!» Смеётся не обыватель, смеётся не журналист, а отец ядерной физики, смеётся над самой мыслью об обуздании энергии ядра, смеётся в 1933 году — после того как убедился в возможности расщепления ядра…
Разрыв во времени между этими публикациями — 41 год. Не сенсационный ли скачок в сознании людей? Не сенсационный ли темп созревания человеческого интеллекта? Всего несколько десятилетий ушло на то, чтобы от факта расщепления ядра прийти к мысли об использовании энергии этого расщепления.
А ведь от первой догадки об атомной структуре материи до первого доказательства этого прошло более двадцати веков…
У лазерных поисков есть ещё одно из главных направлений. Помимо термояда — это обеспечение связи в будущем, средств переработки информации и передачи её на большие расстояния. Широко известно, что наше поколе ние буквально захлёстнуто потоками информации — это и обилие научных открытий и технических достижений, и просто расширяющийся обмен информацией между людьми. С каждым годом этот поток всё больше и больше — его нужно быстро перерабатывать, осмысливать, использовать. Естественно, вся надежда — на ЭВМ. Но их быстродействия уже недостаточно, к тому же они громоздки и не экономичны. Радиоволны и электроника не удовлетворят будущие поколения. С переработкой большой массы информации смогут справиться лишь световые волны. Этим вопросом ведает новая область электроники — оптическая. На наших глазах рождается новая наука — оптоэлектроника.
Когда мы проводим себе в квартиру телефон, то не думаем, на какие расходы идёт государство, используется всего-то несколько метров медного провода.
Но стране нужны миллионы телефонов. Нужны линии связи между городами, сёлами, государствами. Это уже тысячи тонн меди. А медь — тот металл, запасы которого кончатся прежде всего.
— Какой же выход? — спросите вы.
Представьте себе АТС будущего: её основные элементы «соты», напоминающие пчелиные, только во много раз более мелкие. Это миниатюрные лазеры. Вы поднимаете трубку — включается «ваш» лазер, на его луч «нанизывается» ваш голос и бежит по одной из стеклянных нитей, скрытых в кабелях, проложенных под землёй. Нити эти почти ничего не стоят — ведь кремний, из которого варится стекло, самый распространённый и дешёвый материал.
— За чем же дело стало? — спросит читатель и от инженеров получит более чем странный ответ: за прозрачными стеклянными волокнами…
Стеклянные провода действительно могут с успехом заменить медные, но, чтобы они транспортировали свет на сотни километров без потерь, сделать их нужно из очень прозрачного стекла.
Вы, наверно, подумали — как оконное? Так же решила и я, слушая объяснения одного из авторов стекловолоконной линии связи.
