Артур Кларк - Черты будущего
Нам не удастся с выгодой использовать поток солнечной энергии, если мы не придвинемся намного ближе к Солнцу; даже на Меркурии мы смогли бы получать с квадратного метра поверхности, собирающей излучение, электрическую мощность всего лишь немногим больше одной лошадиной силы. Возможно, когда-нибудь мы сумеем разместить «ловушки» солнечного света в непосредственной близости от Солнца[33] и передавать полученную энергию по направленному лучу туда, куда нужно. Если энергия ядерного синтеза останется недоступной, нам придется пойти даже на такие крайние меры. Но космическим кораблям следует избегать подобных «силовых» лучей: они будут весьма эффективными «лучами смерти».
Все другие известные источники энергии в миллионы раз слабее солнечного света. Космические лучи, например, несут приблизительно столько же энергии, сколько свет звезд. Лунный свет и то выгоднее как источник питания двигателя, чем космическое излучение. Это может показаться парадоксальным с учетом того факта, что космические лучи часто обладают огромной энергией и могут причинять тяжелые повреждения живым организмам. Но дело в той, что лучи (точнее, частицы) высоких энергий столь немногочисленны и редки, что средняя мощность космических излучений пренебрежимо мала. Если бы это было не так, нас не было бы на Земле.
В качестве потенциальных источников энергии иногда упоминаются гравитационное и магнитное поля Земли, однако возможность их использования весьма ограниченна. Извлечь энергию из гравитационного поля можно только за счет падения сквозь него какого-либо тяжелого предмета, заранее помещенного на соответствующую высоту. Правда, именно на этом принципе основана работа гидроэлектростанций, которые, в сущности, косвенным образом используют солнечную энергию. Солнце, испаряя воду с поверхности океанов, создает горные озера, гравитационную энергию которых мы черпаем с помощью турбин.
Но гидроэлектростанции никогда не покроют больше нескольких процентов общей потребности человечества в энергии, даже если, избави боже, все водопады нашей планеты будут загнаны в туннели, подводящие воду к турбинам электростанций. Другие же методы использования гравитационной энергии потребовали бы перемещения колоссальных количеств вещества, например выравнивания гор. Если человечество когда-нибудь и возьмется за осуществление подобных проектов, то для совершенно иных целей, чем производство энергии, и такие операции в конечном итоге принесут нам не выигрыш, а потери в энергетическом балансе. Ведь, прежде чем снести гору, ее нужно сначала раздробить на куски!
Магнитное поле Земли настолько слабо, что не заслуживает рассмотрения. Игрушечный магнит в тысячи раз сильнее. Время от времени можно слышать оптимистические прогнозы относительно «магнитного двигателя» для космических кораблей, но этот проект можно сравнить разве что с намерением покинуть Землю по лестнице из паутины. Сила магнитного поля Земли сопоставима с прочностью паутинок, летающих в воздухе в погожие осенние дни.
Однако столь многое во Вселенной еще недоступно для наших органов чувств, и так много видов энергии было открыто на протяжении лишь нескольких последних мгновений истории человечества, что было бы крайне неосмотрительным отвергать мысль о наличии космических сил, пока еще не известных нам. Всего лишь поколение назад ядерная энергия казалась нелепой выдумкой, а когда наконец было доказано, что она существует, большинство ученых отрицали какую бы то ни было возможность ее практического использования. Имеются убедительные данные о том, что все звезды и планеты пронизывает насквозь поток энергии в форме нейтринного излучения (более подробно об этом говорится в главе 9), но уловить его до сих пор практически не удалось ни одним из наших методов наблюдения. Примерно так же Ньютон при всей своей гениальности не смог бы обнаружить, скажем, излучение, испускаемое радиоантенной.
Для земных целей не так уж важно, имеются ли во Вселенной какие-либо до сих пор неизвестные и неиспользуемые источники энергии. Океанских запасов тяжелого водорода хватит, чтобы приводить в движение все наши машины и обогревать все наши города на неисчислимые века. И если спустя два поколения мы будем испытывать энергетический голод (что вполне возможно), то только благодаря нашему собственному невежеству. Мы уподобимся тогда жителю каменного века, погибающему от холода на пласте угля.
По поводу использования большинства сырьевых запасов и энергетических ресурсов можно сказать, что мы проживаем основной капитал. Мы занимаемся использованием легкодоступных запасов — высококачественных руд, богатых залежей, в которых природа сконцентрировала нужные нам металлы и минералы. Процесс образования руд длился больше миллиарда лет. Мы же за несколько столетий разграбили сокровища, которые накапливались на протяжении многих геологических эпох. Когда все эти сокровища иссякнут, цивилизация не сможет несколько сот миллионов лет топтаться на месте и ждать, пока они восстановятся.
И тут нам опять придется напрячь разум, а не мускулы. Как отмечал Гаррисон Браун в своей книге «Вызов будущего», после истощения всех рудных запасов мы сможем обратиться к обычным горным породам и глинам:
«В сотне тонн обычной магматической горной породы, например гранита, содержится в среднем 8 тонн алюминия, 5 тонн железа, 540 килограммов титана, 80 — марганца, 30 — хрома, 18 — никеля, 14 — ванадия, 9 — меди, 4,5 — вольфрама и 1,8 килограмма свинца».
Извлечение всех этих элементов потребует не только усовершенствованной химической технологии, но и больших затрат энергии. Породу вначале придется дробить, а затем обрабатывать посредством нагревания, электролиза и другими методами. Однако, как указывает далее Гаррисон Браун, в тонне гранита содержится количество урана и тория, энергетически эквивалентное пятидесяти тоннам угля. Таким образом, вся энергия, которая понадобится для переработки горной породы, заключена в ней самой.
Другой, почти неисчерпаемый источник основных видов сырья — океан. В одном кубическом километре морской воды находится во взвешенном состоянии или растворено около 37,5 миллиона тонн твердого вещества. Большую часть его (30 миллионов тонн) составляет обычная поваренная соль, но в остальных 7,5 миллионах тонн содержатся почти все элементы, притом во внушительных количествах. Из них больше всего магния (около 4,5 миллиона тонн). Извлечение магния из морской воды, налаженное в промышленных масштабах во время второй мировой войны, было великой победой химической технологии, имевшей очень большое значение. Однако магний уже не первый элемент, извлекаемый из морской воды: промышленная добыча брома началась еще в 1924 году.
Трудности разработки океанских «недр» состоят в том, что вещества, которые мы хотим добыть из воды, находятся в ней в очень небольших концентрациях; 4,5 миллиона тонн магния, которые, как мы упоминали, содержатся в одном кубическом километре, — это гигантское количество; при современном уровне потребления его хватило бы миру больше чем на сто лет. Но это количество магния рассеяно в миллиарде тонн воды. Таким образом, морская вода, если рассматривать ее как руду, содержит всего 0,45 % магния. В обычных условиях редко бывает выгодно разрабатывать руды, содержащие менее одного процента неблагородных металлов. Многих людей буквально гипнотизирует тот факт, что в кубическом километре морской воды содержится около пяти тонн золота, хотя в своих собственных огородах они, пожалуй, обнаружили бы более высокое содержание этого металла.
Тем не менее крупные успехи химической технологии, достигнутые в последние годы — особенно в ходе выполнения программы по атомной энергии, где потребовалось извлекать очень небольшие количества изотопов из больших масс других материалов, — позволяют надеяться, что мы сумеем приступить к разработке морской «руды» задолго до того, как истощатся сырьевые запасы на суше. И в данном случае решение проблемы упирается в основном в энергию; энергия нужна для перекачки воды, для ее испарения, для электролиза. Успех может прийти в ходе решения комплексной проблемы: во многих странах ведутся работы по опреснению морской воды; получаемый при этом побочный продукт — обогащенный рассол, возможно, и послужит сырьем для перерабатывающих установок.
Воображение рисует гигантские универсальные заводы, возникшие, быть может еще до конца текущего столетия и использующие дешевую энергию термоядерных реакторов; они будут извлекать из моря пресную воду, поваренную соль, магний, бром, стронций, рубидий, медь и многие другие металлы. Примечательным исключением из этого перечня является железо, которым океаны несравненно беднее, нежели континенты.
Если кому-нибудь добыча полезных ископаемых из моря покажется утопическим проектом, то стоит напомнить, что мы уже более пятидесяти лет занимаемся разработкой богатств атмосферы. Одним из серьезных, но ныне забытых поводов для беспокойства в XIX веке была надвигавшаяся нехватка азотистых соединений для производства удобрений. Природные запасы иссякали, и нужно было найти метод «связывания» азота воздуха. В атмосфере содержится примерно 4000 триллионов тонн азота; иначе говоря, на каждого жителя Земли приходится более чем по миллиону тонн. Если бы этот азот удалось использовать, страхи по поводу грядущего истощения запасов азота отпали бы навсегда.
