Артур Кларк - Черты будущего
Если когда-нибудь человечество найдет способы управления гравитационными полями (эта проблема обсуждалась в главе 5), то подобные космические инженерные мероприятия станут гораздо более приятным. Тогда нам, возможно, удастся аккумулировать колоссальную энергию падающего астероида и использовать ее так, как мы используем сегодня энергию падающей воды. Эта энергия будет, так сказать, добавочной премией в дополнение к целой горе железа, которую мы плавно опустим на Землю. Правда, эта идея представляет собой пока что чистейший вымысел, однако нам не следует отбрасывать ни одного проекта, если в нем соблюдается закон сохранения энергии.
Отправка материалов с поверхности планет-гигантов — гораздо менее привлекательное предложение, чем разработка астероидов. Мощные гравитационные поля сделают решение задачи трудным и дорогостоящим даже при наличии неограниченных ресурсов термоядерной энергии, а без такой предпосылки этот замысел вообще бессмысленно обсуждать. К тому же планеты типа Юпитера, по-видимому, почти исключительно состоят из малоценных легких элементов, таких, как водород, гелий, углерод и азот; все более тяжелые элементы заключены в ядрах этих планет, на глубинах, измеряемых тысячами километров.
Аналогичные соображения в еще большей степени относятся и к Солнцу. Однако в данном случае есть одно благоприятное обстоятельство, которым когда-нибудь, возможно, удастся воспользоваться. Вещество Солнца находится в плазменном состоянии, иначе говоря, оно нагрето до такой высокой температуры, что все его атомы ионизированы. Плазма проводит электрический ток гораздо лучше, чем любой металл; управление ею с помощью магнитных полей составляет основу новой науки, имеющей очень важное значение — магнитогидродинамики, сокращенно именуемой МГД (см. главу 9). Ныне мы используем различные магнитогидродинамические методы в научно-исследовательской работе и промышленности для получения и удержания плазмы при температурах, достигающих миллионов градусов. Аналогичные процессы можно наблюдать на Солнце, где магнитные поля вокруг солнечных пятен и вспышек настолько интенсивны, что они выбрасывают облака газа размером с земной шар на высоту в тысячи километров, легко преодолевая солнечную гравитацию.
Питание энергией непосредственно от Солнца может показаться фантастическим предложением, но ведь мы уже исследуем его атмосферу радиолучами. Может быть, придет день, когда мы научимся высвобождать титанические силы, действующие на Солнце, и отбирать из его раскаленного вещества то, что нам нужно. Однако, прежде чем браться за такой прометеев подвиг, будет разумно яснее представить себе его возможные последствия.
Совершив мысленно набег на солнечную систему в поисках сырьевых ресурсов, возвратимся вновь на Землю и направим свои помыслы в совершенно иную сторону. Возможно, нам никогда и не понадобится выходить за пределы нашей планеты в поисках того, что нам нужно, потому что настанет время, когда мы научимся создавать любой элемент в любых количествах посредством ядерных превращений.
До открытия деления ядер урана в 1939 году превращение одних элементов в другие оставалось такой же мечтой, как и во времена алхимиков. С тех пор как в 1942 году начали действовать первые реакторы, было произведено значительное, измеряемое тоннами, количество синтетического элемента плутония; кроме того, в огромных количествах были получены другие элементы как побочные продукты, притом зачастую нежелательные и причиняющие много хлопот своей радиоактивностью.
Но плутоний, имеющий важнейшее военное применение, представляет собой совершенно особый случай; всем известна дороговизна и сложность установок, необходимых для его получения. Золото по сравнению с ним куда дешевле, а применение синтеза для производства черных и цветных металлов — свинца, меди или железа — представляется ныне не более вероятным, чем добыча их на Солнце.
Надо помнить, однако, что ядерная техника находится сейчас примерно на той же стадии развития, что и химическая технология в начале девятнадцатого столетия, когда еще только начинали понимать законы, управляющие ходом химических реакций. Сейчас мы синтезируем в промышленных масштабах медицинские препараты, пластические массы, которые химики совсем недавно не смогли бы получить даже в своих лабораториях. А через несколько поколений мы, безусловно, научимся проделывать то же самое и с элементами.
Начав с простейшего элемента — водорода (один электрон вращается вокруг одного протона) или его изотопа — дейтерия (один электрон вращается вокруг ядра, состоящего из протона и нейтрона), мы можем «сплавлять» атом с атомом и получать все более и более тяжелые элементы. Именно такой процесс происходит на Солнце, а также при взрыве водородной бомбы: с помощью различных средств достигается соединение четырех атомов водорода в один атом гелия, причем в ходе этой реакции высвобождается колоссальное количество энергии. (На практике используется также и третий элемент периодической таблицы — литий.) Возбудить этот процесс исключительно трудно, управлять им еще труднее, однако это только самый первый шаг в области, которую можно назвать «ядерной химией».
При давлениях и температурах еще более высоких, чем те, что возникают при сегодняшних термоядерных взрывах или в установках для термоядерного синтеза, атомы гелия в свою очередь будут соединяться, образуя более тяжелые элементы; именно это и происходит в недрах звезд. Вначале такие реакции идут с выделением энергии, но на стадии синтеза более тяжелых элементов, начиная с железа и никеля, энергетический баланс изменяется и создание подобных элементов уже требует затрат дополнительной энергии. Дело в том, что наиболее тяжелые элементы склонны к неустойчивости и их ядра легче делятся, нежели сливаются. Образование элементов можно, пожалуй, уподобить сооружению колонны из кирпичей: вначале конструкция устойчива, но по мере роста приобретает склонность к самопроизвольному разрушению.
Это, разумеется, очень поверхностное рассмотрение ядерного синтеза; подробное описание процессов, происходящих внутри звезд, можно найти в книге профессора Хойла «Границы астрономии». Вы прочтете там, что температура звездных недр достигает одного — пяти миллиардов градусов, а давление — миллионов миллиардов атмосфер, из чего явствует, что такой путь решения проблемы вряд ли особенно перспективен.
Но есть другие способы вызывать реакции, кроме нагрева и сжатия. Химики знают их уже многие годы; они применяют катализаторы, которые ускоряют протекание реакций или позволяют осуществлять их при гораздо более низких температурах, нежели в обычных условиях. Большая часть современных химических производств (например, перегонка нефти) основана на использовании катализаторов. Точный состав катализаторов часто является тщательно охраняемым фирменным секретом.
Существуют ли ядерные катализаторы, подобно химическим? Да, на Солнце именно такую роль играют углерод и азот. Могут существовать и другие ядерные катализаторы, причем не обязательно простые элементы. Среди легионов частиц, ошибочно называемых элементарными, которые сейчас ставят физиков в тупик, — мезонов, позитронов и нейтрино, — могут оказаться такие, которые способны вызывать реакцию синтеза при реально достижимых температурах и давлениях. А может быть, есть и совершенно иные пути к осуществлению ядерного синтеза, столь же невообразимые сегодня, как и урановый реактор тридцать лет назад.
В наших морях содержится 100 000 000 000 000 000 тонн водорода и 20 000 000 000 000 тонн дейтерия. Скоро мы научимся использовать эти простейшие элементы для получения энергии в неограниченных количествах. Позже — вероятно, намного позже — мы сделаем следующий шаг и начнем громоздить ядерные «кирпичики» один на другой, создавая, таким образом, любой нужный нам элемент. И если, наступит такое время, когда золото, например, окажется несколько дешевле свинца, то этот факт уже не будет иметь существенного значения.
Сделанного обзора вполне достаточно, чтобы показать (хотя и не доказать), что прогрессирующее истощение сырьевых ресурсов нам не угрожает. В этой невообразимо огромной Вселенной мы никогда не будем страдать от нехватки энергии или материи. Надо только не забывать о другой опасности — что нам может не хватить ума…
13
Лампа Аладина
Люди в отличие от растений не могут жить, питаясь непосредственно энергией и несколькими простейшими химическими соединениями. С тех пор как врата Эдема закрылись для них столь удручающе бесповоротно, они непрерывно борются за пищу, кров и другие средства существования. Более двух триллионов человеко-лет потрачено на извечную битву с природой, и лишь за время жизни последних четырех-пяти поколений (из общего числа пятьдесят тысяч) появились признаки некоторого облегчения этого тягостного бремени.
