Черты будущего
Шрифт:
Наиболее желательное решение этой проблемы — создание устройств для хранения электрической энергии, по меньшей мере в десять, а еще лучше — в сто раз более компактных, чем громоздкие и грязные батареи, которые, по существу, остались такими же, какими они были во времена юного Томаса Эдисона. О неотложной необходимости решения этой проблемы уже говорилось в третьей главе в связи с электромобилями, однако существует бесчисленное множество других областей спроса на портативные аккумуляторы энергии. Может быть, форсированное развитие космической техники приведет нас в недалеком будущем к созданию легких энергетических элементов, дающих столько же энергии на килограмм веса, сколько дает бензин; в сравнении с некоторыми другими чудесами современной техники это пожелание покажется достаточно скромным.
Есть еще одна
Мы умеем создавать остронаправленные лучи, несущие непрерывный поток энергии мощностью до тысячи лошадиных сил; часть этой энергии может быть уловлена на расстоянии в несколько километров посредством больших антенных систем. Однако вследствие неизбежного рассеивания луча большая часть энергии будет теряться, поэтому коэффициент полезного действия такой системы будет очень низким. Это все равно что освещать дом прожектором с расстояния в пятнадцать километров — большая часть света попросту рассеялась бы по окружающей местности. Впрочем, это не совсем одно и то же: при высокой мощности, передаваемой по лучу, рассеянная энергия принесла бы не только убыток, но и серьезную опасность для людей, как это уже установили создатели радиолокационных станций дальнего обнаружения.
Другое существенное возражение против беспроводной передачи энергии состоит в том, что передатчики должны посылать в пространство неизменное количество энергии, независимо от того, будет ли она использоваться потребителями или нет. В современных распределительных системах центральная электростанция не дает тока, пока мы не затребуем его, включив тот или иной электроприбор; таким образом, существует «обратная связь» потребляющих устройств с генератором. Осуществить такую связь в беспроводной передаче энергии хотя и возможно, но исключительно трудно.
Поэтому передача энергии с помощью направленного излучения практически нецелесообразна, если не считать некоторых очень узко специальных областей применения. Она может, в частности, оказаться полезной для передачи энергии с искусственных спутников Земли на космические корабли, если они достаточно сблизятся и будут неподвижны один относительно другого. Но, конечно, нет никакой надежды использовать этот способ для снабжения энергией кораблей в полете, хотя он наиболее необходим именно в этом случае.
Для беспроводной передачи энергии, если ее когда-нибудь удастся осуществить, потребуется применить какие-то новые, пока еще неизвестные нам принципы или технические средства. К счастью, такая передача не составляет для нас предмета первейшей необходимости — она просто пригодилась бы нам. Если нужно, мы можем обойтись и без нее.
В порядке чисто отвлеченных рассуждений следует упомянуть, что в окружающем нас космическом пространстве, может быть, и существуют другие источники энергии; когда-нибудь мы, возможно, сумеем воспользоваться ими. Некоторые такие источники уже известны нам, но все они либо крайне маломощны, либо трудно поддаются практическому использованию в силу своих коренных природных особенностей. Самый мощный из этих источников — излучение Солнца, то есть солнечный свет. Мы уже используем этот источник для снабжения энергией наших космических летательных аппаратов. Мощность водородного реактора Солнца выражается гигантским числом — около 500 000 000 000 000 000 000 000 лошадиных сил; однако поток энергии, доходящей до Земли, сильно ослаблен огромным расстоянием. На уровне моря количество солнечной энергии, получаемой земной поверхностью, соответствует примерно 1,2 лошадиной силы на один квадратный метр. Эта величина, разумеется, грубо приближенная, но зато удобная для запоминания. Значение ее, конечно, колеблется в широких пределах в зависимости от атмосферных условий. Пока что мы научились превращать в электричество всего лишь десятую часть этой энергии, при этом капитальные затраты на 1 лошадиную силу, получаемую с помощью современных солнечных батарей, составляет примерно 100 000 долларов! Таким образом, для энергопитания стосильного автомобиля понадобилась бы поверхность сбора солнечных лучей площадью около восьмисот квадратных метров —
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».
33
С каждого квадратного метра солнечной поверхности можно получить около 80 000 лошадиных сил!
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.