Промышленное освоение космоса

Циолковский Константин Эдуардович

Надежнее для добывания электричества солнечные двигатели, которые могут утилизировать очень высокий процент (до 50 и более) солнечной энергии. Сущность их устройства такая же, как обыкновенных паровых двигателей с холодильником. Основания для наибольшей утилизации следующие: 1) возможно малая потеря солнечной теплоты лучеиспусканием; этого легко достигнуть, вводя солнечную энергию через малое отверстие камеры нагревания; сама камера защищается от лучеиспускания несколькими тонкими блестящими оболочками, задерживающими лучи всех сортов; 2) возможно высокая температура жидкости, дающей упругий пар или газ; 3) подходящий состав (например, испаряющиеся жидкости: вода, серный эфир и т. д.); 4) возможно большее ее расширение при работе, например в 100, в 10000 раз; 5) наисильнейший холод в холодильнике; он может достигать — 270° Ц, что, впрочем, не понадобится. Этот легко достижимый в эфире контраст температур может дать такую усиленную утилизацию тепла, которая на Земле недостижима.

Чтобы не было потерь жидкости, весь двигатель закрывается кругом и не выпускает ни атома паров. Из чехла только высовывается с одной стороны ось с рабочим шкивом или зубчатым колесом. Такие двигатели могут устраиваться везде. Все же для очень малых работ

они невыгодны. Поэтому, как и на Земле, большой многосильный двигатель почти целиком превращает свою энергию, с помощью динамомашин, в электричество, которое уже и передается по проводам, куда нужно, и даст нагревание, свет, механическую работу, химическую энергию и т. д. Большие, могучие машины могут устраиваться с совершенством, недостижимым для малых двигателей; над ними также и надзор возможно установить тщательный. Где нужна значительная сила, там, конечно, применяются непосредственно солнечные двигатели. Найдут наиболее выгодный размер солнечного двигателя, положим, в 100 сил. Но понадобятся для индустрии в некоторых случаях миллионы сил. Тогда мы превращаем механическую работу солнечных двигателей в электричество. Соединяем его от многих солнечных двигателей в один могучий поток, который и даст в электродвигателе желаемую механическую мощность или другой вид энергии.

Пищевые вещества сначала будут добываться с помощью растений. Но утилизация солнечной энергии растениями пока не превышает 5%, потому очень невыгодна. С течением времени эта утилизация путем искусственного подбора растений увеличится; будут добиваться 50 и более процентов и добьются. На практике и 5% дают немногие растения и при исключительных условиях. Большинство растений в плодах утилизируют в 300 раз меньше и потому даже возмутительно невыгодны. Вероятно, двумя путями будет идти дело добывания пищевых веществ: усовершенствованием растений и чисто химическим добыванием все более и более сложных органических веществ. В последнем случае растения заменятся ретортами с искусственно добытыми химическим путем веществами. Какой из этих способов опередит и даст больше экономии в утилизации солнечной энергии — сказать трудно. Во всяком случае, на первое время преимущество будет за растениями, так как без них сейчас питание человека невозможно. Но есть еще путь для жизни: непосредственная утилизация солнечных лучей разумными существами. Тогда они превращаются отчасти в растения и становятся очень сложными животно-растениями (зоофитами). Но во многом они отличаются от последних — не одной только сложностью и разумом. Но об этом после. Итак, будет три пути для поддержания питания разумных существ. Последний сопровождается полным преобразованием существа и приспособлением его к жизни в эфире, в безгазном пространстве.

Заводы и мастерские. Автоматы

Сначала будут подражать устройству земных работ. Изолированная шарообразная, цилиндрическая или коническая камера. Вообще камера формы тела вращения, т. е. всякая форма, выточенная на простом токарном станке, будет снабжаться необходимыми для дыхания газами теплом, светом, машинами, механической и всякой необходимой энергией. Отличие будет только в другом составе газов. Так, для дыхания человека довольно чистого кислорода при 0,1 упругости воздуха. В этих камерах описанной или другой, более сложной составной формы, приспособленной для выдерживания давления газов, будут производиться работы, как на Земле. Иногда работы потребуют вращения камеры ради получения центробежной силы или искусственной тяжести, чтобы пыль и стружка не летели по всему помещению и ложились на определенные его места. Однако отделение пыли таким способом не будет удачно, как и на Земле, хотя тяжесть на Земле значительно больше. Применяя же для этого сетки и процеживания воздуха сквозь волокнистые вещества и поглощающие пыль жидкости, достигнем одновременно и очищения камеры от отлетающего более крупного сора. Тогда и вращение с происходящей от того центробежной силой окажется излишним. Скорее, придется соединять и то и другое. Тяжесть же в очень слабой степени, примерно в 0,001 земной. Множество заводских работ, благодаря отсутствию сильной тяжести, трения и падения, чрезвычайно облегчится. Не только приспособления будут проще, но и самим рабочим гораздо легче, так как они могут работать во всяком положении тела, достигать без лестниц любых точек обрабатываемого предмета, перелететь с места на место без всяких усилий и не чувствовать тяжести своего тела, прилива крови к ногам или к нагнувшейся голове и т. д. Громадна борьба с тяжестью при всех грандиозных работах; надо поддерживать предметы от падения, от излишнего давления на подставки, самые подставки надо укреплять, двигать каждую минуту, одолевать вес или трение. То нужны цепи, то блоки, то тросы, то подъемные краны, лебедки — и все это ради борьбы с тяжестью. Накаленные рельсы или прокатываемое железо гнутся от своего собственного веса — сколько и от этого хлопот. Жидкие и расплавленные тела выливаются из сосудов через малейшие отверстия, благодаря силе тяжести! Этого нет в эфире. Работы требуют определенной, иногда очень высокой или же низкой температуры, совсем неподходящей для рабочего. Техника идет на компромисс, причем теряют и люди, и работы. Поэтому здесь стремятся рабочих заменить автоматами, выдерживающими температуру, наиболее выгодную для работ. Число рабочих все более и более уменьшается, и для них устраивается особое охлаждение или нагревание для получения самой подходящей для них температуры. Нельзя сомневаться в возможности тут всяких земляных работ, хотя бы потому, что тяжесть здесь всегда может быть получена любой силы. Но в том-то и дело, что она больше вредит работам, чем помогает. И потому, если ею и пользуются, то изредка и в очень слабой степени.

Жилища. Оранжереи

Каждое растение, каждый человек требует для своего благоприятного существования особой своей наиболее выгодной температуры, зависящей еще и от возраста человека или растения. Нужен и свет особенный, и пища, и состав атмосферы, и ее давление.

Для воспитания растений не требуется большого количества газов. Не надо, значит, и крепких сосудов и толстых стенок.

Человек, напротив, привык к высокому внешнему давлению атмосферы и обильному количеству кислорода. Вот почему, помимо особого состава среды, выгоднее

делать особые помещения для человека и особые для растений. Растение довольствуется на Земле количеством углекислого газа в 0,3 мм, которое производит в 2000 раз меньше давление, чем воздух на Земле. Почва должна быть влажной, но упругость паров воды тоже может быть очень незначительной, например 7–8 мм и гораздо меньше, что зависит от температуры холодильников, от проницаемости растений для паров и от закрытости почвы. Чем ниже температура холодильника, тем меньше давление. Она же может быть очень низка, до 270° холода. Давление азота, кислорода и других газов может быть еще меньше. В конце концов общее давление газовой среды для растений может быть от 1 до 10 мм, т. е. в 80 или в 800 раз меньше атмосферного. Это даст возможность даже громадные оранжереи делать со стенками очень тонкими. Может быть, даже и растения переработаются так, что будут жить без внешней газовой среды, перерабатывая все внутри себя, как зоофиты (кактусы). Если мы мечтаем о таком преобразовании для животных, то тем более можем научно думать о том же для более простых существ, каковы растения.

Для человека давление газовой среды, будет гораздо больше. Для начала не менее 200 мм (0,25 атмосферы) — с преобладанием кислорода или с чистым кислородом. Это будет соответствовать давлению воздуха на высоте 10 километров и содержанию кислорода в 5–4 раза больше, чем у уровня океана. Но подбор и воспитание младенцев в разреженной кислородной атмосфере может значительно понизить эту пустоту среды. Человек свободно дышит на высоте 5 верст, где количество кислорода составляет только 10% всего воздуха. Поэтому я думаю, что уже очень скоро человек приучится довольствоваться этим количеством чистого кислорода при давлении в 0,1 атмосферы. Это количество вдвое меньше, чем у уровня моря на Земле, но ввиду чистоты кислорода действие его будет достаточно оживляющее.

Вычислим вес цилиндрического сосуда значительной длины, приходящейся на 1 кубический метр газообразной среды.

Из расчетов следует, что масса цилиндра, приходящаяся на 1 кубический метр его объема, не зависит от диаметра цилиндра и его длины. Для человека нужен определенный объем не менее 10–20 кубических метров на особу. Следовательно, масса затраченного материала независима от размеров жилища и пропорциональна населению.

Полагая на человека (в куб. м) 10, 20, 30, 40, 50, 100

найдем массу (в кг) 8, 16, 24, 32, 40, 80

Значит, если даже положить огромное пространство в 100 кубических метров на человека, т. е. в 10 раз больше, чем нужно, то и тогда потребуется масса стали, не превышающая массу самого человека.

На 1 квадратный метр солнечного освещения количество материала пропорционально радиусу. Итак, нам выгодно делать цилиндры возможно малого поперечника. Как для человека, так и для растений этот диаметр должен быть таков, чтобы не стеснять движения людей, наблюдающих за растениями. Следовательно, он не может быть меньше 2 метров как для жилищ, так и для оранжерей. Но мы видели, что практически толщина оболочки требует размеров гораздо больших. Все же выгоднее сделать толщину стенок более толстую, чем нужно для малых размеров. Тогда прочность увеличится. Это же не мешает, а, напротив, позволит употребить более плотную атмосферу, что до известных пределов может быть выгодно как растениям, так и человеку.

Для человека довольно диаметра в 10 метров или радиуса в 5 метров. По таблице видим: толщина в 0,25 миллиметра. Если практическую толщину принять в 4 раза больше, то или прочность можно увеличить вчетверо, или давление газов во столько же раз. Тогда на кубический метр помещения придется масса цилиндра в 4 раза больше табличной, именно 3,2 килограмма, а для 20 кубических метров 64 килограмма, что еще не много. Для растений довольно диаметра в 2 метра, или радиуса в 1 метр. По таблице находим толщину стенок в 0,005 миллиметра. Если толщину сделать в 1 миллиметр или в 200 раз толще, то прочность увеличится в 200 раз или во столько же раз можно увеличить давление газов. А лучше увеличить и то и другое. Давление газов, например, в 20 раз да прочность в 10 раз. Тогда давление дойдет до 0,2 атмосферы, т. е. будет почти достаточно для жизни человека. Можно его увеличить в 40 раз, а прочность стенок в 5 раз. Тогда уже давление составит 0,4 атмосферы, что еще лучше для человека, который должен работать в оранжереях и собирать в них плоды. Можно только во время работ наполнять их подходящей для человека атмосферой. Первое время — так как человек приспособился к совместной жизни с растениями, — может быть найдут возможным делать одно жилище для тех и других. Но едва ли это будет экономно и гигиенично. Оно, пожалуй, так же неразумно, как иметь одно помещение со свиньями, курами и телятами. Только человек не осознал этого.

Приняв толщину стенок цилиндров для человека и растений в 1 миллиметр, найдем, что кубический метр помещения потребует для человека 0,8, а для растения 0,08 килограммов. Вычислим массу цилиндра для человека — 25 килограммов. Столько же получим и для растений. Материал, собственно, нечего жалеть, так как его сколько угодно в планетоидах — и железа, и никеля, и алюминия, и магния.

Изменение температуры помещения

Как для растений, так и для человека придется менять температуру помещения очень незначительно, например для человека — от 15 до 35°, а для растений и того меньше. Для многих растений можно давать даже одну температуру. Устройство таких оранжерей особенно просто. Мы тут опишем помещение, в котором можно изменять температуру от абсолютного нуля (-273° Ц) до +150° Ц и более. Тогда будет более понятно и устройство камер, где температура меняется не так резко. Мы имеем вычерненный снаружи и внутри стальной цилиндр, третья передняя доля которого решетчатая с прозрачными для солнечной энергии стенками. Снаружи и внутри черный цилиндр может покрываться надвигающейся блестящей с обеих сторон чешуею, похожею геометрически на рыбью. Плоскости чешуек могут стоять перпендикулярно к стенкам, вдоль солнечных лучей, не давая тени, а могут и наклоняться, совершенно прикрывая поверхность жилища как от солнечных лучей, так и от потери теплоты лучеиспусканием. Чешуя может быть двойная и даже многослойная, для лучшей защиты от потери и получения теплоты. Положим, что чешуя у стекол стоит торчком, как иглы ежа, а в закрытых частях помещения чешуя приглажена, как перья у птиц. Тогда помещение будет получать много тепла от Солнца и мало терять его лучеиспусканием. Температура должна дойти, по вычислению, до 150° Ц.