В энергии сейчас ключ, которым открывается дверь в межпланетное пространство.
Представим себе, что ракетный корабль построен. Дан старт, и он, борясь с притяжением Земли, устремляется ввысь. Уже отделились ракеты-ускорители. Еще немного, и первая космическая скорость достигнута. Корабль освободился от власти земного тяготения и теперь будет вечно кружиться вокруг нашей планеты: он никогда не вернется обратно и не улетит дальше. Но на этом нельзя остановиться; надо не только выбраться за атмосферу, стать спутником Земли, — надо проложить пути к другим мирам. Однако корабль не может продолжать полет. Иссякли его силы: в баках остался лишь аварийный запас топлива, а нужно еще увеличить скорость почти в полтора раза, чтобы выйти полным победителем из схватки с тяжестью.
Откуда же взять энергию для путешествия на планеты?
В мировом пространстве мы, казалось бы, не найдем пищи ракетному двигателю. Раньше думали, что на Луне, лишенной атмосферы, все же есть лед, а где-нибудь в глубоких ущельях, куда не проникают лучи солнца в двухнедельный жаркий лунный день, сохранились твердые «куски воздуха»: жидкие, а затем затвердевшие газы, когда-то составлявшие газовую оболочку нашего спутника. Лед — это вода, это кислород и водород, это топливо для ракетного корабля. Разложив воду на составные части, сгустив их в жидкость, можно было бы снова наполнить баки, чтобы стартовать на Землю или лететь дальше — к Марсу, Венере, к малым планетам. Недавно в одном метеорите нашли воду. Разумеется, она была не в свободном состоянии, а химически связанной — входила в состав метеоритного вещества. Все же это — водород и кислород — топливо для ракетного корабля. К сожалению, лед на Луне и метеорная вода в большом количестве внушают сильные сомнения.
Думают, что химия, творящая чудеса, поможет путешественникам добыть для далеких космических рейсов нужное сырье — источник энергии — в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и на планетах. Возможно, и на Луне будут найдены породы, которые послужат сырьем для получения топлива.
Но нельзя питать несбыточные надежды. Пополнение запаса топлива во время полета крайне сложно, кроме того, до Луны, планет и астероидов надо еще добраться!
Естественно, что в поисках энергии в мировом пространстве взор невольно обращается к Солнцу. Свет и тепло солнечных лучей — вот о чем мечтают энтузиасты межпланетных путешествий.
Великий русский физик Петр Николаевич Лебедев открыл давление света. Сила светового давления ничтожна: всего несколько долей миллиграмма на квадратный метр поверхности. Однако из малого складывается большое. И набрасываются эскизы кораблей с огромными зеркалами, на которые «давит» свет. Но точный расчет разрушает иллюзии. Слишком мала сила света, слишком велико должно быть зеркало, слишком долог будет разгон до нужной скорости. Как ни заманчива идея, она пока несбыточная фантазия.
Когда же удастся обосноваться за атмосферой, можно будет вспомнить и о давлении света. В свободном от тяжести пространстве огромные размеры зеркал уже не препятствие. Так думали Циолковский и Цандер.
Замечательный русский физик Александр Григорьевич Столетов открыл другое свойство света: способность рождать электрический ток. Прибор, в котором свет выбивает с металлической поверхности электроны, создавая ток, стал одним из важнейших электронных приборов современности. Его назвали фотоэлементом. Не обратиться ли за помощью к нему?
Ракета с гигантским зеркалом.
…Ракета пролетела плотные слои земной атмосферы. Она вылетела навстречу солнечным лучам — туда, где воздух уже не в силах задержать часть их энергии. Тогда раскрываются по бокам ракеты «веера» из фотоэлементов. Начинает работать ракетная гелиоэлектростанция. Фотоэлементы дают ток, ток дробит молекулы водорода на атомы. Атомы снова собираются в молекулы, выделяя при этом тепло. Тепло нагревает жидкий водород, и из ракетного двигателя вылетает газовая струя с огромной скоростью, почти до двенадцати километров в секунду. Не нужно кислорода, ибо нет сгорания, уменьшается топливный запас, энергия берется прямо у Солнца. Оно будет участвовать в победе над тяжестью, не только своим могучим притяжением увлекая корабль в путешествие между планетами, но и сообщая ему силы для освобождения от власти Земли.
Идея электроводородной ракеты очень заманчива.
Фотоэлемент, несомненно, займет свое место в заатмосферной энергетике. Найдут применение и фотоэлементы, чувствительные к невидимым солнечным лучам — ультрафиолетовым и инфракрасным, интенсивность которых за атмосферой особенно велика. Но современные фотоэлектрические приборы недостаточно совершенны для этих целей. Пока еще силы фототока едва хватит для вращения крохотного моторчика настольного вентилятора.
Как и фотоэлемент, энергетике будущего принадлежит термоэлемент — простой прибор из двух спаянных пластинок разных металлов. Достаточно нагреть место спая, чтобы получить электродвижущую силу. Слишком низок пока коэффициент полезного действия такого прибора — тысячными долями вольта измеряется в нем напряжение тока. Но можно надеяться, что в будущем применение новых материалов и более высокого нагрева с помощью солнечных лучей превратит сегодняшний измерительный прибор в преобразователь энергии.
Как видим, станция с термоэлементами и фотоэлементами была бы предельно проста — от тепла и света солнечных лучей прямо к электрическому току.
В последнее время появилась идея водородной ракеты иного типа — атомноводородной. В ней для получения тепла предлагают воспользоваться не электрическим током, а атомным реактором.
Но вернемся к Солнцу. Речь шла о солнечном свете. А можно ли использовать солнечное тепло?
Для этого надо тепло и холод заставить работать вместе. Тепло рождает пар, холод сгущает его в жидкость, снова и снова происходит круговорот: пар—жидкость—пар. Раз есть пар, легко получить ток — турбогенератор честно служит в энергетике более полувека. Итак, на ракете можно установить гелиотеплоэлектростанцию.
Пар — посредник между лучом Солнца и электрическим током. А нельзя ли обойтись без посредника? Оказывается, высокую температуру в межпланетном пространстве получить легко — стоит поставить собирающее зеркало. Тогда можно обойтись без пара и турбины и даже без тока, нужного для нагрева водорода, вместо него будет работать непосредственно солнечное тепло. Итак, ракета несет с собою нагреватель, заменяющий атомный реактор.
Наши поиски энергии в пустом мировом пространстве, как видим, увенчались успехом. Энергия есть, и овладение ею зависит лишь от времени, от успехов техники завтрашнего дня.
Ракета с веерами из фотоэлементов.
Так же обстоит дело и с применением для целей межпланетных сообщений атомной энергии, которая откроет со временем новые грандиозные перспективы в области получения космических скоростей и изучения вселенной.