Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

Крона древа космической науки и техники небывало густа и ветвиста. И это закономерно. Ю. А. Гагарин недаром назвал космический корабль сооружением более сложным, чем все, что можно себе представить. Посещая лаборатории советских ученых, то и дело касаешься этого древа, замечаешь ценнейшие плоды, вызревающие на какой-либо из его ветвей.

Мы коснемся тут лишь одного из многих узлов ракеты — ее реактивного сопла с огненным хвостом жар-птицы.

Специалисты по химии высоких скоростей, изучившие процессы горения в сопле, пришли к выводу, что сопло представляет собой как бы незримую анфиладу химических цехов, в каждом из которых происходят свои технологические превращения. Постепенные фазы разложения и сгорания топлива как бы разделены в пространстве по зонам, растянутым вдоль сопла в цепочку. Проносясь вдоль сопла в ревущей струе пламени, молекулы горючего претерпевают последовательные изменения, как детали на заправском конвейере, движущемся со сверхзвуковою скоростью. Было бы неправильно называть его сборочным конвейером, это, скорее, конвейер для разборки сложной молекулы горючего. Каждая из позиций «конвейера» характеризуется определенной степенью «разборки». Если б появилась возможность отбирать «детали», то бишь молекулы, с различных позиций «конвейера», то из разных зон сопла можно было бы получать различные химические вещества. Такая возможность есть. Надо лишь установить в соответствующей зоне сопла охлаждающий поясок, на котором будут осаждаться молекулы. Если жечь в длинном сопле углеводородное топливо и поближе к входному отверстию поставить охлаждающийся поясок, можно добиться получения этилена; передвинув поясок по направлению к выходу — получаешь ацетилен; передвинув поясок еще ближе к выходному отверстию — получаешь углерод. В огнедышащем сопле ракеты видится сегодня прообраз химического завода для простого скоростного, непрерывного получения разнообразных и ценных продуктов.

В одной из советских лабораторий мы столкнулись с совсем неожиданным превращением ракетного сопла. Исследователи увидели в нем электростанцию будущего. Да, не удивляйтесь, в жарком хвосте пламени они разглядели и топку, и котел, и турбину, и электрический генератор — одним словом, могучее средство для прямого превращения тепловой энергии в электрическую. Мы могли воочию убедиться, что стоит лишь поднести к ревущему жалу пламени обыкновенный магнит, как из этого соседства немедленно рождается электрический генератор. В пламени возникает электрический ток. Нужно несколько усилий воображения, чтобы разобраться в этом.

Легко сообразить, что цилиндрический якорь в зазоре магнитов обыкновенного генератора может быть заменен движущейся металлической лентой. Еще одно усилие воображения — и вместо непрерывно текущей ленты мы представим себе проводящую жидкую (например, ртутную) струю. А отсюда один лишь шаг к пониманию роли струи пламени. Ведь известно, что пламя является проводником тока. Многим памятен школьный опыт, где огонь свечи разряжает шарик электроскопа. Но нежаркий огонь свечи — довольно плохой проводник; иное дело высокотемпературное ракетное пламя. В струе ракетного пламени, помещенной в магнитное поле, возникает электрический ток, как во всяком движущемся проводнике. Но этот проводник обладает особенными свойствами.

Пламя, вырывающееся из ракетного сопла, — это то «четвертое состояние вещества», которое физики называют плазмой. От обычного газа плазма отличается тем, что все большую и большую роль в ней начинают играть свободные электроны и ионизированные наэлектризованные атомы и молекулы. Впрочем, плазма как раз и является самым обычным состоянием вещества. Ведь из твердой, жидкой и газообразной материи состоит лишь незначительная часть Вселенной, остальной же мир построен из плазмы.

Естественно, что в основе теории нового генератора лежит теория плазмы. Эта новая наука называется магнитогидродинамикой. Она родилась из изучения поведения космических туманностей и оболочек звезд. Теперь уравнения космической науки помогают добывать земные киловатты. На наших глазах создается магнитогидродинамический генератор, без котлов, турбин, якорей, без единой подвижной механической детали, позволяющий превращать тепло непосредственно в электричество.

Руководитель работ подает команду к запуску агрегата. Все надевают темные защитные очки. Раздается шипение газа, переходящее в рев пламени. Ослепительный кинжал огня вонзается в междуполюсное пространство магнита. Охлаждаемые электроды, погруженные в плазму, собирают электрический ток, и стрелка амперметра достигает наивысшего отклонения.