Ознакомительная версия.
Прямое преобразование солнечной энергии в электричество с помощью полупроводниковой техники, такое, как на космических кораблях, в промышленных масштабах не сулит особых экономических выгод. Недостаточны и другие альтернативные источники энергии — приливные электростанции, ветряные двигатели, термоэлектрические преобразователи. Но есть у ученых идея, реализация которой позволит решить энергетическую проблему наилучшим образом. Это использование в качестве первичного энергоносителя самого распространенного во Вселенной элемента — водорода, занимающего, как известно, первое место в периодической системе элементов.
Собственно говоря, сжигая каменный уголь, природный газ и нефть, мы уже используем теплотворную способность водорода. Ведь он поставляет основную часть тепла, получаемого в топках котлов электростанций. Достаточно сказать, что чистый водород дает в 3 раза больше тепла, чем бензин, в состав которого он входит, а о других углеводородных органических топливах и говорить не приходится. Но одно дело — водород в составе угля и нефти, и совсем другое — чистый водород, при сжигании которого в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания в выхлопные трубы поступает… чистая вода. Вся беда в том, что чистый водород сегодня дорог, и получать его в количествах, необходимых для замены других природных первичных энергоносителей, пока что практически нецелесообразно. Но, как мы уже говорили, у ученых есть идея…
На очереди решение одной из великих тайн природы— познание механизма фотосинтеза. Ожидания, связанные с этим, превосходят надежды энергетиков на промышленное использование термоядерных реакций. Фотосинтез — необходимое условие, исходный рубеж жизни на нашей планете, потому что только он обеспечивает использование части потока солнечной энергии живым веществом Земли — сначала растениями, затем всеми другими видами живых организмов. В процессе фотосинтеза, пока что неизвестным нам образом, солнечный свет расщепляет воду на кислород и водород. Кислород выделяется в атмосферу, давая жизнь флоре, а водород (тоже пока неизвестно как) связывается с углеродом в органических химических соединениях— углеводах, строительных материалах растений. Так природа «консервирует» солнечную энергию, запасы которой, накапливавшиеся миллионы лет, мы теперь расходуем с такой поспешностью и неразумием.
Теперь представим себе машину, воспроизводящую механизм фотосинтеза. Для того чтобы разорвать химические связи водорода с кислородом в воде, сегодня нужно затратить колоссальную энергию. Пиролиз (разложение воды теплом, огнем) или электролиз (разложение воды с помощью электричества) в больших масштабах экономически невыгодны. А в процессе фотосинтеза эта задача решается практически без затрат энергии— с помощью солнечного света! Самое же главное — в машине удастся получить и кислород, и водород. Откроется путь превращения солнечной энергии в химическую, а превращать химическую энергию в электрическую мы уже умеем, и очень неплохо.
Человечество ждет фантастическая по своим возможностям водородная экономика. Еще Д. И. Менделеев говорил, что сжигать нефть в топках — все равно, что топить котлы ассигнациями. Энергия водорода легко транспортируема, легко преобразуется в электрическую энергию. Дешевый водород станет прекрасным топливом. Разлагая воду на кислород и водород и сжигая затем водород, мы опять получим ту же самую воду и при этом прекратим загрязнение воздуха десятками вредных газообразных веществ, неизбежно попадающих в атмосферу при сжигании органического топлива.
И это еще не все. Получаемый в больших количествах водород избавит металлургию от доменного процесса. Металлы будут восстанавливаться из руд без плавки: водород отберет у окислов кислород. Можно привести много других доводов в пользу водородной энергетики. Ее преимущества перед развернутым строительством АЭС очевидны. И хотя задача получения дешевого водорода в больших масштабах еще не решена, ученые надеются на успех. Водородно-электрический мир — таким будет следующий век энергетики.
Гефест был хром и безобразен, но жил, как и подобает богу, на горе Олимп. Неизвестно, правда, где располагалась его мастерская, ведь Гефест был еще кузнецом, великим Мастером, владевшим ковкой металлов — искусством таинственным и прекрасным. Творения Гефеста воспеты древними греками в мифах. А Гомер в «Илиаде» рассказал о том, что Гефест первым додумался до идеи, одолевающей с тех пор десятки поколений мечтателей и фантастов, не исключая фантазеров эпохи научно-технической революции. Вот что донесли до нашего времени строки древнегреческого эпоса. Когда дочь Нерея Фетида пришла в гости к богу-кузнецу, он
…Ризой оделся и, толстым жезлом подпирался, в двери
Вышел, хромая. Прислужницы, под руки взявши владыку,
Шли, золотые, живым подобные девам прекрасным,
Кои исполнены разумом, силу имеют и голос…
«Золотые девы» Гефеста в нынешнем техническом просторечии — автоматы-андроиды, роботы с довольно высоким уровнем машинного интеллекта и хорошо развитой системой исполнительных механизмов. По крайней мере, до сих пор никому еще не удалось создать столь же удачную конструкцию. Поскольку более древних упоминаний об автоматах, выполняющих функции человека, до нас не дошло, мы можем с достаточным основанием утверждать, что именно Гефест — родоначальник автоматики, и потому специалисты, создающие, изготавливающие и использующие человекоподобные автоматы — его наследники.
А если говорить серьезно, мечта об устройствах, способных действовать самостоятельно, без вмешательства человека, и приносить ему пользу, наверное, не моложе самого человечества. Первыми автоматическими устройствами были, конечно, не мифические золотые девы, а, скорее всего, ловушки для зверей, луки-самострелы, работавшие в полуавтоматическом режиме.
Около 2500 лет назад в Древнем Египте были созданы автоматы, о которых и сегодня спорят историки. До сих пор не установлено точно — использовались ли они практически или же так и остались в макетном исполнении, в виде игрушек-моделей. Одно из таких автоматических устройств открывало врата храма после того, как на жертвеннике разгорался огонь. По тем временам это должно было производить ошеломляющее впечатление: верующие, конечно, и не подозревали о том, что жрецы вмонтировали в жертвенник паровой котел. Пар, пройдя по трубам, перемещал противовес или рычаг, открывавший двери храма.
Согласно источникам, некоторые из изобретений египетских жрецов дошли до механиков эллинистической эпохи, живших в III веке до нашей эры — II веке нашей эры. Впрочем, первый из эллинов, удививший современников хитроумными устройствами с автоматикой, изобрел ее сам. Ктесибий из Александрии был сыном цирюльника. Чтобы помочь отцу, он приспособил к зеркалам противовесы, помогавшие удерживать их на уровне лица клиента, какого бы роста он ни был. Потом идея гиревого механизма была использована Ктесибием в целом ряде развлекательных автоматов.
Занятные автоматы с гидравлическими устройствами описаны в книге Герона Александрийского «Театр автоматов». Наверное, не все эти механизмы придумал сам Герон, но некоторые из его собственных изобретений были популярны и в средние века.
Сложные механизмы пользовались тогда большой популярностью. Даже бароны и герцоги не гнушались работать у токарных станков, изготавливая часовые механизмы. Довольно сложные передаточные механизмы промышленных водяных мельниц и часов, представляющих собой весьма замысловатые конструкции, дали толчок развитию кинематики, а затем и механических автоматических устройств. Вот что писал об одном из часовых механизмов, созданных известным мастером Турриано — часовщиком и механиком королей Карла V и Филиппа I, его друг Амброзио Морале: «Здесь имелось «Примум мобиле» с его противоположным движением, восемь сфер с их колебаниями, движение семи планет со всем их разнообразием, солнечные часы, лунные часы, появление знака Зверя и многих других больших звезд, кроме того, многие другие вещи, которые я забыл». В этих часах было более 1800 зубчатых колес. «Примум мобиле» — это видимое движение звезд. Воспроизвести его в механизме — очень сложная задача.
Средневековые механизмы были прекрасной школой механики, но практическое значение их было невелико. Люди продолжали мечтать о большем. Может быть, поэтому уже в начале XIX века все так охотно поверили в сенсацию — автомат умеет играть в шахматы. Рассказывают, что даже Наполеон не погнушался сыграть партию, но, увидев, что проигрывает, смешал фигуры. Победить автомат и впрямь было мудрено. Мошенник Кемпелен, создавший это устройство, нанимал выдающихся игроков в шахматы и прятал их среди колес и рычагов, закрывая зеркалами. Этот секрет используется в цирке до сих пор.
Ознакомительная версия.
