Репортаж из XXI века - Михаил Васильев

Человек зажжёт искусственное Солнце

— Мы хотели бы вместе с вами помечтать о XXI веке, — сказали мы известному своими работами в области промышленного применения токов высокой частоты (ТВЧ — как их сокращенно называют) профессору Георгию Ильичу Бабату, переступив порог небольшой лаборатории.

Вся она была загромождена радиоаппаратурой, диковинными панелями, стальными и медными проводами, которые были скатаны, как канатные бухты па корабле.

— Осторожней, не дотрагивайтесь до приборов. Они включены, — предупредил нас Г. И. Бабат.

Осмотревшись с опаской, чтобы ненароком не присесть на какой-нибудь электрический стул, мы вытащили блокноты.

Трудно сказать, что главное в жизни Георгия Ильича Бабата — его научная или литературная деятельность. Он автор многих интереснейших изобретений и автор интересных научно-популярных книг и статей. Им предложены высокочастотная закалка стали, изготовление каменных дорог спеканием грунта токами высокой частоты, высокочастотный бур и высокочастотный транспорт, снабжение самолетов энергией с помощью энерголуча и поющее электрическое солнце. Как источник оригинальнейших научных идей он неисчерпаем. Но, наверное, многие из читателей этой книги читали и большой роман «Магнетрон», на обложке которого стоит имя Бабата.

Сегодня мы пришли к Бабату-ученому, а не литератору.

— Вы говорите: помечтать… — сказал Г. И. Бабат. — Если под мечтой нет крепкого, рационального основания, любая мечта может выглядеть как прожектерство. Помыслами ученый, изобретатель может переноситься в будущее, но тем прочнее ногами он должен стоять на земле. В истории техники случалось и так, что блестящие изобретения жили очень короткое время. Ярко вспыхнула, например, и тут же угасла свеча Яблочкова, а лампа накаливания А. Н. Лодыгина горит и по сей день. Много творческих идей, много зерен завтрашнего дня зреют сегодня в науке, изобретательстве, но не все они дадут ростки. «Много званых, да мало избранных», — говорит пословица.

Хочется выбрать такие зерна, такие идеи, которые завтра действительно расцветут. В этом и состоит задача исследователя, изобретателя. А найти их, определить, что именно получит развитие в будущие десятилетия, — нелегко. Может быть, поэтому так жалко порой выглядит научная фантастика: не те зерна, видимо, берут писатели.

Вас, вы говорите, интересует высокочастотный транспорт и его будущее. Принцип его прост. Если по воздушному проводу или подземному кабелю пропускать переменный ток высокой частоты, то есть ток, меняющий свое направление в несколько сот раз быстрее, чем в обычных электросетях, то вокруг провода возникнет быстроперемеиное электромагнитное поле, из которого можно черпать энергию для движения так называемого ВЧ-транспорта. Принимают электрические сигналы в виде радиоволн на антенну обычного радиоприемника, но их мощность пригодна только для связи, а не для дальнейшего энергетического использования. По существу же на ВЧ-мобилях стоит тот же радиоприемник с приемной антенной. Она опоясывает машину. В ней-то и возникает электрический ток, который после ряда преобразований вращает электродвигатель.

Радиотехника сейчас развилась настолько, что сделала возможным полеты самолетов и ракет, которыми управляет радиотелемеханическое устройство. Это как бы «мозг» машины. Испытания ВЧ-мобилей, которые были созданы в 1943 году в нашей стране — в разгар самой тяжелой из войн, — показали, что ВЧ-энергия — это не только «мозг», но и физическая сила машины.

Для того чтобы на машины можно было поставить электродвигатели, получающие питание без проводов, нужно создать прежде всего обилие электроэнергии. Поэтому расцвет ВЧ-транспорта наступит, видимо, лет через 15–20.

Чтобы оборудовать улицы и дороги для движения ВЧ-транспорта, придется взломать асфальт и бетон и проложить под покрытием дорог на глубине меньше полуметра кабель, построить вдоль дорог электроподстанции.

Это самая дорогая, самая трудная часть работы. На дальних магистралях (Москва — Симферополь, Москва — Ленинград и др.) прокладывать такие кабели пока еще нерентабельно.

За последние годы подрос и крепнет новый союзник ВЧ-транспорта — полупроводники. Не знаю, приходилось ли вам слышать выражение «дремлющие сети». Это подземные провода, которые обычно не потребляют энергию. Как только на шоссе появляется ВЧ-мобиль, «дремлющая сеть» просыпается, снабжает машину энергией, а затем снова впадает в «дремоту», экономя электроэнергию. Такая «дремлющая сеть» может служить бессменно десятки лет. А энергии она будет потреблять намного меньше, чем мы тратим сейчас на освещение такого же по длине маршрута. Эти достоинства будут приданы новой системе электрического питания полупроводниковыми кристаллами.

Были времена, когда бетонная дорога считалась недопустимой роскошью. А теперь это обычная вещь. В XXI веке бетонные дороги без встроенных в них высокочастотных кабелей будут казаться людям нелепостью. Энергопровода будут закладываться в дорогу при ее строительстве, точно так же как сейчас при закладке фундамента дома к нему подводят водопровод, канализацию, электричество.

Строя дорогу из бетонных плит, мы в каждые 50—100, а может быть, и 500 метров вставим «узелок» из полупроводников — два-три кристалла объемом в несколько кубических миллиметров. Это и есть то простейшее автоматическое реле, которое будет само по мере надобности «будить» участок сети. Если высокочастотную линию представить в виде электрической «нервной системы», то каждое реле явится как бы своеобразной нервной клеткой. Делают их пока вручную. Поэтому и стоит полупроводниковое реле пока так же дорого, как электронная лампа. Из двух полупроводниковых материалов, имеющихся в природе — германия и кремния, — самый распространенный кремний. Это составная часть, основа обыкновенного песка. Но беда в том, что для полупроводниковых приборов нужен кремний особой чистоты. Очищать его от примесей — пока трудное и долгое дело, поэтому кремний стоит в миллион раз дороже, чем горстка песка, из которой его извлекли. Искусственные нервные клетки и в счетно-решающих, запоминающих устройствах строятся из чистого кремния. В отличие от человеческого мозга, состоящего в основном из углерода, электрический «мозг» и электрическая «нервная система» будут кремниевыми.

В начале XX века в электрическом балансе расходов на высокочастотную энергию вообще не значилось. Они возникли лишь с изобретением радио. Появились расходы на радиосвязь. Что это были за расходы? Передающие радиостанции потребляли меньше одного процента всей вырабатываемой электроэнергии. Ручеек высокочастотной энергии зажурчал и стал заметным только после первой мировой войны. А в конце тридцатых годов, когда развилась электротермия — плавление и закалка металлов токами еысокой частоты, — появились установки, потребляющие до 100 киловатт электроэнергии. Их становилось все больше. Оказалось выгодным с помощью высокой частоты плавить и закаливать сорта стали, требующие высокой химической чистоты. В наше время работают ВЧ-установки, потребляющие уже не сотни, а тысячи киловатт электроэнергии. Они нужны всем отраслям промышленности, но пока высокая частота — это роскошь для нас. Применяют ее пока на деликатных операциях в станкостроении и т. п. Темпы развития и запросы промышленности настолько велики, что ей не хватает электроэнергии. Вот почему и металлургия наша не стала электрометаллургией.

В общем потоке электроэнергии доля ВЧ-токов к XXI веку, я уверен, возрастет до десяти, а может быть, и до 25 процентов. Токи высокой частоты займут в нашей жизни такое же место, какое сегодня занимает постоянный ток, то есть четверть всего расхода электроэнергии.

В тридцатых годах на ленинградском заводе «Светлана» впервые была высказана и осуществлена идея — применить ламповые высокочастотные генераторы для закалки стали. Американцы подхватили эту советскую техническую идею и сумели обогнать нас и по количеству ВЧ-установок и по их мощности, которая в целом сейчас достигает в США свыше миллиона киловатт. Скоро мы получим возможность щедро расходовать электроэнергию и сумеем догнать и перегнать американцев по практическому использованию токов высокой частоты.

В конце этого века резание металлов почти полностью будет вытеснено штамповкой. Все, начиная от колоссальных поковок и кончая крохотными крепежными болтами, гайками, шестернями, будет «выдавливаться» из металла, нагретого токами ВЧ.

Чем интересна высокая частота? Она позволяет легко менять параметры тока, любые его данные: напряжение, силу, величину. Например, для электрификации железных дорог выгоднее всего применять напряжение как можно более высокое. Но это значит, что на электровозах придется ставить очень сложное оборудование для преобразования тока. ВЧ-аппаратура спасет дело. Компактные ВЧ-приборы, создание которых — дело недалекого будущего, явятся новым удобным промежуточным звеном между высоковольтной линией питания и двигателями электропоезда.