Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Раритетные издания / Приключения великих уравнений
Начало сайта / Раритетные издания / Приключения великих уравнений

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Бермудский треугольник: мифы и реальность

Доктор занимательных наук

Квантовый мир

Парадокс XX века

Ум хорошо...

Химия вокруг нас

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Приключения великих уравнений

Владимир Карцев

Планета в поисках энергии

С какого года отсчитывать энергетику? С какого времени максвелловы уравнения вошли в нашу повседневность? Может быть, с триумфального шествия по миру электрических свечей Яблочкова?

Сначала засияли матовые электрические шары в парижских магазинах «Лувр». Затем – на проспекте Оперы. Затем – на площади Оперы. Затем – в Лондоне, Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине. «Северный свет», «русский свет», «люмьер рюсс» осветил цветастые дворцы персидского шаха, резные палаты сиамского короля.

Именно появление электрического освещения различных систем вызвало к жизни первые электрические станции. Первая такая станция – блок-станция, то есть станция для одного дома, не обеспечивающая передачу энергии на большое расстояние, была создана в 1876 году в Париже для питания электричеством свечей Яблочкова.

В 1879 году блок-станция построена в Петербурге для освещения Литейного моста.

В 1882 году дает электричество такая же станция в Лубянском пассаже в Москве.

А в 1881 году – первая Международная выставка электричества и Международный конгресс электриков, Министр почт и телеграфа Франции, официальный спонсор выставки, в докладе президенту Французской республики писал:

«Эта выставка будет вмещать в себя все то, что относится к электричеству: на ней будут демонстрироваться всевозможные аппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределения электрической энергии.

Конгресс в Париже соберет наиболее выдающихся ученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей перед человечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своими беспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований и новейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенные во Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать, узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину».

Вот какая была задача – узаконить науку об электричестве в мировом масштабе! Парижская выставка должна была показать миру приходящую на смену пару великую силу электричества: «После Уаттов и Стефенсонов мы приветствуем теперь Граммов, Сименсов, Яблочковых, Грахамов, Беллов и Эдисонов», – писали в газетах.

Действительно, успехи электротехники были тогда частыми и разнообразными; они принадлежали физикам, изобретателям, компаниям. Единого движения, единой организации электриков тогда еще, разумеется, не было. Это приводило иной раз к абсурду. Например, до 1881 года электриками разных стран использовались десятки самых различных единиц тока, сопротивления – не было стандарта на электрические единицы. Сопоставить результаты исследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году на Международном конгрессе электриков, приуроченном к первой Международной выставке электричества, в нашу жизнь вошли столь хорошо известные нам сейчас единые электротехнические единицы.

Электротехники пришли к выставке с большими достижениями: на ней демонстрировались электрические телеграфные аппараты, электрические часы, электрические машины, электрические лампы, телефон, «электрическое перо», быстро воспроизводящее написанное в большом количестве экземпляров (и сейчас еще – предмет вожделений), небольшая электрическая железная дорога.

На выставке был даже организован «Музей прошлого» (!), где экспонировались успевшие уже устареть электрические приборы.

Но зрители пока еще различали электрические машины разных систем главным образом по окраске, их восхищала почти сверхъестественная, волшебная возможность с помощью кнопки тушить и зажигать электрический свет, заставлять звенеть электрический звонок.

На заседании конгресса слушатели в штыки встретили сообщение французского физика Марселя Депрэ, высказавшего еретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния. Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии.

А уже через год, на Мюнхенской международной электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквально наповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежного насоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжался электроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде.

Электроэнергия передавалась при колоссальном для того времени напряжении – 2 тысячи вольт. Водопад, переданный по проводам!

Специальная авторитетная комиссия, организованная для оценки события, торжественно провозгласила, что «в области электричества не было получено столь важных результатов с момента изобретения телефона».

Больной Карл Маркс, незадолго до своей смерти узнавший об опытах Депрэ, отнесся к ним с громадным интересом. Он видел в опытах доказательство грядущей технической и социальной революции.

Теперь уже стали отработанными практически все элементы современных электрических станций и систем: турбины, электрогенераторы, трансформаторы, линии электропередачи и электродвигатели. Появилась возможность резкого скачка в развитии электротехники. Можно было приступать к электрификации.

Первая электростанция общественного пользования, электроэнергию которой мог купить каждый желающий, была построена Ферранти в нескольких милях от центра Лондона в 1885 году.

В 1887 году такие же станции были пущены в России – в Одессе и в Царском селе (сейчас г. Пушкин).

Новый тип электростанции – электростанции трехфазного переменного тока – разработан жившим в это время в Германии русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским. После триумфальной демонстрации станции в 1891 году на Франкфуртской выставке эти станции вытеснили все другие их типы.

Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни.

Электрификация захватила все развитые страны. В разных странах она проходила, естественно, по-разному. И может быть, наиболее драматической и захватывающей страницей мировой электрификации навсегда останется электрификация России.

На рубеже веков российская электрификация прогрессировала крайне медленно. Если в США вырабатывалось в год 60 миллиардов киловатт-часов, в Германии – 23, в Англии – 12 и во Франции – 10, то в России эта цифра составила всего 2,3 миллиарда киловатт-часов. В России проведение электрификации сталкивалось с колоссальными трудностями. Помимо общих для всех капиталистических стран анархии производства и бешеной конкуренции, электрификации сильно противодействовали темнота и бедность населения.

Епископ Самарский и Ставропольский отправил незадолго до начала первой мировой войны депешу в Италию, в Сорренто, где нежился под ласковым солнцем граф Орлов-Давыдов:

«Ваше сиятельство! Призываю на Вас божию благодать, прошу принять архипастырское извещение: на ваших потомственных исконных владениях прожектёры Самарского технического общества совместно с безбожным инженером Кржижановским проектируют постройку плотины и большой электрической станции. Явите милость своим прибытием восстановить божий мир в жигулевских владениях и разрушить крамолу в зачатии».

Имеется большое число и других документов, ярко показывающих трудности развития электрификации в России.

Но электрификация была необходима.

Сразу же после победы Великой Октябрьской социалистической революции В.И. Ленин поставил в качестве первоочередного вопрос об электрификации. Уже в декабре 1917 года он дает указание о начале строительства Шатурской электростанции.

В тяжелых условиях разрухи и гражданской войны в Советской России 1918 года было построено около 50 малых электростанций общей мощностью 3,5 тысячи киловатт, а в 1920...1921 годах – более 200 электростанций общей мощностью 12 тысяч киловатт... Если учесть, что генераторы мощностью 800 тысяч киловатт выпускаются на современных электромашиностроительных заводах чуть ли не на конвейере (каждая машина в 25 раз мощнее, чем все электростанции 1920...1921 годов, вместе взятые!), то успехи первых лет революции в области электрификации представляются не слишком внушительными. Даже высоты, намеченные планом ГОЭЛРО, сегодня не выглядят столь уж впечатляющими.

Наша энергетика конца XX столетия может быть предметом зависти любой страны; мы перегнали все государства, кроме США, вышли с 15-го места в мире на 2-е.

Вернемся же к истокам великого достижения!

План ГОЭЛРО, в который не все верили, от размаха которого у некоторых кружилась голова, был одобрен VIII Всероссийским съездом Советов рабочих и крестьянских депутатов в декабре 1920 года.

Съезд принял программу построения светлого социалистического будущего на основе самой передовой в мире техники.

И тот же съезд поручил наркомату внешней торговли за золото приобрести за границей косы, топоры, серпы...

Кругом расстилалась громадная разоренная, голодающая, раздетая и разутая Россия.

А на сцене Большого театра, где проходил съезд, сверкала 30 электролампочками (чтобы их зажечь, отключили всех потребителей центра Москвы) карта ГОЭЛРО. Карту за несколько дней до съезда сделали по личному указанию В.И. Ленина. Сохранилась характерная записка Ленина коменданту Большого театра:

«Предлагаю не препятствовать и не прекращать работ художника Родионова, инж. Смирнова и монтеров, приготовляющих по моему заданию в помещении Большого театра к VIII-му съезду Советов карты по электрификации. Работу кончат в воскресенье. Отнюдь их не прогонять».

Карте-символу будущей электрифицированной России позже пришлось много путешествовать. 20 и 22 января 1921 года ее демонстрировал Г.М. Кржижановский на пленарном заседании Петроградского Совета рабочих, крестьянских и красноармейских депутатов.

Об этом 19 января 1921 года сообщила «Петроградская правда»:

«...В четверг 20 января, в 6 часов вечера во Дворце Урицкого состоится заседание пленума Петроградского губернского Совета. Порядок дня: доклад тов. инженера Кржижановского об электрификации... На заседании будет демонстрироваться карта электрификации России».

План ГОЭЛРО, рассчитанный на 15...20 лет, был полностью выполнен уже в 1931 году, то есть за 10 лет. Мы знаем, каких успехов добилась наша сегодняшняя энергетика. Одна Братская ГЭС «вмещает» в себя три плана ГОЭЛРО.

С каким душевным трепетом в конце 50-х годов инженеры участвовали в расчетах сверхмощного турбогенератора в 300 тысяч киловатт, проводившихся на «Электросиле»! Таких машин не знала еще наша энергетика. Сейчас в самом центре России, на Костромской ГРЭС, пущен блок с турбогенератором мощностью 1 200 тысяч киловатт (два Днепрогэса в одной машине!).

И это не предел! На чертежных досках – чертежи новых машин.

Изменилось и напряжение, при котором передается электроэнергия. Может быть, вы помните цифру 2 тысячи вольт – напряжение, на котором передавалась электроэнергия Марселем Депрэ. Сейчас ЛЭП-500 – линия электропередачи напряжением 500 тысяч вольт – явление совершенно обычное. Если темп роста напряжения линий электропередач «экстраполировать», как говорят математики, на 2000 год, то получится, что напряжение, которое будет применяться в то время, будет равно 2 500...3 000 тысячам вольт.

В новом строящемся высоковольтном корпусе Всесоюзного электротехнического института имени В.И. Ленина, купол которого сможет вместить тридцатиэтажное здание Гидропроекта, будут испытаны линии передач такого, а может быть, и более высокого напряжения.

А может быть, нужны будут напряжения... в тысячу раз меньше. В будущем может оказаться целесообразным передавать электроэнергию по погруженным в страшный холод сверхпроводящим линиям. А может быть, хотя и маловероятно, будут открыты сверхпроводники, работающие и при «нормальных» температурах.

Вот еще одна идея электропередачи, кажущаяся безумной. Принадлежит она академику П.Л. Капице. Идею эту Петр Леонидович выразил в двух фразах: «Вы думаете, энергия распространяется по проводам? Напротив, в них она только теряется!»

Несмотря на кажущуюся парадоксальность мысли, она в большой мере правильна. Из уравнений Максвелла следует, что с увеличением частоты тока, передаваемого по проводу, ток занимает все меньшую часть проводника, вытесняясь к его краям. Для высоких радиочастот провода вообще не нужны. Энергию волн высоких частот можно передавать по трубам-волноводам, как нефть или газ. Трудности этого пути очевидны – для создания радиоволн нужно будет построить и радиолампы соответствующей мощности. Это – серьезное препятствие для развития электроники больших мощностей. Но разве не было препятствий на пути создания прочно вошедших в наш быт электроприборов?

Серьезные изменения, видимо, претерпят наши электростанции. Вполне возможно, что через х лет вместо сегодняшних котлов и турбин на электростанциях будут установлены исполинские спирали термоядерных установок.

А скоро ли это будет? Как идет «приручение» плазмы? Отвечая на вопрос, академик Л.А. Арцимович сделал в 60-х годах такое образное сравнение:

«... Представьте себе, что группа ученых XVIII века неожиданно увидела одноколесный велосипед. Нетрудно вообразить себе, что один из них предположил – эта машина предназначена для езды. Другой, видимо, немедленно заявил, что может математически доказать – ездить на нем нельзя. Ну а третий – скорее всего попробовал бы проверить это экспериментально. Он сел бы на велосипед и, конечно, сразу бы упал.

Однако мы-то сейчас знаем, что есть люди, которые на одноколесном велосипеде не только ездят, но и выполняют различные трюки. Так, вот, можно считать, что мы едем на одноколесном велосипеде с завязанными глазами по канату. Такова примерно мера трудности работы с плазмой. Но, пожалуй, позволительно сказать, что в последнее время повязка с наших глаз снята. Нам ясно, что канат довольно длинный, но размер его известен».

Пожалуй, эти слова очень точно отражают положение с попытками осуществления управляемой термоядерной реакции – по сути дела, с приручением энергии водородной бомбы. Трудности на этом пути колоссальные. Чтобы плазма, раскаленная до миллионов градусов, не испепелила сосуда, в котором ее пытаются содержать, плазму нужно изолировать от стенок магнитным полем.

Вот тут-то и начинается «езда на одноколесном велосипеде по канату». Дело в том, что ни одна из предложенных до сих пор конфигураций магнитного поля не обеспечивает надежной изоляции плазмы от стенок сосуда; в магнитном поле неизбежно оказывается «течь», через которую раскаленная плазма ускользает к стенкам. Тем не менее ученые исполнены оптимизма. Они считают, что уже на рубеже третьего тысячелетия будут созданы первые термоядерные электростанции.

Другое направление, на котором можно достигнуть энергетического изобилия, хотя, видимо, и временного (запасов, удобных для добычи расщепляющихся материалов, на Земле хватит лет на тысячу), – атомные электрические станции. Первая в мире атомная станция в Обнинске – гордость нашей науки. Мощность ее была невелика, но значение – огромно. Станция открыла путь к другим мощным атомным новостройкам нашей страны.

Инженеры добились того, что электроэнергия атомной станции уже сейчас стоит не дороже энергии обычных электростанций. По всей нашей стране растут новые корпуса атомных гигантов. Особые надежды связываются с новыми типами реакторов – таких, в которых атомное горючее, «сгорая», дает другое, еще более эффективное.

Незаменимы атомные энергетические установки для кораблей, которым приходится длительно находиться в плавании, – для ледоколов, подводных лодок. Гордость советской науки и техники атомоход «Ленин» уже много лет несет свою бессменную службу в северных морях, проводя через толстенные льды караваны судов, доставляя на ледяные просторы научные станции. Сейчас трудно себе даже представить советский арктический флот без атомного ветерана.

Учеными не упущено ни одной возможности увеличить выработку электроэнергии. Они шаг за шагом ставят себе на службу:

Существуют еще более смелые, но пока менее реальные проекты, например, превратить всю нашу Землю целиком в ротор гигантского электрогенератора.

Когда энергетикой будут освоены гигантские термоядерные или солнечные электростанции с баснословно дешевым топливом – водой и солнечными лучами, энергетический голод человечества будет побежден и последствия этого будут огромны. Можно будет, например, превратить в рай земной суровые по климатическим условиям районы нашей планеты.

Может быть, окажется целесообразным и экономически выгодным окружить Марс искусственно созданной с помощью электричества атмосферой и заселить его.

Термоядерные и атомные станции во избежание радиоактивного заражения Земли можно было бы разместить на безжизненной Луне, а электроэнергию передавать на Землю, а может быть, и на Марс – способом, предложенным академиком Капицей, или по лазерному лучу (не исключено, что и каким-либо другим способом, пока неизвестным).

Изобилие электроэнергии приведет к полной электрификации и автоматизации всего хозяйства страны и как следствие к укорочению рабочего дня до 3...4 часов. В оставшееся свободное время люди займутся самоусовершенствованием, укреплением здоровья, наукой и искусствами.

Гармонический человек – вот идеал эры энергетического изобилия...

 

Время творить

Оглавление

 

Дата публикации:

10 августа 2001 года

Электронная версия:

© НиТ. Раритетные издания, 1998

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2017
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика