Возможные препятствия на пути освоения энергии атома

Чтобы получить точное представление, мы можем рассмотреть в качестве примера Землю и Луну, вращающуюся вокруг нее со скоростью 0,291 мили в секунду. Кинетическая энергия орбитального движения нашей планеты равна половине произведения ее массы на квадрат ее скорости. Давайте теперь зададимся вопросом, какая энергия потребуется, чтобы отделить Луну от Земли. Это можно без труда выяснить, обратившись к расчетам. Нам лишь потребуется допустить, что спутник падает из глубин космоса по направлению к Земле, находясь на расстоянии 238 800 миль, приобретая определенную скорость, и тогда энергия, необходимая для ее отделения от Земли, была бы равна половине произведения ее массы на квадрат ее скорости. Я определяю последнюю примерно равной 0,9 мили в секунду, из чего следует, что энергия движения Луны, которая может выделиться, составит лишь немногим более 10 % от той, что должна быть затрачена для достижения результата. Очевидно, однако, что только часть выделившейся энергии может быть обратимой. Если кинетическая энергия атомов сначала переходит в тепловую, что представляется неизбежным, выделится едва ли более одной трети от максимально возможной, а необходимая внешняя теплота не должна превысить, скажем, одну шестую. Таким образом, если бы атомная энергия выделялась с интенсивностью шесть тысяч лошадиных сил, то две тысячи подвергались бы конверсии, одна тысяча ушла бы на осуществление процесса и такое же количество на полезные цели. В случае с Луной эти условия могли бы быть достигнуты, если бы она вращалась вокруг Земли с ее теперешней орбитальной скоростью на расстоянии 13 755 000 миль, которое, соответственно, намного больше, чем какое бы то ни было отдаление элементов атомной структуры. Отсюда вытекает логическое умозаключение, что если и возможно высвободить энергию, это не принесет выгоды. Боюсь, нам противостоит нечто непреодолимое в данном предприятии, а если это так, перспективы его практического осуществления ничтожны.

Лаплас пришел к заключению, что Солнечная система неизменна, то есть непреходяща, и его аргументация, очевидно, применима к молекулярному миру, так как движение повинуется одним и тем же законам.

Но, что вполне естественно, будет задан вопрос: а как насчет феномена радия? Здесь мы имеем пример фактического распада материи, сопровождающегося выделением огромного количества энергии. Я высказался по этому поводу в 1896 году, задолго до того, как эти явления были тщательно отслежены и изучены. По моему мнению, энергия, определяющая процесс распада, присуща пространственному эфиру, и в таком контексте стоящая перед нами проблема выглядит более рациональной в плане овладения энергией окружающей среды. Это представляется мне более перспективным направлением исследований, следуя которому можно добиться реальных успехов.

Другие источники энергии

Не принимая пока во внимание эту возможность и анализируя имеющиеся в нашем распоряжении источники энергии, кроме горючего, мы должны назвать световые и тепловые излучения Солнца, ветер, приливы и океанские волны, атмосферное электричество, земную теплоту и водопады. Нескольких констатаций будет достаточно, чтобы доказать, что энергия падающей воды является нашим самым ценным достоянием, тем более что ее полезность может быть стократно увеличена.

Теплота солнечных лучей, падающих на Землю, представляет собой огромное количество энергии. Тщательные замеры показывают, что она составляет около 83 футо-фунтов на квадратный фут; это должно означать, что приблизительно 6½ квадратных фута, подвергаемых воздействию отвесно падающих лучей, могут получить энергию мощностью в одну лошадиную силу. Поскольку Земля имеет сферическую форму, а угол падения может быть различным в разных местах, среднее количество энергии составит 20¾ футо-фунта на каждый квадратный фут освещаемой поверхности, или более 1 000 000 лошадиных сил на квадратную милю. Если бы можно было с пользой трансформировать значительное ее количество, мы не нуждались бы в угле и нефти. Такой способ получения энергии не нов, и он всегда был особенно привлекателен для неосведомленных людей. Неопровержимые факты говорят о следующем. Если мы примем в расчет текущие колебания, суточные, случайные и сезонные изменения интенсивности лучей, энергопоступление снизится примерно до 100 000 лошадиных сил на квадратную милю, из которых 10 000 лошадиных сил можно было бы утилизировать в турбинах. Само по себе это было бы неплохо, если бы не сооружение огромных аккумулирующих станций с такими большими и дорогостоящими приборами, что проект такого рода выходит за рамки рентабельного предприятия. Это правда, что развитие современной жизни влечет за собой постоянный рост цен на потребительские товары, и по этой причине постоянно возрастает значение ограниченных и менее доходных источников. С течением времени мы, возможно, сочтем использование солнечных лучей менее спорным, главным образом, при условии, что будут значительно усовершенствованы методы и приборы, до сих пор применяемые.

Ветер поставляет энергию в количестве, с которым нельзя не считаться, и используется человеком с незапамятных времен. Во многих странах применение ветряных мельниц для освещения и аккумулирования энергии довольно широко распространено, но неритмичный характер поступления энергии делает этот источник неподходящим для применения на промышленных предприятиях любой величины.

Что касается приливов, за исключением особых случаев, их даже нельзя всерьез рассматривать. Обычно их мощность составляет около одной лошадиной силы на акр, а наличие интервалов неизбежно требует аккумулирования. Это обстоятельство и затрудненность улавливания энергии на обширных пространствах исключают возможность получения энергии таким способом, и не может вступать ни в какое соперничество с машиной, каким бы дорогим ни было горючее.

Энергия океанских волн велика, часто достигает нескольких сотен лошадиных сил на фут ширины. Тысячи изобретателей пытались решить проблему и потерпели неудачу. Существуют четыре различных способа заставить волновые двигатели работать, но какой бы способ ни был выбран, он приведет к удручающим результатам. Извлекается лишь незначительное количество энергии. Хуже всего то, что этот источник энергии непредсказуем и ненадежен.

В проявлениях электрических сил природы часто участвуют огромные количества энергии. Занимаясь исследованиями феномена земного электричества в Колорадо, я наблюдал 12 000 разрядов молний в течение двух часов, и некоторые из них, по моим расчетам, несли в себе достаточно энергии, чтобы поставлять 5 000 лошадиных сил в течение года. Допустим, что теоретически энергия каждого разряда была эквивалентна 2 000 лошадиных сил в год и ста разрядам [молнии] в минуту, тогда средняя номинальная мощность, пока длилось это явление, составляла около 263 миллиардов лошадиных сил, однако это ошеломляющее число, как бы то ни было, практически не имеет значения. Мои колебательные преобразователи дают возможность извлекать энергию из молнии, но ее экономически выгодное аккумулирование почти неосуществимо по причине крайней внезапности и неистовости проявления.

Вполне осуществимым представляется использование в широком масштабе земной теплоты, и велика вероятность того, что в недалеком времени будут предприниматься попытки такого рода. Я подробно останавливался на этом вопросе в статье, опубликованной в июньском номере «Century Magazine» за 1900 год. Известно, что внутренние области земного шара раскалены, с каждым футом вглубь температура повышается на 1 °C. Если бы удалось добиться успеха в преодолении технических трудностей, сопровождающих бурение скважин на большую глубину, энергия пара для промышленного потребления в любом желаемом количестве могла бы стать доступной в любой стране независимо от местонахождения. Хотя вещества, образующие земную кору, обладают лишь одной шестнадцатой электропроводности стали, применяемой в котлах, это препятствие можно почти полностью устранить, а приток тепловой энергии в котел был бы достаточным для эффективного парообразования под давлением, которое бы попросту зависело от глубины скважины. Преобразование этой энергии в турбинах могло бы быть вполне экономичным, и, по приблизительным расчетам, это дало бы одну л.с. мощности на каждые десять квадратных футов поверхности скважины. При условии, что ее диаметр равен 50 футам, можно было бы получать до 100 000 лошадиных сил на милю. Такой проект был недавно поддержан сэром Чарльзом Парсоном, внесшим большой вклад в доработку газотурбинного двигателя. Причинная обусловленность его широкомасштабного внедрения, сопутствующие ему технические трудности и неопределенность в оценке затрат будут сдерживать капиталовложения. Эти препятствия, однако, можно устранить тщательной проработкой всех деталей этого предприятия. Но какой бы проект в любом из названных направлений поиска ни был в будущем доведен до практического осуществления, нашей главной опорой предназначено быть энергии водопадов.