Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

Плотность ржавчины Fe2O3+nН2О равна 3000 кг/м3, тогда как плотность железа составляет 7900 кг/м3; при n = 1 объем за счет коррозии увеличивается более чем в четыре раза. Увеличение объема можно сделать еще более значительным, если кристаллизационную воду (nН2О) заменить какой-то более крупной молекулой. Слои ржавчины на стенках трещины будут расти, пока не соприкоснутся; дальнейшая коррозия приведет к расклиниванию трещины. Если ржавчина образует k молекулярных слоев на поверхности, то для расширения трещины таким способом потребуется всего лишь 1/5k доли энергии, выделившейся при коррозии. Таким образом, «вдребезггазом» для железа и подобных ему материалов могут служить пары вещества, способного заменить кристаллизационную воду в ржавчине и значительно увеличить ее объем[13].

Эта идея возникла у меня под впечатлением письма, полученного от фрау Маккланаган из ФРГ. Ее идея состояла в применении инфразвука для уничтожения металлического оружия. Вот что она пишет:

Дорогой Дедал

Пока еще не поздно, пожалуйста, придумай что-нибудь в противовес нейтронной бомбе. Быть может, тебе удастся создать «антибомбу», которая превращает металлы в прах, но оставляет людей невредимыми. Нельзя ли воспользоваться для этой цели результатами работ француза Гавро в области акустики — допустим, настроить звук в резонанс с колебаниями молекул в кристаллической решетке металла?

Я пришел к выводу, что инфразвук не годится для этих целей: во-первых, его частоты лежат совсем в другом диапазоне, а, во-вторых, настроиться на нужную частоту крайне трудно. Но врожденная галантность не позволила мне уклониться от просьбы дамы, и я попытался как можно точнее исполнить ее.

Дедал выдвинул теорию происхождения комет, этих загадочных объектов, которые так интересуют астрономов. Кометы движутся по очень вытянутым орбитам (многие из них выходят за пределы Солнечной системы); значительная часть вещества, составляющего хвост кометы, испаряется, когда комета проходит близко к Солнцу, — многие кометы просто исчезают, приблизившись к Солнцу, и тем не менее их число не уменьшается. Откуда же они берутся? Дедал отмечает, что межзвездный газ — разреженная среда, в которой движутся звезды и планеты, — составляет основную часть массы Вселенной. Астероид, движущийся по сильно вытянутой орбите, большую часть времени находится вдали от Солнца, в жутком космическом холоде. Стало быть, заключает Дедал, такой астероид играет роль ядра конденсации и постепенно обрастает слоем межзвездного вещества: воды, аммиака, метана и даже водорода. После долгих десятилетий блуждания в глубинах космоса астероид возвращается к Солнцу: вследствие довольно резкого повышения температуры его вещество испаряется и образует хвост кометы, развевающийся в потоке солнечного ветра. Необходимо заметить, что из-за медленного накопления и быстрого уноса массы орбита такого астероида испытывает сильные возмущения. Если астроном, рассчитывая орбиту такого объекта, полагает его массу постоянной, то он непременно ошибется. Когда же объект в расчетное время не появляется в поле зрения, астрономы считают его исчезнувшим, а обнаружив позднее, принимают за новую комету, движущуюся по другой орбите. Таким образом, проблема исчезновения и возникновения комет целиком надуманна. Новые кометы, считает Дедал, — это не что иное, как старые кометы, нарастившие новые хвосты и возвращающиеся по неожиданным траекториям. Более того, заявляет Дедал, не исключено, что существует всего-навсего одна комета. Иногда ее заносит в области, где газ более плотен, — и тогда она возвращается во всем своем «хвостатом великолепии)», если же она собирает по пути мало вещества, то по возвращении едва заметна. А астрономы заносят ее в каталоги под новыми и новыми именами…

Из этой теории вытекают замечательные следствия. Если кометы действительно выполняют роль космических «веников», подметающих межзвездное пространство и приносящих затем вещество в нашу планетную систему, то с помощью спектроскопического анализа можно узнать, чем наполнены глубины космоса. Значительные размеры и сложный состав комет уже сейчас позволяют предположить, что межзвездный газ существенно плотнее, чем представлялось ранее, и содержит немало любопытных молекул (что подтверждается данными радиоастрономических наблюдений). Дедал горит желанием заполучить образцы межзвездного вещества и с этой целью на основании своей кометной теории разрабатывает проект космического зонда. Любой объект, защищенный в космосе от солнечных лучей, должен охладиться до очень низкой температуры — порядка нескольких градусов выше абсолютного нуля. Космический зонд, сконструированный Дедалом, снабжен гигантским «зонтиком» из металлизированной полимерной пленки диаметром в несколько километров. В тени этого «зонтика» помещен большой надувной цилиндр из полиэтиленовой пленки, заполненный водородом или гелием под очень низким давлением. На поверхности цилиндра происходит криогенная конденсация межзвездного вещества. Благодаря условиям невесомости создание подобных легких, гигантских надувных конструкций не представляет сложности. Конденсат на поверхности цилиндра образует тончайшую пленку, однако за счет огромной площади поверхности общая масса конденсата станет накапливаться довольно быстро. Медленно вращаясь, надувной цилиндр проходит мимо удерживаемого магнитом вала, который вызывает испарение накопившегося конденсата — последний осаждается на бесконечную ленту транспортера, доставляющего его в накопительные емкости. Судя по имеющимся спектроскопическим данным, основную долю вещества должны составлять молекулы воды, аммиака, метана. На основе этих компонентов можно создать ракетное топливо, так что Дедал собирается использовать часть своей добычи для питания небольших двигателей, осуществляющих пространственную ориентацию космического зонда. В отдаленном будущем космический конденсат, быть может, заменит нефть как сырье для химической промышленности. Для начала, однако, Дедал намерен использовать свой зонд для проверки теории образования комет. Он собирается покрыть космическим конденсатом какой-нибудь астероид и запустить его на соответствующую орбиту, с тем чтобы сравнить поведение искусственной кометы с поведением ее космической сестры.

New Scientist, September 2 and 9, 1976

Приятно отметить, что не один я обратил внимание на возмущающее влияние испарения вещества кометы на ее орбиту. Пол Вейссман из Лаборатории реактивного движения НАСА разработал (Astronomical Journal, 84, 1979, p. 580) чрезвычайно изящную теорию, учитывающую направление вращения ядра кометы. За счет испарения кометного вещества протяженность проходящего вблизи Солнца участка орбиты либо укорачивается, либо удлиняется — в зависимости от направления вращения ядра. До сих пор, однако, никто не предложил аналогичной теории, которая описывала бы движение кометы вдали от Солнца с учетом увеличения ее массы.

Насколько удобнее стали бы каналы, если бы нам удалось избавиться от шлюзов, обеспечивающих требуемый перепад уровней! Дедал вспоминает опыт с сообщающимися сосудами: если наполнить сосуды жидкостями с различной плотностью, то уровень более плотной жидкости установится ниже уровня менее плотной. Используя жидкости различной плотности, в системе из нескольких сообщающихся сосудов можно получить ступенчатый перепад уровней. В пределе, утверждает Дедал, добившись каким-то образом непрерывного увеличения плотности жидкости, можно получить наклонную поверхность жидкости.

 Вначале Дедал рассчитывал просто подогревать воду с одной стороны, чтобы за счет теплового расширения уменьшать ее плотность. Однако этот эффект слишком слаб и вдобавок осложнен наличием конвекции. Поэтому Дедал предлагает теперь стабилизировать наклонную поверхность воды, насыщая ее плотными магнитными частицами. Мощные постоянные магниты, установленные у нижнего уровня шлюза, создают требуемый градиент плотности. (Помещая жидкости в магнитное поле, действительно удается наблюдать изменение уровня.) Новые шлюзы обеспечат беспрепятственный проход судов вверх и вниз по каналу, — правда, при входе в такой шлюз судно резко изменит свою плавучесть. Гибкая перегородка будет отделять магнитную жидкость от остальной воды в канале.

Для «водяной горки», придуманной Дедалом, можно найти множество полезных применений. Полезная емкость резервуаров, например, существенно увеличится, если наливать в них жидкость «с верхом». Это избавит нас от необходимости строить новые дорогостоящие водохранилища. Возникнут новые виды спорта — скажем, катание с гор на водных лыжах. Неизвестно только, как отнесутся к «магнитным водоемам» водоплавающие птицы.