Борис Смагин - Вблизи абсолютного нуля

Сначала электронно-вычислительные машины делали на электронных лампах. Потом стали использовать полупроводники — транзисторы. Но вот ученые натолкнулись на сверхпроводимость. Очень интересное явление. Пока в проволочке небольшой ток, она может быть сверхпроводящей. А потом ток усилился, и магнитное поле убрало сверхпроводимость.

Вот вам «да» и «нет».

Так появились криотроны — сверхпроводящие элементы вычислительных машин — «думающие» ячейки. Слово «сверхпроводящие» указывает на то, как они работают.

Когда надо говорить «да», криотрон — сверхпроводник, а когда «нет», он перестает быть сверхпроводником.

Криотроны появились, когда ученые только еще начали нащупывать возможности сверхпроводимости. Самый первый криотрон был устроен так. Вокруг маленькой проволочки из редкого металла — тантала намотали вторую из еще более редкого — ниобия. Все это находилось в жидком гелии. Температура 4° К. Не жарко! В той и другой проволочке появляется сверхпроводимость. Только в тантале она как бы слабее. Ее легче разрушить магнитным полем. Поэтому, когда ток в проволочке из ниобия станет большим, танталовая проволочка перестанет быть сверхпроводящей из-за магнитного поля ниобия. Так и получается нечто вроде электронной лампы. Ток ниобия управляет током в тантале. То тантал сверхпроводник, то сверхпроводимости уже нет, в зависимости от того, сильный или слабый ток идет в ниобии. В нашей машине вместо криотронов действуют тончайшие пленки из полупроводников. В одном кубометре их больше миллиона. Получается маленький по размерам «электронный мозг». Работает он быстро, хорошо, энергии потребляет совсем немного. А это нам в корабле очень важно.

Но он тоже «сверхпроводящий». И требуется нашему «лоцману» сверххолодная каюта.

Электронная машина охраняет нас от метеоритов и всяких неприятностей по дороге.

Чуткие приборы-локаторы издалека замечают приближающийся метеорит. Сразу же об этом «узнает» электронный мозг. Он искусно маневрирует, за кратчайшее время успевает повернуть корабль — сторону, чтобы избежать столкновения. Потом следует самое главное. Надо восстановить правильное движение, снова попасть на трассу.

Мозг справляется и с этой задачей. В машинной «памяти» тоже стоят сверхпроводящие пленки. Они быстро работают, места занимают мало.

В общем, электронный мозг — замечательное существо. Так и хочется сказать — живое. Столько он умеет, столько делает и как быстро «думает»! Человек не успел бы даже пошевельнуться, а машина уже изменила движение космического корабля, он извернулся, обошел стремительный метеорит и снова лег на прежний курс!

Летать нам также помогают сверхнизкие температуры.

Наш корабль двигается с помощью жидкого водорода и жидкого гелия. Сначала обычная ракета выносит его за пределы земного притяжения. Ракета сделала свое дело и сгорела. Настала очередь наших собственных двигателей.

Это двигатели атомные.

Ракетный двигатель работает, как обитатель морей — каракатица или осьминог, иначе именуемый кракеном. Он выбрасывает струю воды и движется в противоположном направлении. Из сопла ракеты летит раскаленная струя газа, а сама ракета стремительно удаляется ввысь. Чем больше скорость выбрасываемой струи, тем большую скорость дополнительно получит ракета.

Ракета может двигаться где угодно. В воздухе, без воздуха, около Венеры, Марса, в далеких звездных мирах. Ей это в высшей степени безразлично!

В атомной ракете главное действующее лицо — атомный котел. Он и есть источник энергии. Урановое горючее расположено в замедлителе. В котле постоянно выделяется энергия. Ее нужно забрать и передать топливу ракетному. Для этого мы и взяли с собой жидкий водород и гелий. Жидкие газы занимают меньше места. Топливо пускают в атомный котел, жидкость моментально становится газом, сильно нагревается, и горячий газ пестрым веером вылетает из сопел.

Так действует наш ракетный двигатель. Мы постепенно разгоняемся все больше и больше.

Наше путешествие закончилось. Мы прибыли на… Землю.

Земля 1965 года. Но это уже не привычная планета, которую обживают люди. Нет, с первых полетов советских искусственных спутников Земля — стартовая площадка для путешествий в космос. И корабль предыдущих страниц этой книги, может быть, уже строится. Может быть, его контуры начерчены у конструкторов на плотных листах ватманской бумаги.

Мы с вами летали с помощью сверххолода. Действительно ли будет так — угадать трудно. Но для низких температур хватает дела и сегодня. Без жидких газов не обходится почти ни один полет ракеты и запуск спутника или могучего космического корабля.

Это великолепное, фантастическое зрелище. Ничего подобного нигде не увидишь. На платформе — грандиозная сигара. Она устремилась вверх — туда, куда ринется через несколько минут. Раздается команда, а за ней страшный взрыв. Из-под сигары летят клубы пламени и дыма. Плавно, словно нехотя, ракета отделяется от Земли и величественно поднимается. Через несколько секунд она уже несется стремглав, нам виден только огромный «хвост» — путь ракеты в атмосфере Земли.

Пока что все ракеты термохимические. Как они работают, мы уже говорили. С громадной скоростью вылетают из сопел ракеты частички газов. Стремительным веером разносятся в пространстве, пылая ярким пламенем. Они и создают тягу, они и увлекают ракету вперед, ввысь.

При виде этого «загоревшегося» неба невольно думаешь: «Где уж тут искать низкие температуры!» Но, между прочим, температура некоторых частей водородной бомбы за секунду до взрыва тоже немногим отличается от абсолютного нуля.

Топливо часто состоит из двух частей: горючее и окислитель. Роль горючего ясна — сгорая, оно и образует газы, которые так стремительно вырываются из ракеты. Чтобы лучше использовать горючее, его смешивают с окислителем. Помните, в доменную печь вдувают кислород. Чтобы уголь сгорел там лучше, чтобы поменьше его тратить. Но там можно просто сжечь побольше топлива. А вот для ракеты важны первые секунды, когда она набирает скорость. Надо сжечь топливо побыстрее и получше. Поэтому обязательно нужен окислитель.

Что же из них жидкий газ?

Иногда и то и другое.

Конечно, понятно, почему берут именно жидкие газы. Меньше занимают места — вот в чем дело.

Прекрасное горючее — жидкий водород. Правда, работать с ним надо осторожно. Уж больно он капризен. Чуть что — грозит взрывом. А потом еще одна неприятность. Водород любит очень низкую температуру. Чуть мы зашли выше 21 градуса Кельвина — прощай жидкость. Водород быстро вскипает. А это уже не годится. Газ может буквально в щепки разнести баллон, в котором до сей поры он благополучно существовал. Надо следить за температурой, не допускать тепло к газу, изолировать баллон. Значит, нужна сильная теплоизоляция. И ракета станет тяжелее. Поэтому поступают когда как. У одних ракет горючее — газ, у других — твердый порошок. Но окислитель — обязательно сжиженный газ. Чаще всего кислород. Например, в Америке почти вся продукция «фабрик жидкого кислорода» идет прямо на ракетодромы.