Михаил Васильев - Репортаж из XXI века

Можно привести много примеров из недавнего прошлого, когда в связи с запросами практики возникали целые новые ветви механики. Так, А. Н. Крылов создал теорию непотопляемости корабля. И. В. Мещерский заложил основы механики тела переменной массы. Кстати, к таким телам относится и взлетающая ракета, масса которой все уменьшается за счет убыли сгорающего топлива. Есть и целый ряд других примеров. Так можно ли нашу науку — древнюю механику, от древа которой отпочковалось в самые последние десятки лет множество новых великолепных ветвей, можно ли считать эту науку исчерпавшей себя? Да, конечно же, нет!

В каждой из областей механики есть и сегодня удивительные нерешенные задачи. Вспомните хотя бы течение жидкости в трубе или открытом канале.

Точные формулы описывают такое течение, только если оно осуществляется с небольшими скоростями, — так называемое ламинарное течение жидкости. Но если мы будем постепенно увеличивать скорости течения, у нас характер его вдруг резко изменится: в нем появятся неравномерности, вихри. Такое течение называется турбулентным. В большинстве технических устройств, например в обычном водопроводе, нам приходится иметь дело с турбулентным течением. А рассчитывать его точно мы до сих пор не умеем. Обычно инженеры применяют в таких случаях приближенные формулы.

Но, конечно, особенно стремительно развиваются, особенно важные задачи решают те отрасли механики, которые имеют дело с сверхвысокими скоростями.

Нет, дело не только в том, что космическая ракета, возвращаясь на Землю, входит в атмосферу со скоростью в несколько километров в секунду. Дело в том, что и среда, в которую входит наша ракета, совсем не похожа на те, с которыми имела дело классическая механика. Она очень разрежена, а отдельные ее частицы, движущиеся, как правило, тоже с очень высокой скоростью, ионизированы. Это по существу плазма.

С плазмой встречаются не только возвращающиеся из космического пространства ракеты в крайних слоях атмосферы. С плазмой, имеющей температуру в неколько миллионов градусов, работают ученые, пытающиеся овладеть секретом термоядерной энергии. Плазменный поток из реактивного сопла, позволяющий осуществить прямое превращение тепловой энергии в электрическую, видимо, заменит в ближайшие десятилетия тяжелые паровые и газовые турбины — и с ним работают ученые. Гигантские потоки плазмы фотографируют астрономы, изучающие солнечные протуберанцы. Да и само Солнце и все звезды состоят из плазмы. Радиоголос межзвездной плазмы улавливают чуткие уши радиотелескопов. Можно без преувеличения сказать, что вся Вселенная состоит в основном из плазмы, а вещество в твердом, жидком и газообразном состоянии встречается в ней в виде исключения.

Механика плазмы — газоподобного вещества, взаимодействующего, однако, в противовес газу, с электромагнитными полями, обладающего и другими любопытнейшими отличиями от газа, — только создается. Сколько еще неразгаданного у этой ветви нашей науки!

Несколько слов о машинах и механизмах будущего.

Архимед имел дело с рычагами — системами твердых тел.

Паскаль открыл основные законы гидравлики. По существу с этого времени и начинается широкое применение в машинах и механизмах «жидких звеньев». В настоящее время они не редкость в самых распространенных машинах. Гидравлические прессы на заводах, гидравлические передачи усилий к тормозам легкового автомобиля, гидравлические коробки перемены передач — всего не перечислить.

Но уже — с изобретения английского кузнеца Ньюкомена — в машины пришли пар и газ. Сегодня «газовые звенья» мы можем увидеть в паровых и газовых турбинах, в паровых машинах и двигателях внутреннего сгорания, в ракетных двигателях.

Еще позже своеобразными звеньями механизмов стали электромагнитные поля, лучи света. Да, да. Разве в счетчике готовых изделий, сходящих с конвейера, луч света, падающий от источника на фотоэлемент, не является как бы рабочим звеном механизма?!

Чем ближе к нашим дням, тем чаще встречаются в машинах и механизмах гидравлические, пневматические, электромеханические и электронные элементы. И, как правило, замена механизма из твердых звеньев другим, более современным, ведет к улучшению механизма, и прежде всего к повышению производительности и быстроходности, а иногда и к упрощению конструкции.

Разве не проще прямое превращение тепловой энергии пара во вращательное движение, осуществляемое в турбине механизмом, состоящим из сопла, струи пара и колеса с лопастями, чем такое же превращение в паровой машине при посредстве цилиндра, поршня и массы дополнительных устройств?

И этот процесс внедрения нетвердых деталей в машины и механизмы будущего будет все ускоряться.

Техника будущего — техника сверхвысоких скоростей и сверхвысоких параметров. Можно легко представить, что все механизмы, которым придется иметь дело с температурами, скажем, выше 3500 градусов, не будут или почти не будут содержать твердых звеньев. И все это — бесконечное поле для новых исследований, новых открытий в новых областях механики.

У техники будущего и еще одна черта, которую я не могу не отметить. Это все большее и большее внедрение автоматики.

Нет сомнения, что уже в ближайшие два десятилетия подавляющее большинство промышленных предприятий у нас будут автоматическими и автоматизированными. В первую очередь автоматическими станут те производства, где требуется массовая продукция или где труд людей чрезвычайно тяжел.

Мне представляется, что появятся типовые заводы-автоматы, выпускающие хлеб, конфеты, ткани, обувь, одежду, из промышленных изделий — подшипники, шестерни, может быть, целые коробки перемены передач и т. д. Безусловно, будет полностью автоматизирован подземный труд шахтеров. Человек только изредка будет спускаться в забой, чтобы отремонтировать механизмы.

Автоматы — в том числе и кибернетические автоматы — войдут в быт людей. Нет, это вовсе не беспочвенная фантазия — «домашний» автомат, сначала специализированный, а потом все более универсальный, которому вы, уходя на работу, отдаете распоряжения вытереть пыль в квартире, протереть стекла, приготовить обед… Вечером такой автомат будет читать вам вслух газету или книгу, а, может быть, и подбирать литературу по интересующему вас вопросу.

Думаю, первые такие автоматы появятся даже не в XXI, а в нашем веке.

В последние годы советским ученым много пришлось заниматься вопросами космических полетов. О, как велика в их осуществлении роль автоматики! Ведь человек с его медленной реакцией бессилен управлять стремительными манипуляциями космического снаряда.

Первыми вышли за пределы земной атмосферы автоматы. Они первыми исследовали верхние слои атмосферы, околоземную часть космоса, проложили трассы к Луне. Автоматы населяли и первую в мире советскую искусственную планету, и лабораторию, запущенную к Венере. Я убежден, что и в дальнейшей разведке космоса первыми будут автоматы. Они раньше человека «высадятся» на Луне, на Марсе, на Венере. Они первыми преодолеют пояс астероидов и прорвутся к большим планетам нашей солнечной системы. Они так близко подлетят к Солнцу, как никогда не сможет приблизиться человек.