Айзек Азимов - Вид с высоты

На явлении сверхпроводимости основано изобретение маленького устройства, которое действует как выключатель. В простейшем виде оно состоит из тонкой танталовой проволочки, намотанной на проволоку из ниобия. Если опустить это устройство в жидкий гелий, то ниобиевая проволока приобретает свойство сверхпроводимости, что позволяет пропускать по ней очень слабый электрический ток. Однако это свойство сохраняется только до тех пор, пока тока нет в танталовой обмотке. В противном случае создается магнитное поле, которое нарушает сверхпроводимость, и ток перестает течь по ниобиевой проволоке.

Если такой «криотрон» соответствующим образом отрегулировать, то его можно применять вместо электронных ламп или транзисторов. Крошечные приборы, состоящие из хитро сплетенных проволочек, смогут заменить большое число транзисторов и громоздких электронных ламп. Сложнейшая вычислительная машина будущего, вполне вероятно, будет величиной с письменный стол или даже меньше, если только ее полностью «криотронизируют».

Единственный недостаток такой машины заключается в том, что она может работать, только если ее целиком погрузить в жидкий гелий. Жидкий гелий будет при этом непрерывно испаряться, и каждая вычислительная машина станет в этих условиях причиной постоянного уменьшения запасов земного гелия.

Естественно, сразу возникает вопрос: а хватит ли на Земле гелия, чтобы поддерживать работу таких вычислительных машин, если они будут широко использоваться человечеством?

Главным и, в сущности, единственным источником не только гелия, но всех инертных газов является земная атмосфера, которая содержит на каждый миллион граммов:

аргона … 12 800 граммов

неона … 12,5 грамма

криптона … 2,9 грамма

гелия … 0,72 грамма

ксенона … 0,36 грамма

радона … следы

Это означает, что всего в атмосфере имеется 4 500 000 000 тонн гелия. На первый взгляд эта цифра может показаться весьма внушительной, пока мы не вспомним, как сильно разбавлен этот гелий другими компонентами воздуха — кислородом и азотом. Гелий можно получать из жидкого воздуха, но ценой страшно больших затрат.

(Позвольте мне здесь перебить ход своих рассуждений и сообщить вам, что атмосферный гелий почти полностью состоит из единственного изотопа — гелия-4; правда, обнаруживают и следы стабильного изотопа, гелия-3, который образуется за счет расщепления радиоактивного водорода-3, в свою очередь возникающего в результате бомбардировки атмосферы космическими частицами. При тщательном изучении чистого гелия-3 установлено, что он превращается в жидкость только при 3,2° по Кельвину, то есть на целый градус ниже, чем обычный гелий. Однако гелий-3 не является эквивалентом сверхтекучего гелия-II. На миллион атомов атмосферного гелия приходится только один атом гелия-3, и, следовательно, его запас в атмосфере исчисляется всего в 45 000 тонн. Гелий-3, по-видимому, самый редкий из всех стабильных изотопов, имеющихся на Земле.)

Гелий находят не только в атмосфере, но и в почве. Уран и торий испускают альфа-частицы, которые являются ядрами атомов гелия. Следовательно, в течение миллиардов лет происходил процесс постепенного накапливания гелия в земной коре (вспомните, что впервые он был найден на Земле в урановой руде, а не в атмосфере). Считается, что по весу в земной коре гелия содержится примерно 0,003 миллиграмма на килограмм. Это означает, что запас гелия в земной коре примерно в 20 миллионов раз превышает запас гелия в атмосфере, но тем не менее «разбавлен» он в земной коре еще больше, чем в атмосфере.

Однако гелий — это газ. Он собирается в трещинах и пустотах, и при благоприятных условиях его можно извлекать из земли. В частности, в США скважины, из которых добывают природный газ, часто дают до одного процента гелия, а иногда и до 8 и даже до 10 процентов.

Но запасы природного газа довольно ограниченны, к тому же мы очень быстро исчерпываем их. Когда все запасы газа иссякнут, естественно, исчезнет и этот источник гелия, и нам останется только гелий, находящийся в атмосфере, и гелий, сильно рассеянный в земной коре.

Теперь представим себе общество будущего, оснащенное вычислительными машинами и расходующее последние несколько миллионов кубических метров гелия, который еще можно легко добыть. А что дальше? Наскрести ничтожнейшие его количества из воздуха и из земли? Иметь дело с жидким водородом? Отказаться от «криотронизированных» вычислительных машин и попытаться вернуться к малоэффективным гигантским электронным машинам прошлого? Допустить гибель культуры, которая будет полностью зависеть от кибернетических машин?

Я много думал об этом и вот к каким выводам пришел.

Общество, оказавшееся в таком угрожающем положении, должно развивать межпланетные путешествия (а почему бы и нет?), с тем чтобы людям не пришлось искать гелий только на Земле.

Конечно, самый значительный источник гелия в солнечной системе — это само Солнце, но в предвидимом будущем я не нахожу никакого способа, который дал бы нам возможность добыть солнечный гелий.

Другой богатейший источник гелия — Юпитер, с атмосферой глубиной, по-видимому, в тысячи километров. Она обладает исключительно высокой плотностью и, очевидно, на 1/ 3состоит из гелия. Недавно были высказаны предположения, что атмосфера Юпитера почти целиком состоит из гелия. Как «выдоить» из Юпитера гелий, представить себе трудно, но можно.

Предположим, человечество сможет создать базу на Юпитере V, самом близком к Юпитеру спутнике. База будет расположена в каких-то 110 000 километров от видимой поверхности Юпитера (то есть от верхних слоев атмосферы). Значительное количество гелия в смеси с другими газами должно находиться даже в еще более высоких слоях атмосферы Юпитера (а следовательно, и ближе к Юпитеру V).

Теперь представьте себе армады управляемых с базы космических кораблей, которые устремляются к поверхности Юпитера и возвращаются с запасом сжатого газа. Такой газ легко разделить на составные части; гелий гораздо легче сжижать на Юпитере V, чем на Земле, так как температура там значительно ниже.

Возможно, удастся собрать, сжижить и запасти несчетное число тонн гелия. По логике вещей мы должны были бы воздержаться от отправки этого бесценного запаса куда бы то ни было, даже на Землю. Зачем тратить энергию и нести колоссальные потери, которые неизбежны при такой транспортировке?

Почему бы вместо этого не построить вычислительные машины прямо на Юпитере V?

Вот об этом-то я и обмолвился в начале главы. Думаю, что именно Юпитер V будет нервным центром солнечной системы. Я вижу, как этот маленький мир, диаметром 100 километров, обращается вокруг переполненного гелием Юпитера, извлекает из него столь необходимый для человечества газ и как постепенно на этом мире создается единый комплекс кибернетических машин, погруженных в самую необычную жидкость, которая когда-либо существовала.