Тайна двух океанов

– Марат Моисеевич, а как же все-таки на «Пионере» получают энергию? – с аппетитом поедая вкусный суп, вернулся к начатому разговору Павлик.

– Во-первых, зови меня просто Марат – какой я там еще Моисеевич! – и говори мне «ты».

– Есть, товарищ Марат! – рассмеялся Павлик.

– Вот так лучше. А энергию мы добываем из океана. Где остановимся, там и вытягиваем, высасываем ее.

– Как же это так? – изумленно спросил Павлик. – Электричество? Из воды?

– Да. Электричество. Из воды, – наслаждался произведенным эффектом Марат. – Ты о термоэлементах слыхал?

– Немножко… – нерешительно ответил Павлик, – когда проходили в школе физику… об электричестве.

– Ну, так вспомни. Термоэлемент – это прибор, состоящий из двух спаянных между собой на концах проволок или пластинок каких-нибудь разных, но определенных металлов или сплавов, например меди и константана, платины и сплава платины с родием. В таких приборах при подогревании или охлаждении одного спая возникает электрический ток. И чем больше разница температур между обоими спаями, тем большего напряжения получается ток. Ну так вот, Павлик, до последнего времени все термоэлементы, из каких бы металлов они ни изготовлялись, давали самые ничтожные напряжения – примерно одну десятую вольта на каждый градус разницы в температуре. Но недавно наш Электротехнический институт изобрел такие сплавы, которые способны отдавать в тысячу раз большие напряжения. А наш Крепин придумал, как получать от этих новых термоэлементов ток большей силы и использовать их в подлодке для получения электрической энергии в любом количестве и во всякое время.

Скворешня поставил опорожненную тарелку на подвижной круг в центре стола, круг скользнул вместе с ней куда-то вниз и через минуту опять появился, неся на себе тарелку со вторым блюдом. Павлик последовал примеру Скворешни, с нескрываемым любопытством наблюдая за появлением новых блюд. Но Марат, сев на своего конька, забыл о еде и даже совсем отложил в сторону ложку.

– Понимаешь? – продолжал Марат, оживленно жестикулируя. – Ты только пойми эту гениальную идею! Из этих новых сплавов Крепин сделал пятьдесят длинных проволок и спаял их попарно в концах, как можно больше расплющив спаянные концы. Потом он соединил все полученные элементы – термопары – вместе в один трос с одной общей изоляцией, а на концах троса устроил приемник, похожий на шляпку гриба. Когда нагревался один приемник так, что он был теплее другого только на двадцать градусов, то получался ток огромного напряжения и силы. Ты понимаешь, что это значит? – кричал он, подняв кверху палец.

– Это значит, что ты останешься без второго, кацо! – послышался из противоположного угла столовой насмешливый голос зоолога.

Все рассмеялись. Марат смутился, пригладил машинально хохолок на темени и энергично принялся за суп. Все же он успевал между каждыми двумя ложками тихо продолжать разговор.

– Ты понимаешь, Павлик, каждый трос с термоэлементами, или термоэлектрическая трос-батарея, как ее у нас называют, превратилась в настоящую электростанцию мощностью в двадцать пять тысяч киловатт! Двадцать пять тысяч киловатт! – громко шипел он, расплескивая суп из ложки. – А у нас их три! Три станции общей мощностью в семьдесят пять тысяч киловатт! Их было бы достаточно для большого города с его трамваями, заводами, электрическим освещением.

– Постой, постой, Марат! – заражаясь его волнением, тоже шептал Павлик. – Но как же тут греют эти тросы? Надо же получить разницу… Ну, ты сейчас говорил про разницу температур между концами троса…

Марат опять положил ложку на край тарелки и откинулся на спинку стула.

– Как! Неужели ты все еще не понимаешь? Ведь любое море является топкой для наших электростанций.

– Топкой?! Что ты говоришь, Марат! Какой топкой?

– Господи боже мой! Извините, опечатка… Ты же должен, Павлик, знать, что во всех морях и океанах температура на глубине около трех-четырех тысяч метров всегда равна приблизительно одному-двум градусам тепла, а у поверхности она почти всегда и везде значительно выше нуля. В тропиках температура поверхностных слоев воды доходит даже до двадцати шести – двадцати семи градусов. Вот тебе и разница температур, которая нужна нашим электростанциям. Подлодка выпускает плвучий буй, прикрепленный к верхнему спаю-приемнику трос-батареи. Буй поднимается почти до поверхности океана, и спай нагревается там до известной температуры. А нижний спай подлодка выпускает с грузом на глубину до трех-четырех тысяч метров, и этот спай охлаждается там почти до нуля. Тогда в трос-батарее возникает электрический ток, которым заряжаются аккумуляторы в подлодках. Понял?

И Марат набросился на свой остывший суп.

Глава VII

Подводная лодка «Пионер»

В таких жарких разговорах с Маратом и в тихих, но не менее живых и интересных беседах с другими специалистами подводной лодки Павлик узнал в общих чертах все, что составляло главную особенность этого необыкновенного корабля.

«Пионер» свободно владел морскими просторами, мог опускаться на любые глубины, не боясь быть раздавленным километровыми толщами воды, мог пересекать океаны вдоль и поперек, не заходя в порты и базы, не ощущая надобности в них. Его единственной базой был безграничный Мировой океан со всеми его неисчерпаемыми запасами энергии и пищи.

Корпус «Пионера» был построен из нового сплава, лишь недавно открытого советскими металлургами. Как известно, сплавы, то есть смеси из различных металлов, получают часто новые, совершенно неожиданные свойства. Например, алюминий – очень легкий и мягкий металл. Но если его сплавить с ничтожными количествами меди, марганца и магния, то полученный сплав (дуралюмин) приобретает твердость стали, сохраняя при этом легкость алюминия. Благодаря именно этим качествам – легкости и твердости – дуралюмин широко применялся для строительства самолетов и дирижаблей.

В сложный рецепт нового сплава советские металлурги ввели несколько редких элементов в совершенно новых комбинациях и количествах. Полученный сплав оказался настолько легким, прочным и, самое главное, таким дешевым, а конструкция корпуса подводной лодки настолько остроумной и удачной, что «Пионер» получил способность выдерживать давление свыше тысячи атмосфер. Между тем самые лучшие современные подводные лодки из-за ненадежности материала и несовершенства конструкции могли погружаться не глубже двухсот-трехсот метров, выдерживая при этом давление всего в двадцать-тридцать атмосфер.

Еще более замечательным оказался примененный Крепиным способ получения из океана электрической энергии при помощи термоэлементов, а также способы накопления и использования этой энергии для движения и вооружения подлодки.

Ток из термоэлектрических трос-батарей поступал в аккумуляторы. Но это не были те громоздкие, тяжелые, малоемкие аккумуляторы, которыми приходилось пользоваться обыкновенным подводным лодкам и которые способны были накоплять в себе электрическую энергию не более чем на двадцать-тридцать часов подводного плавания. Три батареи из новых аккумуляторов – маленьких, легких, обладавших огромной емкостью, – полностью заряженные, обеспечивали «Пионеру» освещение, отопление, двигательную силу и еще некоторые технические нужды для непрерывного пятнадцатидневного перехода в подводном положении. Лишь после этого срока в аккумуляторных батареях истощался весь запас электрической энергии, и они требовали новой зарядки. Для этого подлодка должна была останавливаться и пускать в ход свои трос-батареи.

Эти аккумуляторы были блестящим достижением знаменитого Московского института физических проблем, который давно уже заслужил мировую известность своими работами в области низких температур, приближающихся к абсолютному нулю (—273,2 °C). Одной из важнейших проблем, которые разрабатывал институт, было явление электрической сверхпроводимости при низких температурах, открытое еще в 1911 году голландским ученым Камерлинг-Оннесом.

Явление сверхпроводимости заключается в том, что многие металлы, сплавы и химические соединения металлов при определенной для каждого из них температуре вблизи абсолютного нуля внезапно теряют способность сопротивления пропускаемому через них электрическому току. Ток протекает в них, не теряя в виде теплоты части своей энергии, которая обычно расходуется на преодоление сопротивления проводника. Благодаря этому в замкнутом кольце из свинцовой, например, проволоки, помещенном в жидкий гелий, температура которого равна минус 271,9 °C, электрический ток сохраняется в течение нескольких суток.

Институту физических проблем после долгих и настойчивых поисков удалось найти такой сплав металлов, который при температуре, отделенной от абсолютного нуля всего лишь двумя сотыми градуса, превращался в сверхпроводник с необычайно большой энергоемкостью и длительным временем релаксации, то есть временем сохранения тока после прекращения действия электродвижущей силы.

Институт, по предложению правительственных органов, создал для подводной лодки Крепина крохотные легкие аккумуляторы, которые могли накоплять огромные запасы электроэнергии, долго хранить их и по мере надобности отдавать.

Больше всего, однако, поражала огромная, неслыханная скорость, которую «Пионер» способен был развивать под водой. В то время как современные подводные лодки обычного типа в подводном плавании не могли достигать скорости более двадцати узлов, «Пионер» легко делал по восьмидесяти узлов, то есть столько же, сколько делали самые быстроходные надводные катеры-торпедоносцы и «охотники» за подводными лодками.

Как же Крепину удалось добиться такой неслыханной скорости при огромном сопротивлении, которое оказывает вода кораблю, особенно при подводном плавании?

Известно, что самые лучшие подводные пловцы – рыбы, киты и головоногие. В течение сотен миллионов лет миллионами поколений в непрерывной борьбе за существование они приспособлялись к водной среде. Побеждали, выживали и оставляли потомство лишь те, кто был лучше вооружен и быстрее двигался в своей родной стихии. В результате их тела приняли формы, которые лучше всего обеспечивают быстроту движения при наименьшей затрате сил. Это – форма торпеды и форма висящей капли жидкости с выпуклостью впереди и утончением к заднему концу. Обе эти формы имеют наибольший диаметр в первой трети своей передней части. Несмотря на это, уже давно было доказано, что именно они оказывают наименьшее сопротивление окружающей среде – воде или воздуху – при движении. Струи воды или воздуха плавно обтекают такие формы и так же плавно сливаются позади, не образуя там засасывающих вихрей.

Инженер Крепин отказался от обычной остроносой формы корпуса подводной лодки и придал своему «Пионеру» форму кашалота, так как, по расчетам конструктора, выходило, что, несмотря на огромные размеры и вес, кашалот затрачивает на движение каждого квадратного метра своей поверхности меньше силы, чем всякий другой обитатель вод.

Далее, всем уже давно известно большое значение слизи, покрывающей тело почти всех водных организмов, особенно таких, которые не сидят на месте, а быстро двигаются. И действительно, слизь сильно уменьшает трение и сопротивление воды во время движения. Крепина увлекла мысль увеличить быстроту движения «Пионера», покрыв его корпус чем-нибудь вроде слизи. Однако, если бы и удалось покрыть поверхность «Пионера» искусственной слизью, все равно она непрерывно смывалась бы водой. После долгих поисков Крепин нашел совершенно неожиданный выход. В тех случаях, когда необходимо было достичь особенно больших скоростей, он окружал корпус «Пионера» вместо слизи слоем горячего пара. Пользуясь своими неиссякаемыми запасами электроэнергии, «Пионер» с ее помощью нагревал весь наружный корпус подлодки до температуры в две тысячи градусов. При такой температуре небольшой слой окружающей воды мгновенно превращался в пар. Вследствие быстрого движения подлодки всё новые и новые слои воды приходили в соприкосновение с ее накаленной поверхностью, непрерывно создавая вокруг нее сплошную газообразную оболочку. Этим устранялось трение воды и возникало трение в газообразной среде, плотность которой, правда, была более значительной, чем плотность атмосферного воздуха, но во много раз ниже плотности воды. Образующийся вокруг подлодки пар, как только она удалялась из данной точки, немедленно охлаждался под влиянием окружающей низкой температуры и превращался опять в воду; пузыри не достигали поверхности.

Наконец, инженер Крепин решил отказаться от винтов. Только ракета, по твердому убеждению Крепина, могла дать возможность использовать в полной мере и огромную мощность его электростанций и колоссальную прочность и жароупорность металла, из которого построен был «Пионер». Казалось бы, в такой плотной среде, как вода, меньше всего можно было ожидать появления естественных реактивных двигателей. Между тем давно уже известно, что некоторые водные организмы, такие, например, великолепные пловцы, как головоногие, отлично пользуются этим способом движения, втягивая воду в свои воронки спереди по движению и затем сильным сжатием выбрасывая ее оттуда назад.

Но для реактивного движения нужно очень много горючего, способного при сгорании освобождать огромное количество двигательной энергии. Откуда же «Пионер» мог получать это горючее и как он хранил его запасы, вероятно очень значительные, судя по длительности непрерывного плавания, на которую он был способен? И здесь, как во многих других случаях, конструктору «Пионера», пришел на помощь все тот же Мировой океан, с его неистощимыми ресурсами, с огромными, не использованными еще возможностями.

Океан должен был дать «Пионеру» в неограниченном количестве гремучий газ, страшная сила взрывов которого достаточно известна.

Чтобы получить этот газ, необходимо иметь в своем распоряжении два газа – водород и кислород, именно те, которые, соединившись, образуют воду. Добывать их можно различными способами, но самый простой – это разложение воды путем электролиза. Для этого в сосуд с подкисленной водой погружают два электрода, соединенные с источником электрического тока. Когда через воду пропускают электрический ток, то на одном электроде – аноде – из воды выделяется и собирается в виде пузырьков кислород, а на другом – катоде – водород. Оба газа по трубам переходят в отдельные хранилища. Если затем выпустить их, смешав в определенных количествах, то получится гремучий газ.

Достаточно пропустить через этот газ электрическую искру, чтобы произошел взрыв. Для получения реактивного движения эти взрывы надо производить в специальной камере, помещаемой позади корабля или ракеты. Камера эта должна иметь наружное выходное отверстие, которое расширяется в дюзу (раструб). Когда в камере происходит взрыв, образующийся при этом водяной пар стремится вырваться из нее и ударяет с огромной силой во все ее стороны. Но на задней стороне камеры водяной пар имеет выход – дюзу, а в передней этого выхода нет, и вся сила взрыва, направленная в эту сторону, бросает ракету или подводную лодку вперед.

Быстро следуя один за другим, эти взрывы дают подводной лодке все более и более нарастающую скорость.

В результате взрывов гремучего газа из водяного пара образуется вода, которая тут же бесследно и полностью сливается с окружающей водой. Что касается шума и грохота от взрывов, то они поглощались акустическими глушителями.

Но, развивая такие неслыханные скорости в далеко еще не изученных, неизведанных глубинах, лодка рисковала налететь на скрытые там скалы, рифы, отмели, из которых, несомненно, еще очень многие не отмечены даже на самых лучших картах и в самых лучших лоциях мира. На таком подводном корабле нельзя было плавать вслепую. Установленные на носу и с боков подлодки сильнейшие прожекторы, мощностью в несколько миллиардов свечей, проникали в черные пространства глубин на полкилометра, но различать что-либо на таком расстоянии и при такой быстроте движения было невозможно. Кроме того, такое сильное освещение могло бы выдать врагу военный подводный корабль, главным оружием которого являются скрытность движения и внезапность появления.

Надо было найти для «Пионера» сильные и зоркие глаза, которые далеко проникали бы в мрак глубин и вовремя сообщали об опасностях и препятствиях, возникающих на пути. Этими глазами сделались уши, которыми снабдил Крепин свою подводную лодку.

Эхолот давно уже применялся на подводных и надводных судах всех стран. Он основан на том, что звук распространяется не только в воздухе, но еще лучше и быстрее в воде. Если в воздухе звуковые волны распространяются со скоростью в триста тридцать метров в секунду, то в воде эта скорость равна тысяче пятистам метрам в секунду. Звук распространяется от своего источника сферическими волнами во всех направлениях, а встретившись с препятствием, он отражается от него и идет в обратном направлении. Используя это свойство звуковых волн, придумали такие приборы, с помощью которых прежде всего начали измерять глубины дна морей и океанов. С одной стороны судна под водой взрывом или ударом колокола производили звук и замечали время. Звуковые волны достигали дна, отражались от него и возвращались к судну. Там, с другого борта, прикреплялся аппарат, который воспринимал этот отраженный звук и отмечал время, когда этот звук был им принят. Так как звук от судна до дна и от дна обратно до судна проходит в одинаковое время, то достаточно было знать все время, протекшее от взрыва до момента восприятия приемником отраженного звука, чтобы определить, сколько секунд и, следовательно, сколько метров звук прошел до дна. Затем появились эхолоты, которые автоматически, сами, показывали на особой шкале глубину в метрах и избавляли человека от разных вычислений и подсчетов. Действуя непрерывно, посылая в воду звуки и воспринимая их отражения, такие эхолоты сами отмечали, записывали и показывали на бумаге или на экране особой линией рельеф дна, над которым проходил корабль. Наконец, появились ультразвуковые эхолоты, как, например, излучатель Ланжевена.

Высота всякого звука зависит от частоты колебаний, в которые источник звука приводит частицы передающей среды – воздуха, воды или твердых тел, а через них и барабанную перепонку в человеческом ухе. Человеческое ухо в состоянии воспринять в виде звука лишь те колебания, которые происходят с частотой от шестнадцати раз до двадцати тысяч раз в секунду. Это – низкое гудение и высокий, тонкий комариный писк. Выше двадцати тысяч колебаний начинаются уже ультразвуки. Ультразвуки человеческое ухо уже не в состоянии воспринять.

Источником ультразвуковых колебаний является пластинка горного хрусталя или пьезокварца. Если поместить такую пластинку, зажатую между металлическими электродами, в жидкость и подвергнуть ее воздействию радиопередатчика, то она приводится в частое и сильное колебательное движение, которое передается окружающей жидкости. Чем больше частота колебаний пластинки, тем выше получаемый ультразвук.

Ультразвуки обладают двумя очень важными особенностями. Во-первых, их можно посылать не шаровыми, сферическими волнами во все стороны, а тонким направленным в любую сторону лучом. Во-вторых, как было известно еще из опытов Вуда и Лумиса, некоторые животные организмы вроде лягушек, мелких рыбок, головастиков, морских ракообразных, попав в ультразвуковое поле, погибают, а некоторые твердые тела, как лед, разрыхляются, разрушаются.

Инженер Крепин использовал обе эти особенности ультразвуков наилучшим образом, чтобы дать своей подводной лодке зрение, слух и сокрушительное оружие в борьбе с живой и мертвой природой.