Жанр: Наука
Приключения великих уравнений
...ской войны в Советской России 1918
года было построено около пятидесяти малых электростанций общей мощностью
3500 киловатт, а в 1920 - 1921 годах - более двухсот электростанций общей
мощностью 12 тысяч киловатт. Если учесть, что генераторы мощностью 200 тысяч
киловатт выпускаются на современных электромашиностроительных заводах чуть
ли не на конвейере (каждая машина в восемь раз мощнее, чем все
электростанции 1920 - 1921 годов, вместе взятые!), то успехи первых лет
революции в области электрификации не выглядят слишком внушительными,
"Быть может, - говорил В. И. Ленин, - иностранец, знакомый с
американской, германской или шведской электрификацией, над этим посмеется.
Но хорошо смеется тот, кто смеется последний".
Жизнь показала правоту Ленина. Наша энергетика может быть предметом
зависти любой страны; мы перегнали все государства, кроме США, вышли с
пятнадцатого места в мире на второе; видные советские энергетики нисколько
не сомневаются в том, что через некоторое время советская энергетика выйдет
на первое место в мире.
Интересно вернуться к истокам великого достижения. "Безбожный инженер
Кржижановский" писал впоследствии:
"Еще в довоенное время идеи разнообразных сдвигов нашей экономики,
связанных с осуществлением в России электрификации, давно уже носились в
воздухе. И, однако, не подлежит сомнению, что величайшее ускорение в деле
фактической реализации электрификации... было дано как раз мощной
направляющей рукой Владимира Ильича".
В 1920 году по указанию В. И. Ленина ученые и инженеры молодой республики
приступили к созданию плана ГОЭЛРО - перспективного плана создания
материально-технической базы социализма. Это не был просто технический план;
все народное хозяйство должно быть преобразовано на его основе, на основе
электрификации. Идеи ГОЭЛРО нашли свое выражение в короткой, точно
спрессованной ленинской фразе:
"Коммунизм - это есть Советская власть плюс электрификация всей страны".
Ленин считал план ГОЭЛРО "второй программой партии", общим
государственным планом. Характерно его письмо Г. М. Кржижановскому по поводу
его статьи об электрификации.
"23 января (1920), Москва
Глеб Максимилианович!
Статью получил и прочел.
Великолепно.
Нужен ряд таких. Тогда пустим брошюркой. У нас не хватает как раз спецов
с размахом или "с загадом".
Надо 1) примечания пока убрать или сократить. Их слишком много для газеты
(с редактором буду говорить завтра).
2) Нельзя ли добавить план не технический (это, конечно, дело многих и не
скоропалительное), а политический или государственный, т. е. задание
пролетариату?
Примерно: в 10 (5?) лет построим 20 - 30 (30 - 50?) станций, чтобы всю
страну усеять центрами на 400 (или 200, если не осилим больше) верст
радиуса; на торфе, на воде, на сланце, на угле, на нефти (примерно перебрать
Россию всю с грубым приближением). Начнем-де сейчас закупку необходимых
машин и моделей. Через 10 (20?) лет сделаем Россию "электрической".
Я думаю, подобный "план" - повторяю, не технический, а государственный -
проект плана, Вы бы могли дать.
Его надо дать сейчас, чтобы наглядно, популярно, для массы увлечь ясной и
яркой (вполне научной в основе) перспективой: за работу-де, и в 10 - 20 лет
мы Россию всю, и промышленную и земледельческую, сделаем электрической.
Доработаемся до стольких-то (тысяч или миллионов лошадиных сил или
киловатт?? черт его знает) машинных рабов и проч.
Если бы еще примерную карту России с центрами и кругами? или этого еще
нельзя?
Повторяю, надо увлечь массу рабочих и сознательных крестьян великой
программой на 10 - 20 лет.
Поговорим по телефону.
Ваш Ленин.
P.S. Красин говорит, что электрификация железных дорог для нас
невозможна. Так ли это? А если так, то может быть будет возможна через 5 -
10 лет? может быть, на Урале возможна?
Не сделать ли особой статьи о "государственном плане" сети электрических
станций, с картой, или с примерным их перечнем (числом), с перспективами,
способными централизовать энергию всей страны?
Позвоните мне, пожалуйста, по телефону, получив это письмо, и мы
поговорим"1.
План ГОЭЛРО - не только электрификация. Здесь и топливоснабжение, и
использование водной энергии, и перестройка промышленности, транспорта,
сельского хозяйства. Промышленность должна была вырасти вдвое (сравнивая с
довоенной), надлежало построить 30 электростанций общей мощностью в 1750
тысяч киловатт - рост по сравнению с довоенным в 10 раз!
Это был первый в истории человечества единый план коренной перестройки
общества на подлинно научной основе.
Великий план, в который не все верили, от размаха которого у некоторых
кружилась голова, был одобрен VIII Всероссийским съездом советов рабочих и
крестьянских депутатов в декабре 1920 года.
Один из делегатов съезда, взволнованный раскрывающимися величественными
перспективами, записал следующие строки:
"Если через пятьдесят лет выживет хоть один из нас, здесь присутствующих,
пусть он расскажет внукам об этом съезде и о людях, которые боролись, жили и
мучительно творили в великие годы русской революции".
Съезд принял программу постройки светлого социалистического будущего на
основе самой передовой в мире техники,
И тот же съезд поручил наркомату внешней торговли за золото приобрести за
границей косы, топоры, серпы...
Кругом расстилалась громадная разоренная, голодающая, раздетая и разутая
Россия.
А на сцене Большого театра, где проходил съезд, сверкала тридцатью
электролампочками карта ГОЭЛРО. Карту за несколько дней до съезда сделали по
личному указанию В. И. Ленина. Сохранилась характерная записка Ленина
коменданту Большого театра:
"Предлагаю не препятствовать и не прекращать работ художника Родионова,
инж. Смирнова и монтеров, приготовляющих по моему заданию в помещении
Большого театра к VII 1-му съезду Советов карты по электрификации. Работу
кончат в воскресенье. Отнюдь их не прогонять".
Карте - символу будущей электрифицированной России - позже пришлось много
путешествовать. 20 и 22 января 1921 года ее демонстрировал Г. М.
Кржижановский на пленарном заседании Петроградского Совета рабочих,
крестьянских и красноармейских депутатов.
Об этом 19 января 1921 года сообщила "Петроградская правда":
"...В четверг 20 января, в 6 часов вечера во Дворце Урицкого состоится
заседание пленума Петроградского губернского Совета. Порядок дня: доклад
тов. инженера Кржижановского об электрификации... На заседании будет
демонстрироваться карта электрификации России".
И объявление о следующем заседании:
"...Будет демонстрироваться карта... Трамвай обеспечен". А на следующих
заседаниях Петроградский Совет рассматривал вопросы о закрывающихся заводах,
об отсутствии спичек и мыла, о прекращении производства галош...
Затем карту перевезли на Международную выставку в буржуазной Латвии, в
Ригу. Бойкий писака одной из газет строчил, издеваясь, о советском
павильоне:
"На задней стене павильона - большой транспарант. Карта России. Сплошь
электролампочки. Горят днем. Одни синие, другие красные, коричневые,
некоторые белые, самые различные...
Я спрашиваю, что означают разноцветные лампочки и кольца на карте. Синие
электролампочки означают электростанции, которые действуют еще со старых
времен. Я считаю: в Петрограде - 2, в Москве - 1, в Киеве - 1. Вместе - 4.
Немного! Раньше было больше. А красные? Это проектируемые силовые станции,
которые якобы покроют всю Советскую Россию, которые дадут миллионы ватт,
сотни миллионов гектоватт, миллиарды киловатт, тра-та-тат-та..."
Вдоволь покуражился над планами молодой республики бойкий фельетонист.
Что ж, мы знаем, кто смеялся последним...
Всем известно, насколько скептически был принят наш первый план
электрификации за границей. Великий фантаст Герберт Уэллс, подавляющее
большинство научных прогнозов которого блестяще подтвердилось, назвал Ленина
"кремлевским мечтателем".
Отношение к плану ГОЭЛРО сразу же определяло и политическую зрелость
людей, и их, если можно так выразиться, "технический романтизм".
С восторгом встретил первые вести о плане ГОЭЛРО знаменитый американский
электротехник Чарлз Протеус Штейнмец.
Чтобы кратко познакомить читателей с этим выдающимся человеком, приведем
высказывание о нем известного советского электротехника профессора М. А.
Шателена:
"Имя Штейнмеца известно каждому электрику. Его многочисленные
исследования в области магнитных явлений, работы над теорией переменных
токов, его книги и статьи по различным вопросам электротехники и, наконец,
курс инженерной математики получили мировую известность...
Для нас, русских электротехников, Штейнмец был всегда близким. Не говоря
о том, что он и ранее относился особенно приветливо к молодым русским,
приезжавшим в Америку учиться, в последнее время он оказывал им особое
содействие. Штейнмец первый обратил внимание на работы, производившиеся в
России по составлению плана ее электрификации и первый в американской прессе
изложил план ГОЭЛРО, сопроводив его весьма интересной оценкой..."
Штейнмец - немец по национальности. По взглядам - социалист, участник
рабочего движения. В конце прошлого века он эмигрирует в Америку и там
делает головокружительную карьеру от безвестного инженера до главы мозгового
центра крупнейшего американского электротехнического концерна "Дженерал
Электрик".
Когда буржуазная пресса стала улюлюкать, узнав о смелом плане новой
России, голос Штейнмеца оказался для многих отрезвляющим душем.
Воспользовавшись отъездом в Россию инженера Б. В. Лосева, закупавшего в
Америке нужное для выполнения программы электрификации оборудование,
Штейнмец послал В. И. Ленину письмо следующего содержания:
"Скенектеди, 16 февраля 1922 г.
Господину Н. Ленину.
Мой дорогой г. Ленин! Возвращение г. Б. В. Лосева в Россию представляет
мне удобный случай выразить Вам свое восхищение удивительной работой по
социальному и промышленному возрождению, которую Россия выполняет в таких
тяжелых условиях.
Я желаю вам полнейшего успеха и вполне уверен, что Вы добьетесь успеха. В
самом деле, Вы должны добиться успеха, так как не должен быть допущен провал
громадного дела, начатого Россией.
Если в технических вопросах и особенно в вопросах электростроительства я
могу помочь России тем или иным способом, советом, предложением и указанием,
я всегда буду очень рад сделать все, что в моих силах.
Братски ваш Ч. Штейнмец".
Ч. Штейнмец и Т, Эдисон.
Владимир Ильич написал Штейнмецу теплое ответное письмо, в котором
благодарил за дружеские чувства и готовность помочь молодой республике.
Штейнмецу были направлены издания комиссии ГОЭЛРО. На основании этих
материалов он смог провести среди американской научной общественности
энергичную кампанию в поддержку плана электрификации России.
План ГОЭЛРО, рассчитанный на 15 - 20 лет, был полностью выполнен уже в
1931 году, то есть за 10 лет.
Мы знаем, каких успехов добилась наша сегодняшняя энергетика. Одна
Братская ГЭС "вмещает" в себя три плана ГОЭЛРО.
С каким душевным трепетом инженеры участвовали в расчетах сверхмощного
турбогенератора в 300 тысяч киловатт, проводившихся на "Электросиле"! Таких
машин не знала еще наша энергетика. Сейчас в Сибири, на Назаровской ГРЭС,
пущен блок с турбогенератором мощностью 500 тысяч киловатт (почти Днепрогэс
в одной машине!). А на Славяновской ГРЭС, что на Украине, советские инженеры
пускают агрегат невиданной мощности - 800 тысяч киловатт! Две такие машины
дают почти столько же электроэнергии, сколько намечалось получить по
выполнении плана ГОЭЛРО!
И это не предел! На чертежных досках - чертежи новых машин. Использовав
новые конструктивные принципы, добились того, что еще более мощные машины
будут равны по размерам машине, мощность которой в десять раз меньше.
А в конструкторских бюро НИИ и заводов - на ленинградской "Электросиле",
на харьковском "Электротяжмаше", на новосибирском "Сибэлектротяжмаше" -
серьезно думают уже об электрических машинах, каждая из которых - план
ГОЭЛРО. И вводиться в строй такие машины будут десятками в год.
Изменилось и напряжение, при котором передается электроэнергия. Может
быть, вы помните цифру 70 тысяч вольт - напряжение, на котором передавалась
электроэнергия в Москву со станции "Электропередача". Сейчас ЛЭП-500 - линия
электропередачи напряжением 500 тысяч вольт - явление обычное, попавшее даже
в песни-шлягеры ("ЛЭП"-500 - не простая линия"). Построена линия напряжением
765 тысяч вольт. Если темп роста напряжения, как говорят математики,
экстраполировать на 2000 год, то получится, что напряжение, которое будет
применяться в то время, будет равно 2500 тысячам вольт.
В новом строящемся высоковольтном корпусе Всесоюзного электротехнического
института имени В. И. Ленина, купол которого может вместить тридцатиэтажное
здание Гидропроекта, будут испытаны линии передач такого, а может быть, и
более высокого напряжения.
А может быть, нужны будут напряжения... в тысячу раз меньше. Как считают
лауреат Ленинской премии профессор МЭИ В. А. Веников и молодой ученый В. С.
Околотин, в будущем может оказаться целесообразным передавать электроэнергию
по погруженным в страшный холод сверхпроводящим линиям. А может быть, хотя и
маловероятно, будут открыты сверхпроводники, работающие и при "нормальных"
температурах.
Вот еще одна идея электропередачи, кажущаяся "безумной". Принадлежит она
академику П. Л. Капице. Идею эту Петр Леонидович выразил в двух фразах:
"Вы думаете, энергия распространяется по проводам? Напротив, в них она
только теряется!".
Идея передачи энергии в луче отнюдь не нова. Еще Роджер Бэкон, философ
XIII века, выдвигал ее. Система зеркал, предлагавшаяся им, должна была бы
"стоить целого войска против татар и сарацин".
Несмотря на кажущуюся парадоксальность мысли, она в большой мере
правильна. Из уравнений Максвелла следует, что с увеличением частоты тока,
передаваемого по проводу, ток занимает все меньшую часть проводника,
вытесняясь к его краям. Для высоких радиочастот провода вообще не нужны.
Энергию волн высоких частот можно передавать по трубам-волноводам, как нефть
или газ. Трудности этого пути очевидны - для создания радиоволн нужно будет
построить и радиолампы соответствующей мощности. Это - серьезное препятствие
для развития электроники больших мощностей. Но разве не было препятствий на
пути создания прочно вошедших в наш быт электроприборов?
Серьезные изменения, видимо, претерпят наши электростанции. Вполне
возможно, что уже через "х" лет вместо сегодняшних котлов и турбин на
электростанциях будут установлены исполинские спирали термоядерных
установок.
А скоро ли это будет? Как идет "приручение" плазмы? Отвечая на вопрос,
академик Л. А. Арцимович делает образное сравнение:
"...Представьте себе, что группа ученых XVIII века неожиданно увидела
одноколесный велосипед. Нетрудно вообразить себе, что один из них
предположил - эта машина предназначена для езды. Другой, видимо, немедленно
заявил, что может математически доказать - ездить на нем нельзя. Ну, а
третий - скорее всего попробовал бы проверить это экспериментально. Он сел
бы на велосипед и, конечно, сразу бы упал.
Однако мы-то сейчас знаем, что есть люди, которые на одноколесном
велосипеде не только ездят, но и выполняют различные трюки. Так, вот, можно
считать, что мы едем на одноколесном велосипеде с завязанными глазами по
канату. Такова примерно мера трудности работы с плазмой. Но, пожалуй,
позволительно сказать, что в последнее время повязка с наших глаз снята. Нам
ясно, что канат довольно длинный, но размер его известен".
Пожалуй, эти слова очень точно отражают положение с попытками
осуществления управляемой термоядерной реакции - по сути дела, с приручением
энергии водородной бомбы. Трудности на этом пути колоссальные. Чтобы плазма,
раскаленная до миллионов градусов, не испепелила сосуда, в котором ее
пытаются содержать, плазму, как предложили академики А. Д. Сахаров и И. Д.
Тамм, нужно изолировать от стенок магнитным полем.
Вот тут-то и начинается "езда на одноколесном велосипеде по канату". Дело
в том, что ни одна из предложенных до сих пор конфигураций магнитного поля
не обеспечивает надежной изоляции плазмы от стенок сосуда; в магнитном поле
неизбежно оказывается "течь", через которую раскаленная плазма ускользает к
стенкам.
Проблеск надежды - установки ПР-5, ПР-6 и особенно "Токамак-3", созданные
в институте атомной энергии им. И. В. Курчатова группой ученых под
руководством члена-корреспондента АН СССР профессора Б. Б. Кадомцева. Плазма
"жила" в установках уже очень долго - доли секунды.
Это большой успех. Раньше были - миллионные доля.
Потом - тысячные доли. Сейчас - сотые и десятые.
Прогресс очевиден. Прогресс очевиден и в других термоядерных установках -
в "Ограх", харьковском "Сириусе".
Плазма становится все горячее.
Плазма становится все долговечнее...
Другое направление, на котором можно достигнуть энергетического изобилия,
хотя, видимо, и временного (запасов удобных для добычи расщепляющихся
материалов на Земле хватит лет на тысячу) атомные электрические станции.
Первая в мире атомная станция в Обнинске - гордость нашей науки. Мощность ее
была невелика, но значение - огромно. Станция открыла путь к Белоярской
атомной, к другим мощным атомным новостройкам нашей страны.
Инженеры добились того, что электроэнергия атомной станции стоит сейчас
уже не дороже энергии обычных электростанций. По всему Советскому Союзу
растут новые корпуса атомных гигантов.
Темпы развития атомной энергетики поразительны. В 1957 году два
профессора Калифорнийского технологического института - Харрисон Браун и
Джон Уой написали книгу "Следующие сто лет" о жизни на Земле в 2057 году.
Уже в марте 1967 года, всего через десять лет они вынуждены были
признать, что почти все их прогнозы неверны. Так, по прогнозам ООН (1955
г.), население в 1980 году должно было составлять 3,3 - 4 миллиарда людей,
однако отметка 3,3 миллиарда была пройдена уже в 1965 году.
Конфигурация магнитного поля в установке "ПР-5". Возможно, усложнение
конфигурации поля в термоядерных установках приведет нас в конце концов к
решению задачи колоссальной важности - добыче электроэнергии из воды.
Не оправдались сдержанные прогнозы и в области атомной энергетики. На
первой Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии было
сделано предположение о том, что в 1960 годах цена киловатт-часа "атомной"
электроэнергии будет составлять полцента (полкопейки). Большинство делегатов
конференции осудило такой прогноз, как безответственный.
Сейчас атомная электроэнергия стоит недорого, темпы строительства атомных
станций резко возросли. Если в США в 1967 году выработка "атомной"
электроэнергии составляла лишь один процент от общей выработки, то уже к
1990 году соответствующая цифра будет значительно выше пятидесяти процентов.
Об этом говорит хотя бы то, что еще в 1966 году в США было заказано
проектировщикам атомных станций на 5 процентов больше, чем обычных. Особые
надежды связываются с новыми типами реакторов - таких, в которых атомное
горючее, "сгорая", дает другое, еще более эффективное.
Незаменимы атомные энергетические установки для кораблей, которым
приходится длительно находиться в плавании, - для ледоколов, подводных
лодок. Гордость советской науки и техники атомоход "Ленин" уже много лет
несет свою бессменную службу в северных морях, проводя через толстенные льды
караваны судов, доставляя на ледяные просторы научные станции. Сейчас трудно
себе даже представить советский флот без атомного ветерана.
Несколько иная судьба была уготована американскому судну "Саванна",
которое с самого начала создавалось как "рекламный корабль", призванный в
известном смысле служить противовесом атомоходу "Ленин". Решение о постройке
такого судна было принято в апреле 1955 года после бурных дебатов в сенате.
В 1956 году были отпущены первые доллары, в мае 1958 года - заложен киль, в
июле 1959 года корабль был спущен на воду, а 1 мая 1962 года судно вышло в
первый рейс.
Постройка "Саванны" обошлась в 40 миллионов долларов, не считая 2
миллионов долларов - стоимости первой закладки урана.
Скандал разразился, когда в числе расходных статей федерального бюджета
на 1968 год промелькнула строчка - 2,3 миллиона долларов - на консервацию
"Саванны".
Оказалось, что "Саванна" себя не окупает и ежегодно приносит миллион
убытка.
Только путем мощных закулисных маневров статья расходов была
забаллотирована. Президент Джонсон особо напирал на патриотические чувства
американцев, утверждая, что консервация "Саванны" - "оставление поля боя
другим".
Велик диапазон ядерных энергетических установок - от котлов гигантских
атомных станций до относительно небольших, но не менее полезных установок,
размещаемых на кораблях или вездеходах.
А есть реакторы и электростанции совсем других типов, например наша
прославленная "Ромашка". Это не "обычные" атомные реакторы, а уже готовые
электростанции. Не нужно ни паровых котлов, "и турбин, ни генераторов.
Установки типа "Ромашка" невелики, они, конечно, не смогут сыграть роли в
"большой энергетике". Но их экономичность, относительно небольшие размеры и
надежность обеспечат широкое применение там, куда не дотянутся нити линий
электропередач.
Идея обойтись в "большой энергетике" без котлов, турбин и генераторов,
съедающих более половины всей энергии, которую должна была давать
электростанция, идея ранее фантастическая, начинает сейчас обретать под
собой твердую почву.
В апреле 1967 года центральные газеты нашей страны сообщили об очередном
успехе советской науки - пуске созданной под руководством академика В. А.
Кириллина и члена-корреспондента АН СССР А. Е. Шейндлина первой в мире
плазменной магнитогидродинамической установки, включающей все элементы
электростанции.
Струя раскаленной до 3000 градусов грохочущей плазмы врывается в
огнеупорный канал, утыканный справа и слева зубьями - электродами (один из
наших популяризаторов, видимо, поэтому назвал канал огнедышащей машины
"пастью дракона"). Атомы, растерявшие благодаря человеческому вмешательству
сваи электронные одежды, и отдельно электроны, раньше эти одежды
составлявшие, влетают в канал и встречаются там с упругостью магнитных
силовых линий мощного магнита, в зазоре которого и установлен канал. Борьба
материй заканчивается в пользу человека - с электродов можно снимать
желанное напряжение.
Три года прошло со дня пуска первой двухсоткиловаттной установки "У-02".
Уже строится и скоро будет пущена в ход другая, в сто раз более мощная
установка "У-25". Электростанция, в которой турбина и генератор совмещены в
одном огнедышащем канале, электростанция, в принципе способная существенно
повысить эффективность производства электроэнергии, вполне достойна
постройки и исследования.
Учеными не упущено ни одной возможности увеличить выработку
электроэнергии. Они шаг за шагом ставят себе на службу:
Солнце - строятся многочисленные гелиоустановки и преобразователи,
ветровые установки (особенно это развито в Голландии);
Луну - строятся приливные электростанции;
Землю - строятся геотермальные электростанции, использующие внутреннее
тепло Земли.
Существуют еще более смелые, но пока менее реальные проекты, например,
превратить всю нашу Землю целиком в ротор гигантского электрогенератора.
А что достигнуто? Как выглядят наши успехи сегодня и успехи, которые
несомненно будут завтра, по сравнению с теми самыми первыми успехами?
Мощность электростанций, которые должны были быть построены по плану
ГОЭЛРО за 15 - 20 лет, - 1 миллион 750 тысяч киловатт.
Известно, что в верхних слоях атмосферы, в так называемой тропопаузе,
находящейся на высоте 10 - 12 километров над поверхностью Земли, дуют
непрекращающиеся ветры, скорость которых - 70 - 100 метров в секунду. Это
навело группу советских инженеров на мысль создать высотный жесткий
дирижабль, удерживаемый кабелем на упомянутой высоте. На дирижабле
устанавливается ветроколесо и электрогенератор мощностью порядка полутора
тысяч киловатт (достаточна для снабжения электроэнергией поселка с
населением 1,5 - 2 тысячи человек). Энергия передается вниз по тросу,
который одновременно является электрическим кабелем.
В 1935 году, триумфально перевыполнив план ГОЭЛРО, наша энергетика давала
в год около 30 миллиардов киловатт-часов и занимала третье место в мире
(вместо пятнадцатого) после США и Германии.
Несмотря на то что во время Великой Отечественной войны гитлеровцы
уничтожили около половины электростанций на временно оккупированной
советской территории, уже в 1947 году довоенная мощность электростанций была
перекрыта.
А по плану 1970 года мы должны ежегодно производить 740 миллиардов
киловатт-часов - в 25 раз больше, чем в 1935 году. Общая мощность наших
электростанций будет в 1970 году в 100 раз больше, чем намечалось по плану
ГОЭЛРО.
Такие успехи определяются, прежде всего, гигантским
...Поділитися у соцмережах
