Страница 45 из 64
Чтобы подойти вплотную к инженерной разработке такого проекта, предстоит решить еще много проблем — научных, технических, экологических. Необходима и более подробная геологическая информация, получить которую во многом поможет мантийный гелий. Реализация проекта при современном уровне техники будет стоить довольно дорого. Но как сказал в 1964 году известный индийский ученый Гоми Баба, "никакой вид энергии не обходится так дорого, как ее недостаток". Эти слова приобрели еще большую актуальность в наши дни. Ввиду важности проблемы и преимуществ геотермального метода ученые разных стран всесторонне изучают это направление.
А пока тепловая энергия земных недр рентабельна только в районах так называемых геотермальных аномалий (областей, где подземное тепло залегает близко от поверхности Земли), К таким местам в нашей стране относятся Камчатка, Ставрополье, Прикарпатские области Украины, Закавказье…
В Нефтекумском районе Ставропольского края близ поселка Каясула сооружается опытная геотермальная станция. Эта стройка, по существу, научный полигон, где производится поиск конструкций геотермальных станций будущего. Правда, аномалия в Ставрополье не такая сильная, как на Камчатке. Поэтому бурить скважины, по которым пар из глубин будет поступать на поверхность к турбинам электростанции и возвращаться в виде сконденсированной воды обратно в недра, приходится на глубину свыше 4 километров.
Электростанция возле поселка Каясула с пуском первой очереди в год будет давать десять тысяч киловатт-часов электроэнергии. Успех испытаний откроет перспективу вдесятеро более мощной станции. Но и это не предел: специалисты уже рассчитывают параметры геотермальной станции мощностью в миллион киловатт. Она позволит экономить в год до двух миллионов тонн условного топлива.
Инженер Гарин, герой фантастического романа А. Толстого "Гиперболоид инженера Гарина", хотел с помощью теплового луча пробурить скважину до оливинового пояса. Он был во власти навязчивой идеи: получить из расплавленных недр оливинового пояса золото, чтобы править миром. Конечно, представления и терминология автора (а роман был написан в 1926–1927 годах) отличаются от современных. Под оливиновым поясом Алексей Николаевич, по-видимому, имел в виду верхний слой земной мантии (слой В), а точнее область пониженных скоростей в этом слое — астеносферу. Вещество астеносферы, по мнению ученых, действительно находится в состоянии, близком к расплавленному. Истоки вулканов, очаги горячей магмы лежат как раз в астеносфере.
В наше время фантастическая идея пробиться к мантийной магме Земли приобрела иное содержание: в глубь Земли — за энергией. В некоторых местах магма находится на глубине "всего лишь" четырех-пяти километров. (Петр Гарин в романе Толстого очень рассчитывал на это обстоятельство.) Большую помощь ученым в поиске магмы близкого залегания и выходов ее на поверхность оказывает мантийный гелий. Между прочим, он уже нашел применение для предсказания землетрясений, извержений вулканов, для разведки полезных ископаемых.
Преимущество магмы для получения энергии по сравнению с теплом сухих горных пород состоит в том, что она находится в постоянном движении и поэтому будет обеспечивать непрерывный подвод тепла к теплообменнику. Кроме того, высокая температура магмы (около 1000 °C) дает возможность генерировать энергию с большим коэффициентом полезного действия. Безусловно, до создания первой "магменной" электростанции пройдет еще немало времени, но эта идея из научно-фантастической уже переведена в научно-исследовательский ранг.
Прирученная человеком энергия подземного тепла, ветра, морских и океанских приливов, рек все-таки не станет равноценной заменой горючим ископаемым. Конечно, это весомая прибавка в энергетическую копилку человечества, но и она в конечном счете не спасет мир от энергетической катастрофы в будущем. Она только сможет отсрочить ее.
Единственный шанс избежать энергетической катастрофы — это успеть вовремя перевести стрелку: перевести промышленность на рельсы другой энергетики. Мир настойчиво ищет энергию. В ряде стран приняты законы, обязывающие внедрять новые источники энергии. "…Уже становится общепризнанным, — писал академик Петр Капица, — что надежда на решение глобальных энергетических проблем связывается с использованием ядерной энергии. Физика дает полное основанье считать, что эта надежда обоснованна".
В 1905 году Альберт Эйнштейн пришел к выводу, что находящаяся в покое масса m содержит огромный запас энергии Е = mС2, где С — скорость света. С тех пор получено огромное число подтверждений этого закона, и одно из них — атомная бомба. Формула Е = mС2, дающая предельное значение содержащейся в массе вещества энергии, вошло в историю как формула Эйнштейна. Интересна предыстория этого соотношения, связанная с именем выдающегося английского ученого, математика и электротехника Оливера Хевисайда (1850–1925). Имя Хевисайда хорошо известно студентам вузов электротехнических и радиотехнических специальностей. Курсы теоретических основ электротехники и радиотехники начинаются с операторного метода расчета цепей, созданного Хевисайдом. Он внес большой вклад в теорию передачи электрических сигналов по линиям связи. Уравнения Хевисайда принесли огромные барыши телеграфным компаниям, но сам их создатель жил в бедности. Хевисайд был горд. Он не принимал пожертвований.
В 1902 году (одновременно с американским электротехником Артуром Кеннеди) Хевисайд указал на существование высоко над поверхностью Земли ионизированного слоя, который должен отражать радиоволны. Специалисты не сразу поверили этому открытию. И только в 1924 году за два месяца до смерти Хевисайда было получено подтверждение существования слоя. Его раньше называли слоем Хевисайда. В современной даже узко специализированной литературе этого названия почти не встретишь. Тем удивительнее было увидеть его в стихах…
Автор этих строк, датированных 1946 годом, поэт Сергей Орлов, фронтовик, горевший в танке. Я недавно наткнулся на них, просматривая в книжном магазине посмертно вышедший (в 1982 году) сборник его стихотворений. И вдруг давно забытое название — "слой Хивсайда". Прочел стихотворение и восхитился: "Первый послевоенный год — и такая вера в будущее!" Спустя пятнадцать лет сквозь "слой Хивсайда" проложил трассу Юрий Гагарин и отмерил первые космические версты.
Бывший инженер-связист, достигший немалых успехов в этой области, а ныне популярный писатель Артур Кларк в своей книге "Голос через океан" рассказывает об одном малоизвестном открытии Хевисайда.
"Используя основы физики, — пишет Артур Кларк, — Хевисайд установил зависимость между массой и энергией тела задолго до того, как она стала известна ученому миру. К 1890 году в своих исследованиях он уже пришел к подтверждению зависимости Е = mС2, предвосхитив, таким образом, на 15 лет более общую формулировку этого закона Эйнштейном. Это самое поразительное и менее всего известное широкой публике достижение Хевисайда.