Текст книги "Химия завтра"

Автор книги: Борис Ляпунов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 12 страниц)

Силиконовым полимерам не страшна радиация, они не теряют эластичность при температурах даже близких к абсолютному нулю и не боятся также температур высоких, не проводят электроток – вот, видимо, один из перспективных материалов для космического скафандра.

И еще одно: космонавтов надо обезопасить от «чужих» микробов, если они встретятся на незнакомых планетах. А это вполне вероятно – микробная жизнь вездесуща! Поэтому для изготовления одежды космонавтов будет использована бактерицидная ткань. В молекулы такой синтетики введут вещества, убивающие бактерии и грибки.

Если на какой-нибудь планете встретятся окислы азота, то космонавтам понадобятся противокислотные костюмы, ибо это ядовитые вещества, которые, соединяясь с водой, дают азотную кислоту.

Выдвигалась химическая гипотеза природы Марса. Не придает ли ему красноватый цвет двуокись азота? Не состоят ли белые шапки у полюсов из твердой четырехокиси? С потеплением края шапок превращаются в тяжелый рыжий газ, который ползет к экватору. Появляются и зеленые пятна из-за других окислов азота. Пыльные бури тоже могут быть обязаны своим происхождением азотным соединениям, которых в теплое время становится больше. И вот в такой необычной обстановке – если подобное предположение верно – можно было бы высадиться только в кислотоупорном скафандре.

Атмосферы планет-гигантов содержат аммиак и метан. Поэтому, чтобы защитить лабораторию-автомат, предназначенную для разведки такой планеты, понадобятся материалы, на которые не действовали бы агрессивные газы.

«Лунная архитектура – это зарытые в грунт жилые и рабочие помещения, подземные – вернее, подлунные – залы с серебристыми сводами, переходящими в неестественно тонкие колонны, легкие металлические зонты и навесы над входами и площадками для транспорта, огромные, сияющие на солнце спины аэростатических конструкций над строительными площадками и горными выработками, необычные формы оранжерей, тончайшие и высокие мачты радиосвязи».

Таким представляется облик лунных поселений архитекторам. Чтобы претворить их проекты в жизнь, от химиков потребуется, прежде всего, синтетический материал для куполов, армированные пластики для опор и легкие сплавы для навесов и мачт. Понадобится и новое остекление для оранжерей – пропускающее ультрафиолетовые лучи, стойкое против радиации и микрометеоритной бомбардировки.

Внутреннюю обшивку для подлунных помещений тоже устроят из надувных элементов. Такие конструкции удобно доставить на Луну, удобно и собрать из них станцию – если, конечно, пленки будут легкие, тонкие и прочные. Под надувными куполами люди смогут обходиться без скафандров. Если же все-таки метеорит его пробьет, то будет время перейти в другие этажи. Пробоину в куполе нетрудно заделать.

Вернемся из космоса на Землю.

«Бесспорно, люди в XXI веке будут одеты только в синтетические ткани, будут иметь обувь, изготовленную из искусственной кожи, и шубы из синтетического меха, будут окружены предметами, сделанными из искусственных материалов» – так пишет академик А. Н. Несмеянов.

Очень любопытно прикинуть, сможет ли природа обеспечить химию сырьем для создания «второй природы». Ведь уже примерно через четверть века полимерных материалов будут производить едва ли не меньше, чем стали, и потребности химии очень велики.

Но всего пяти, быть может, шести процентов добываемой сейчас нефти для этого вполне хватило бы. Да и химия завтра научится использовать нефть с большей выгодой, чем теперь. Если и не тонна на тонну, то, во всяком случае, больше половины ее сумеют превратить в полимеры.

К тому же разве одна нефть – сырье для «второй природы»? К ней надо добавить уголь, торф, природные газы. Сюда же добавится древесина и всевозможные отходы.

Уносятся в воздух, выливаются в воду, выкидываются, сжигаются, по всякому уничтожаются колоссальные ценности. Растранжириваются десятки, если не сотни миллионов рублей. Нет, химия будущего положит такому расточительству конец.

Химия войдет в каждое производство, даже далекое от химического, чтобы не дать пропасть появляющимся там отходам. Отходы, отбросы – само слово говорит, куда им была дорога. Была, а дальше не будет!

Ведь в них часто оказываются и ценнейшие редкие элементы, за которыми ныне охотятся с большим трудом. В них – драгоценные металлы, золото и серебро. В них – заготовки для удобрений, для пластиков, для стройматериалов. И притом все это, если прикинуть в масштабах страны, – не говоря уж целого мира! – выражается огромным тоннажем.

Цех химии подключится к фабрике или заводу, к теплоэлектроцентрали, превратив их в комбинат – химикометаллургический или энергохимический.

Сырье для химии поставляют и будут поставлять все земные оболочки, все стихии – земля, воздух, вода. Сырьем для нее станут и всевозможные горные породы, и зеленая масса растений, и магма глубочайших недр, и газы атмосферы.

Быть может, глубоко под землей находится настоящий рудный пояс, который обеспечит нас на многие века и медью, и цинком, и свинцом, и оловом, и другими элементами.

Быть может, из газов, скопившихся там, из вод, которым помогут выбраться на поверхность, станут извлекать нужные химикам вещества.

Атмосферного химического сырья хватит на необозримые времена. Азота в воздухе столько, что на каждый гектар поверхности Земли его приходится около тридцати миллионов тонн! Внушительны числа и для кислорода, и для некоторых редких газов, И недаром академик Ферсман говорил об атмосфере как грандиозном, практически неисчерпаемом источнике химического сырья.

Близок локоть, да не укусишь. Эта пословица как нельзя лучше приложима к океану. И, пожалуй, ничто так не привлекало воображение, как возможность добычи золота из морской воды. Блеск желтого металла виднелся многим в голубизне вод. В каждой капельке его растворено столько, что весь Мировой океан подарил бы каждому жителю Земли слиток в четыре тонны! И это число совершенно реально. Дело только за тем, чтобы найти дешевый способ извлечь близкое, да недоступное богатство.

До сих пор все попытки оставались неудачными. И вот, наконец, химия обещает в будущем верный путь. Ионообменные смолы – иониты – способны выловить из раствора ничтожно малые количества вещества, вплоть до последней молекулы, отсеять только то, что нам нужно, поймать неуловимое, затерянное среди бесчисленного множества молекул.

Водоросли и специально выведенные морские животные, жадно поглощающие золотые атомы, послужат «живой рудой». Но фантасты прошли мимо другого богатства, которое, пожалуй, даже дороже золота. Это редкие, рассеянные элементы, крайне нужные технике. Их, несомненно, станут извлекать из морской воды.

На каждого жителя Земли приходится почти по половине кубического километра морской воды. Вот что кроется за этим.

Шестьдесят тонн серебра, сто тонн тория и молибдена – тоже на душу населения! Можно добавить, что растворенных в Мировом океане солей хватило бы, чтобы покрыть всю поверхность планеты слоем сорокапятиметровой толщины. Пятьдесят тысяч триллионов тонн! Запасов хватит на многие века.

К тому же всего элементов в таблице Менделеева – без трансурановых, неустойчивых, – примерно вдвое больше, чем открыто в морской воде. Можно думать, что есть в ней и другая их половина, она только ускользала от химиков до сих пор. Просто здесь оказываются бессильными современные методы химического анализа. А так как чувствительность его все возрастает, то со временем найдутся в морской воде и остальные элементы. Даже если их опять-таки будет крайне мало, в пересчете на весь Мировой океан получится солидный результат.

Океан содержит во много раз больше элементов, чем все, вместе взятые, известные сейчас месторождения суши. Вот где поистине необозримое поле деятельности для химии будущего!

Постепенно опустошаются залежи полезных ископаемых в верхних «этажах» нашей планеты. Все дальше вглубь уходят нефтяные скважины и шахтные стволы. А в недалеком будущем геологам придется забираться в глубокие недра в поисках многих металлов и других нужных людям элементов.

Но как добыть то, что запрятано в десятках километров под поверхностью Земли? Ведь там невозможно устроить шахту или рудник, даже если работу поручить автоматам. Слишком сложно, слишком дорого и – что весьма существенно – ненадежно. Да и как поднимать со столь больших глубин многие тысячи кубометров породы?

Понадобится нечто принципиально иное, и его даст химия, которая поможет добывать из-под земли только полезное.

Пользуясь растворителями, она руду переведет в раствор; пользуясь электричеством, из раствора извлечет металл. Уголь она превратит в газ, некоторые минералы – в пар. А с жидкостью, газом и паром обращаться куда легче – их можно заставить подниматься по скважинам. Куда легче и переработать такое сырье.

Поглощать атомы только одного сорта могут некоторые бактерии. Они «выедают» серу – и появляются серные залежи, они накапливают и другие элементы. Они могут добывать золото из золотоносных пород. Возможно, что конкреции – куски железомарганцевой руды, в изобилии разбросанные по дну океанов, – тоже работа бактерий, Так почему бы не использовать их работу и не создать с помощью невидимок искусственные минеральные склады на глубинах, а бедные месторождения превратить в богатые?

Меньше недели нужно одной бактерии, чтобы потомство ее заняло объем, равный всему Мировому океану, – если все новорожденные остались бы в живых. Быть может, удастся вывести такие их виды, которые будут размножаться еще быстрее и, главное, еще лучше извлекать растворенные в воде элементы?

Да и не одни только бактерии, вероятно, смогут извлекать для нас химические богатства из воды. Этим займутся и морские животные, в чьих телах тоже накапливаются, причем избирательно, многие элементы. Есть среди них такие, в крови которых ванадия в миллиард раз больше, чем в морской воде. И уже есть питомники, где с квадратного метра получают полтораста килограммов этих животных – настоящей живой руды.

Металлургические, металлохимические, биохимические обогатительные фабрики заработают в недрах земли. И – никаких фабрик в обычном смысле слова, никаких машин, никаких перевозок и никаких отходов! Химия, физика, биология, геология вместе: для такого союза уже родилось новое слово – геотехнология, и ей предстоит атаковать недра.

* * *

Многого добьется химия еще до конца XX века. А что будет потом, каких новых успехов от нее можно ждать после 2000 года, сейчас трудно предвидеть. Скажу словами знаменитого французского химика Марселена Бертло: «Власть химии безгранична…» Власть, позволяющая людям творить вторую природу для людей.

ФАНТАСТЫ ПРЕДЛАГАЮТ…

Крутая спираль светится на солнце миллионами опалесцирующих стен из пластмассы, фарфоровыми ребрами каркасов из плавленого камня, креплениями из полированного металла. Каждый виток постепенно поднимается к центру, и на головокружительной высоте висят легкие мосты, балконы и выступы садов. Вертикальные ниши разделяют массивы зданий. И нет среди них ни одного, фасад которого не открыт полностью солнцу, ветрам, небу и звездам…

Это из фантастического романа И. Ефремова «Туманность Андромеды». Наверное, мечтает автор, когда-нибудь (допустим, в ХХХИ веке) люди увидят Землю с космической высоты вот такой.

…Вдоль тридцатых градусов широты в северном и южном полушариях протянулась непрерывная цепь городских поселений, сосредоточенных у берегов теплых морей, в зоне без зимы… К северу от северного жилого пояса простирается гигантская зона лугов и степей, где пасутся бесчисленные стада домашних животных. К югу (в северном полушарии) и к северу (в южном) были пояса сухих и жарких пустынь, ныне превращенных в сады. В зоне тропиков сосредоточено производство растительного питания и древесины, в тысячу раз более выгодное, чем в холодных климатических зонах…

Всю планету обвивает Спиральная Дорога, исполинскими мостами соединяющая через проливы все материки. Сотни тысяч людей могут быстро перенестись из жилой зоны в степную, полевую, горную, где нет постоянных городов, а лишь временные лагеря мастеров животноводства, посевов, лесной и горной промышленности. Полная автоматизация всех заводов и энергостанций сделала ненужным строительство при них городов и больших селений – там находятся лишь дома для немногих дежурных: наблюдателей, механиков и монтеров…

Кстати, о дорогах. Еще один вариант предлагают фантасты братья Стругацкие (для XXII века!).

Удивительные самодвижущиеся дороги… Их начали строить давно, и теперь они тянулись через многие города, образуя беспрерывную разветвленную материковую систему от Пиренеев до Тянь-Шаня и на юге через равнины Китая до Ханоя, а в Америке – от порта Юкон до Огненной Земли. Дороги эти (собственно, не дороги, а поток чего-то среднего между живым и неживым) не потребляют энергии и не боятся времени, будучи разрушенными, восстанавливаются сами, легко взбираются на горы и перебрасываются мостами через пропасти. Они будут существовать и двигаться вечно – до тех пор, пока светит Солнце и цел земной шар.

Большая Дорога текла шестью ровными серыми потоками, полосами, которые двигались с разными скоростями и отделялись барьерами. Скрип, шуршание, шелест… Дорога действительно ползла.

* * *

Интересно, какие идеи рождались у фантастов, мечтавших о новых сплавах и материалах.

Жюль Верн пользуется, например, в одном из своих романов необыкновенными сплавами – непроницаемым для тепла и, наоборот, с повышенной теплопроводностью. Герберт Уэллс придумал невесомый сплав, кэворит, защищающий от тяготения.

Очень заманчиво было бы создать такую диковинку! Забавный фокус с кусочком, который вырывается из рук и сам собой взлетает к потолку… Самолет из невесомого материала, которому ничего не стоит облететь даже вокруг земного шара… Или ковер-самолет (почти невесомый, иначе прощай, земной шар!), своего рода плот для воздушного океана, на котором можно парить без крыльев – разве это не увлекательный спорт?

Любопытны подобные «изобретения» фантастов, однако даже и наилегчайший сплав, будь бы он создан, проблему борьбы с тяжестью не решит. Вот если физики отыщут гипотетические гравитоны, «частицы тяготения», докажут, что они есть па самом деле, тогда, пожалуй, станет уместным говорить и о защитных экранах, и о невесомых летательных аппаратах, и о невесомых космических кораблях.

* * *

Обращаясь к веществам с необычайными свойствами, фантасты не прошли и мимо антипода невесомому «чуду» – материалу сверхтяжелому. Их крайне привлекала идея воспроизвести на Земле вещество звезды чудовищной плотности – «белого карлика» (ВК). Кусочек размером с наперсток, вес – тысячи, а то и миллионы тонн! Для природы-то ведь это не фантастика. Не попробовать ли посоревноваться с ней?

И воображение создает вещество, которое существует лишь в отдаленнейших краях Вселенной либо… совсем рядом с нами, где-то в глубинах нашей планеты. Правда, в недрах земных, а тем более в звездных, оно еще и нагрето. У фантастов же с БК искусственного происхождения вполне удобно обращаться.

А вот другой материал – «нейтрид» – необычайно большой плотности, невероятной прочности и инертности, устойчивый против всех и всяческих воздействий… Идеальный новый материал атомно-космического века…

А что он мог бы дать?

Вместо бетонных громадин атомных реакторов появились бы маленькие компактные установки. Нейтридная тонкая броня защитила бы даже от атомного взрыва. Нейтридовые резцы резали бы как масло любой самый твердый металл. Подземоход из нейтрида проник бы до центра Земли, а ракета пролетела бы через раскаленную атмосферу Солнца. Многие дерзкие проекты, которые упираются в отсутствие сверхпрочного вещества, получили бы путевку в жизнь.

* * *

Ассортимент материалов будет неполон, если не сказать о том, что приготовили фантасты для путешествий и освоения всех стихий.

В первую очередь, это сплавы, которые намного лучше современных.

Из сверхжароупорной стали с теплозащитной изоляцией строят подземный корабль, чтобы создать на большой глубине геотермическую электростанцию. Иначе не забраться на многие километры в недра Земли.

Из особо прочного сплава, способного выдержать огромные давления, изготовляют подводные корабли для путешествий в глубины Океана. В скафандре из прочнейшего материала можно выйти за борт лодки на дно.

Вот подводный поселок из какой-то прозрачной пластмассы. По своей необычайной твердости, легкости, кислото– и жаростойкости эта удивительная пластмасса превосходит все известные стали и сплавы металлов.

Одна крупинка «георастворителя» на кубометр воды – и водяная струя под сильным давлением разъедает почти мгновенно самую твердую горную породу. Даже через базальт можно легко продвигаться вглубь. Чтобы не было обвалов, с помощью той же химии, применяя сильный нагрев и высокие давления, сразу же вокруг шахтного ствола создают искусственную гранитную оболочку.

Путешественники-геонавты отправляются к центру Земли.

Минерализатор цементирует свод из размельченной горной породы, которую оставляет за собой подземоход. Он придает размельченной породе монолитность гранита. За подземоходом остаются своды, способные выдержать тяжесть гигантского столба земли.

«Синтезаторы» перерабатывают любую породу в воду и кислород для геонавтоз.

Кто, как не химия и металлургия, помогут освоить глубины Океана и недра Земли?

* * *

Самые необычайные идеи разбросаны на страницах фантастики, особенно ранней, когда горизонты новой химии и физики еще были скрыты далью времен.

Герои фантастических романов находят в природе не только новые, ранее неизвестные соединения, но и новые, нам незнакомые элементы. На Земле это едва ли возможно, поэтому поиски ведут в космосе, И на Венере обнаруживают «инфрарадий» – мощный источник энергии, и там же еще «ультразолото» – более стойкий, чем известный нам благородный желтый металл. На Луне, Марсе и астероидах находят даже неведомый элемент, помогающий преодолевать притяжение планет. Это, уж конечно, чистейшая фантастика…

* * *

Что предлагают фантасты для строительства в космосе?

Из полимерных материалов они возводят поселки на Венере и Марсе, строят лунные городки. Даже если для защиты от метеоритов и излучений помещают жилища в подлунье и маленький герметический мирок прячут в толще скал, все разно прибегают к помощи синтетики. Из нее делают прозрачные крыши оранжерей, купола обсерваторий, портативную мебель и много других бытовых вещей. Это могли бы отчасти взять уже из нашего обихода космонавты, ставшие первыми жителями иных миров.

А обитаемые спутники – от самых скромных, с экипажем в несколько человек, до настоящих городов в межпланетном пространстве, с многотысячным населением?

Из сверхпластиков, победителей в соревновании с металлами, конструируют внеземные станции. Из них делают скафандры, нужные и в открытом космосе, и на Луне, и на планетах. И ведь в самом деле, только химия будущего, пожалуй, способна дать материал для костюма, в котором одинаково безопасно и в чудовищной жаре ближайшего к Солнцу Меркурия, и в чудовищном холоде самого далекого Плутона.

Если же перенестись в будущее весьма отдаленное, лет на тысячу вперед, то вот, например, какие «космические» материалы упоминает фантаст И. Ефремов в романе «Туманность Андромеды».

Силиколл – прозрачный материал из волокнистых кремнийорганических соединений. Из него изготовлены шлемы скафандров звездолетчиков, исследующих неведомые планеты других звезд.

Силикобор – сплав карбидов бора и кремния – очень твердый и прозрачный материал. Из него сделали наблюдательные башенки, в которых звездолетчики могли находиться, выйдя из корабля.

Фантасты начала XX века редко пробовали предугадать успехи именно химической науки. Ведь ясно, что они располагали слишком малым для смелого полета воображения. Они могли только смутно догадываться, на какой простор выйдет химия, когда поиски нового развернутся полным ходом. Вот как один из них писал о химии будущего.

«Химия еще в XX веке овладела целым рядом тайн и секретов природы. Последующие века тоже не прошли бесследно для этой науки. Теперь нет такого материала и даже химического элемента, которые не могли бы быть искусственно изготовлены на наших заводах. Неорганизованные толпы молекул мы заставили работать по строгому плану…»

Так говорит путешественнику, который перенесся на тысячу лет вперед (на машине времени – у Уэллса были подражатели), житель грядущей эпохи.

Он рассказывает и о том, что люди поставили себе на службу и химическую кладовую атмосферы, и глубочайшие недра Земли, и недра атома.

Еще штрих из впечатлений путешественника. И то, о чем он пишет, не могло сбыться, если бы не вмешательство химии.

«…Комната, куда мы вошли, имела шесть симметрично расположенных стен из полупрозрачного, холодного (я провел рукой по его гладкой поверхности) камня, вдоль которых были расставлены в кажущемся беспорядке пять-шесть мягких кресел. В углах комнаты, прямо из-под пола, тоже сделанного из какого-то незнакомого мне материала, подымались стройные стволы пальм, сплетавшихся над нашими головами в роскошный купол из листьев. Сквозь ветви блистала небесная полуденная синева, и я готов был бы поклясться, что это самое настоящее небо, если бы сам не видел полчаса тому назад заходящее солнце.

Перед каждым креслом медленно раздвинулись плитки пола, и оттуда поднялись небольшие круглые колонки-столики из того же полупрозрачного вещества, что и окружающие нас стены. На столиках стояло несколько закрытых блюд и сосудов из серебристого металла, красиво перевитых между собою гибкими, шелковистыми прядями неизвестного мне растения. Тонкий, неуловимый запах, похожий на аромат жасмина, наполнял всю комнату.

Нежное дуновение, напоенное ароматом неведомых мне цветов, шевелило наши волосы, и мягкие переливы света, лившиеся точно из-под свода перевившихся над нами пальмовых листьев, дополняли общую картину нашего пиршества, создавая в делом изумительно гармоничное сочетание света, звуков, вкусов и запахов…»

Я невольно увлекся этой картинкой XXX века… Да-да, тридцатого! Роман о том, что будет через тысячу лет, писался довольно давно.

До появления химии, справедливо названной ныне новой, оставался еще немалый путь. И все же фантастом владело ощущение будущего могущества химии – настоящей повелительницы вещества.

Несомненно, рисуй автор подобное в наше время, он, вероятно, захотел бы удивлять гостей из XX века дарами какой-либо сверхсинтетики далекого Завтра.

То, что приоткрывается уже сейчас для будущего, не отдаленного вереницей веков, пожалуй, более удивительно, чем нарисованная когда-то картина.

И мы, а не далекие наши потомки, уже стали свидетелями расцвета химии, создавшей вторую природу, стали жителями века синтетики.