Текст книги "Капитан ближнего плавания (СИ)"

Автор книги: Квинтус Номен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 26 страниц)

Глава 5

Погода в ноябре была довольно приятной, климатические системы девятого купола работали довольно неплохо. Да и утреннее освещение (лишь немного дополненное светильниками системы жизнеобеспечения) радовало – и поэтому очередное занятие проводилась на веранде с видом на море. И Валентина Николаевна, обычно наблюдающая за занятиями курсантов через монитор, тоже вышла на веранду и села немного в стороне от класса, но все равно ей рассказ учителя было слышно прекрасно. И она урок слушала с большим интересом, тем более что тема вроде бы ей и знакома была до мелочей, однако она «тему» только изнутри знала, а учитель рассказывал о системе, какой она представляется «снаружи». Об энергетической системе, и не только кораблей, а вообще обо всех энергостанциях. Точнее, обо всех урановых энергостанциях – и эта лекция особенно хорошо воспринималась под легким и прохладным ветерком, дующем (как и всегда) с моря.

Ира тоже с большим интересом слушала рассказ учителя, но ее немного удивило то, что он сказал, что на планете основной проблемой функционирования станций является охлаждение. Ведь вокруг было столько очень холодного воздуха, что даже не требовалось использовать радиаторы Соболева! То есть снаружи куполов было много очень холодного воздуха, но ведь все энергостанции и стояли за пределами куполов. И, не поняв, чем же вызвана такая проблема, он задала учителю простой вопрос:

– Василий Матвеевич, извините, я не поняла, а в чем проблема-то? Воздух снаружи имеет температуру в среднем около минут шестидесяти…

– Вы совершено правы, Ирина, воздух действительно очень холодный. Но, во-первых, его просто мало, давление атмосферы крайне низкое и для охлаждения теплоносителя атмосферным воздухом его бы пришлось перекачивать через радиаторы с огромной скоростью. А во-вторых, воздух этот очень пыльный, и с учетом первой причины даже после прохождения циклонов его абразивные свойства остаются слишком большими. Поэтому энергостанции не используют принудительную вентиляцию охлаждающих систем, а берут размерами – и вот размеры как раз и создают проблемы. Ведь стандартный реактор мощностью в тысячу двести мегаватт вырабатывает еще и тепла чуть меньше двух гигаватт, и если бы эти гигаватты пришлось охлаждать атмосферными радиаторами, площадь их составляла бы уже десятки квадратных километров. И из-за этого на станциях, на марсианских станциях используется испарительная система охлаждения, которые занимают всего по паре квадратных километров – но даже при этом возникают сразу две проблемы. И первая заключается в том, из-за действительно очень холодной атмосферы водяной пар, выходящий из испарителей, мгновенно конденсируется и замерзает, и если ветер не сильный, то окрестности испарителей быстро покрываются толстым слоем снега, который может и сами испарители накрыть – и в этих случаях возникает проблема с уборкой этого снега. А вторая заключается в том, что для испарителей нужно очень много воды, которую на станции приходится доставлять на челноках, а когда Церера находится на противоположной от Марса стороне Солнца, танкеры приходят слишком уж редко и воды на все энегростанции может и не хватить. Сейчас заводы на Луне в основном заняты постройкой новых танков, но достаточно их наделают только лет через пятьдесят…

– Спасибо, теперь я поняла.

– А можно еще вопрос по теме? – поднял руку Слава Суханов, один из двух курсантов, которым еще тринадцать даже не исполнилось. – Вы сказали, что возникает проблема с уборкой снега, а если этот снег просто растопить? Ведь вы же сами сказали, что у нас на энергостанциях получается избыточное количество тепла. Например, если на снег направить излучение от радиаторов Соболева…

– Хороший вопрос, сразу видно, что вы над темой думаете. Но так не получится, в том числе и потому, что снег из испаряющееся воды выпадает очень мелкий и чистый, даже если концентрация пыли в воздухе была высокой, ведь пылинки полностью покрываются кристаллами льда. И альбедо этого снега достигает девяноста семи процентов, а в среднем составляет около девяноста пяти процентов. И чтобы его растопить излучением, потребуется энергии на порядки больше, чем станция вообще вырабатывает.

– А почему бы тогда не поставить рядом полностью тепловую станцию? Я тут недавно читал, что если использовать реакцию синтеза…

– Вы, мне кажется, слишком уж увлеклись древней фантастикой. В старину писали и много хороших книг, но из них все же следует черпать мысли о взаимоотношениях людей, а то, что именуется «технической фантастикой», воспринимать подобно сказке о Колобке.

– А почему именно о Колобке? То есть то, что хлеб не разговаривает, и так понятно…

– Я именно о технической части говорю, – рассмеялся Василий Матвеевич. – В сказке технические детали приведены лишь частично, без точного описания – и у читателей, дополнительно в тему не погрузившихся, преставление о предмете повествования получается совершенно искаженным. Вот вы, Вячеслав, быстренько опишите мне внешний вид самого Колобка.

– А чего его описывать? Булка в форме шара, очевидно с глазами и ртом – раз видит собеседника и разговаривает…

– Вы ошиблись уже в первом определении. Колобок – это не шар, а плоская круглая лепешка. А неверное восприятие получается лишь потому, что в сказках обычно технические подробности опускают, поскольку они вообще не важны.

– Но я про реакторы на базе синтеза читал не в сказке и не в романе, а в журнале «Известия Службы Преобразования»…

– А, в Республиканском… Не читайте эту дрянь, его в республике издают для тупой толпы, а вас в школах учат, чтобы вы все же понимали, что есть правда, а что является лишь плодом воспаленной фантазии необразованного журналиста. Впрочем, мы уже среди учителей который год ставки делаем на то, зададут ли курсанты этот вопрос в первом полугодии или дотерпят до второго, когда преподавание ядерной физики начнется. Но вы, должен признать, поставили рекорд десятилетия… а чтобы его никто на вашем курсе не повторил, уже я повторю, что рассказывал… года три назад, когда вопрос в декабре прозвучал.

– А что, – не удержалась от вопроса Валентина Николаевна, – об этом не каждый курс спрашивает?

– Каждый, но чаще вопрос задают на уроках ядерной физики, в конце вводного курса, где-то в начале лета. И ответ тогда дается уже несколько другой, а так как курсанты до ядерной физики еще не добрались, ограничимся физикой Ньютоновой. Итак, вам стало известно, что колобок круглый, то есть при реакции синтеза возникает очень много энергии, много больше, чем при реакции деления. И это верно… однако вы не поняли, что круг – это не обязательно сфера, и даже совсем не сфера. Круг – это геометрия двумерная… то есть энергии на порядок больше выделяется, и процентов пятнадцать ее выделяется в виде гамма-излучения. А восемьдесят пять процентов уносит вылетающий при реакции синтеза нейтрон. Очень много энергии он уносит, поэтому и вылетает со скоростью в пятьдесят семь тысяч километров в секунду. Быстро, не правда ли? И на этом мы с атомами закончим и перейдем к стальным шарам, то есть в обычной ньютоновой механике. Пусть нейтрон у нас будет маленьким шариком, а стенка реактора пусть будет сделана из вольфрама, и атомы которого будут у нас шарами побольше. В сто восемьдесят четыре раза по весу примерно побольше. Такая модель вам нравится?

– Очень наглядная получается, нравится!

– А Ньютонову физику вы уже проходили и хорошо знаете, что происходит при упругом соударении шаров – мы тут просто все вопросы ядерных превращений для простоты рассматривать не будем, но общей картины это почти и не исказит. Итак, маленький шар ударяется о большой и передает ему часть своей энергии, причем пропорционадьно массам сталкивающихся шаров передает. И большой отлетит со скоростью в сто восемьдесят четыре раза медленнее маленького, а маленький отскочит обратно со скоростью на полпроцента меньше, чем у него была до столкновения. Верно?

– Ну, вроде верно.

– А дальше перейдем к арифметике. И когда посчитаем, то окажется, что большой шар дальше полетит гораздо медленнее, всего-то чуть быстрее трехсот километров в секунду. Но это при лобовом столкновении, а в реальности такое случается довольно редко, и исследования показывают, что примерно в девяноста шести процентов случаев столкновение будет идти по касательной. Я сейчас долгие выкладки опущу, вы их потом, в конце второго полугодия сами все просчитаете, а сейчас лишь скажу, что средний нейтрон отдаст среднему атому только половину энергии лобового столкновения, то есть атом вольфрама приобретет скорость в жалких сто пятьдесят километров в секунду.

– То есть совсем вроде немного?

– Ну, по сравнению со скоростью нейтрона немного. И мы уже не будем рассматривать дальнейшую судьбу этого нейтрона, и не обратим внимания на то, что он для того чтобы скорость свою хотя бы вдвое уменьшить, должен почти триста раз с другими атомами столкнуться… с аналогичными последствиями. Нас интересует сейчас только первый атом вольфрама, по которому нейтрон ударил. И который летит куда-то со скоростью в сто пятьдесят километров в секунду. И нам пока даже не очень важно, куда именно он летит. Пока неважно, пока нам и того достаточно. И нам интересно, какая температура будет у этого одинокого атома вольфрама. Надеюсь, все помнят формулу вычисления среднеквадратичной скорости молекул в зависимости от температуры?

Формулу никто из курсантов не помнил, да и вообще никогда не знал: в школах на уроках физики до седьмого класса включительно слово «термодинамика» если и упоминалось, то лишь для того, чтобы детям сообщить о том, что и такой раздел в физике есть. Но учителя это не смутило: формулу информаторий просто вывел на экран.

– А теперь мы ее инвертируем, чтобы уже по скорости температуру вычислить… Все вы наверняка заметили, что при росте массы молекулы или температуры скорость нарастает пропорционально квадратному корню от приращения. А в инвертированной формуле мы видим, что температура растет пропорционально квадрату скорости – и получается, что этот одинокий атом после столкновения с одиноким нейтроном нагревается… среднеквадратично, конечно, но для одного атома это одно и то же, до температуры всего-навсего в сто шестьдесят пять миллионов градусов. Безусловно, всего за несколько пикосекунд этот атом столкнется с десятком своих соседей и температуру собственную понизит до жалких сто шестидесяти пяти тысяч градусов, а если других нейтронов поблизости не будет, то за несколько наносекунд атом и вовсе остынет, поделившись своим теплом с соседями. Однако в термоядерном реакторе нейтронов образуется очень много, все соседи нашего атома тоже свое получат, и нашему остужаться будет просто не об кого. А так как направление движения этих быстрых атомов окажется совершенно произвольным, то – сейчас я вычисления пропущу, они очень простые – больше сорока процентов таких атомов полетит не вглубь металла, а наружу. И если мы на мгновение представим, что реактор наш имеет мощность в тысячу двести мегаватт, то мысленно увидим: вольфрамовая оболочка камеры реактора начнет испаряться со скорость. полтора миллиметра в секунду. Но это не значит, что она столько времени испаряться будет: из стенок будут вылетать не нейтральные атомы, а ионизированная плазма. И атом, потеряв только из-за термоэмиссии вообще всю внешнюю электронную оболочку – и там еще и гамма-излучение с помощью эффекта Комптона немало добавит… то есть электронов с атомов сдерет… а сильно заряженный ион вольфрама, вылетев в реактор, где мощнейшее магнитное поле пытается удержать плазму в жгуте, полетит, согласно правилу буравчика, куда? Полетит в плазменный жгут и спустя сотую долю секунды, если мощность начального излучения превысит пару мегаватт, мощнейший поток вольфрамовых ионов реакцию синтеза просто погасит. Вывод – не верьте бездумно сказкам про колобка, колобки – они хотя и круглые, но не сферические.

– Жаль… – тихо пробормотал Славка, но было видно, что для него вопрос не исчерпался. – Но можно же иным способом лед растопить. Например, добавить в атмосферу того же углекислого газа и за счет парникового эффекта…

– Вот я думаю, может запретить информаторию курсантам древние сказания выдавать до того, как они экзамен по теме не сдадут? Вячеслав, мы на Марсе, площадь поверхности которого вчетверо меньше земной. Мощность солнечного излучения здесь в среднем втрое меньше, чем на Земле. А углекислого газа даже изначально в атмосфере было в двадцать раз больше, чем во всем земном воздухе – и что, сильно Марс согрелся? Мы за время работы Службы Преобразования углекислого газа в атмосферу добавили даже чуть больше, чем его изначально было – и что? Толщина южной полярной шапки зимой выросла с метра до трех, шапка эта стала на сто километров дальше на север за зиму продвигаться, среднегодовая температура планеты упала на полградуса потому что гораздо большая часть солнечного света бесполезно отражается льдом.

– Значит, нужно другой парниковый газ использовать, тот же метан. Я читал, что он тепло лучше задерживает.

– Верно, и именно благодаря завезенному метану температура упала только на полградуса, а не на полтара-два: метан хотя бы не замерзает. Но и метан – всего лишь полумера, он под действием солнечного излучения очень быстро диссоциирует.

– Ясно… то есть совершенно не ясно: а отчего температура-то падает?

– Меня радует, что вы способны задавать действительно важные вопросы. Но чтобы на него ответить, давайте зайдем издалека, и начнем с парниковых газов, причем не на Марсе, а на Земле. Того же углекислого газа в пике в середине двадцать второго века было около пяти сотых процента – и результат, думаю, всем известен: средняя температура на Земле упала на полтора градуса.

– Почему? Ведь он больше солнечного тепла удерживал?

– Удерживать можно лишь то, что есть. Да и удерживал он все равно крохи, внимания не заслуживающие. Арифметику вы, надеюсь, все учили? Давайте считать, главные парниковые газы считать будем, и за единицу теплоудержания возьмем как раз углекислый газ, раз о нем речь зашла. Углекислого газа в пике было почти пять сотых процента, чуть меньше, а метана, который в двадцать восемь раз лучше тепло удерживает, всегда было в триста-четыреста раз меньше, чем углекислого газа, то есть метан этот к нашему эталону добавлял долю небольшую, и их совместное воздействие как раз пяти сотым процента двуокиси углерода в атмосфере и равнялось А вот водяного пара в атмосфере всегда было примерно в сто раз больше, чем углекислоты, при том, что водяной пар удерживает тепло вдвое лучше углекислого газа. То есть все прочие парниковые газы к действию водяного пара добавляли около половины процента. Так вот: в середине двадцать второго века за счет всех парниковых газов температура поднялась примерно на три градуса, но поднялась она в основном на экваторе – и вода в океанах начала сильнее испаряться. Влажный воздух легче сухого, и он поднимается вверх, где адиабатически охлаждается и влага собирается в облака. А циркуляция воздуха на планете такова, то все эти облака из экваториальной области выдувались ближе к полюсам и там эти облака покрыли почти восемьдесят процентов поверхности обеих полушарий. И полюса начали очень быстро замерзать, покрываясь снегом, что еще сильнее отражало солнечный свет. Среднее альбедо Земли поднялось с примерно тридцати процентов до почти семидесяти, но на экваторе температура еще некоторое время оставалась высокой: влажный и нагретый воздух экватора очень резко поднимался вверх, со стороны полюсов с бешеной силой двигался холодный и очень сухой уже вымороженный воздух, у экватора он нагревался, наполнялся водяным паром и уносился снова в сторону полюсов, где все новая и новая вода в виде снега скрывала поглощающую солнечный свет темную поверхность и переизлучающую то самое тепло, которое должны были задерживать парниковые газы. Газам вне экваториальных областей просто задерживать стало нечего! Собственно, все это вы должны будете в деталях изучить в курсе о структуре и задачах Службы Преобразования, но сейчас я лишь замечу: тогда, в двадцать втором, у человечества хватило возможностей остановить наступление нового Ледникового периода, хотя число людей на планете и упало более чем втрое. А вот если Солнце начнет светить хотя бы на десять-двенадцать процентов сильнее, в течение буквально четверти века большая часть Земли просто покроется многокилометровым льдом. И наша задача… в том числе и ваша – сделать все, чтобы к этому времени здесь, на Марсе, люди смогли бы пережить этот период, который может продлиться и тысячу лет, и две. А для начала – в том числе и для того, чтобы снег у энергетических станций не накапливался – нужно количество атмосферы здесь еще раз в пять увеличить, тогда будет возможно использовать на энергостанциях и обычные атмосферные охладители…

– То есть мы не доживем…

– Вячеслав, вы же будущий капитан, вам нельзя становиться пессимистом! Всего за триста с небольшим лет с начала Преобразования на Марс было доставлено почти три триллиона тонн одних лишь атмосферных газов, из которых два было перевезено за последние сто лет. Преобразование начиналось с четырех танкеров класса «Гуппи», которые вы можете осмотреть в наших музеях чтобы восхититься мужеством предков и наполниться их уверенностью в том, что все цели будут достигнуты, за ними появись первые «Горбунки», перевозившие тогда всего по пятьдесят тысяч тонн груза. А сейчас те же «Горбунки» после нескольких серьезных модификаций таскают уж по двести десять тысяч тонн, «Бурлаки» – уже больше, чем по два миллиона. А на подходе уже буксиры нового поколения, которыми вам скорее всего и предстоит командовать – и они уже будут возить на Марс больше пяти миллионов тонн за один рейс – при том, что и рейсы будут короче. Цели, о которых я вам рассказал, могут быть достигнуты еще при вашей жизни – и хотя они все еще считаются очень промежуточными, изменения на Марсе будут такими, что их невозможно будет не заметить. И вы сможете гордиться тем, что в этом есть и доля вашего труда… Ладно, что-то мы сильно отклонились от темы урока. Так что давайте вернемся к рассмотрению принципа действия магнитогидродинамических насосов в системах управления локальным климатом в куполах с водными резервуарами…

Когда урок закончился, Валентина Николаевна не удержалась и подошла к физику:

– Извините, Василий Матвеевич, я верно поняла, что углекислый газ и метан на климат Земли практически не влияют?

– Влияют, еще как влияет! Ну, сами смотрите: равновесная температура Земли – чуть ниже минус двадцати градусов по Цельсию, за счет парникового эффекта средняя температура сейчас на тридцать пять градусов выше равновесной. Вклад углекислого газа и метана в это повышение невелик, даже меньше двух десятых градуса, но эти две десятых сдвигают у нас в Империи снеговую линию примерно на сотню километров вглубь Северного Ледовитого океана и позволяют нашему побережью океана хотя бы летом ненадолго освобождаться от снега. Впрочем, особо и считать тут нечего: когда в каменноугольном периоде углекислого газа было в десять раз больше нынешнего уровня, средняя температура планеты поднималась за счет него на полтора градуса – и наступил каменноугольный период, время величайшего расцвета растительного мира планеты. Правда, расцветал этот мир как раз благодаря углекислому газу, ведь без него растения вообще расти не могут.

– Но ведь после карбона, насколько я помню, наступил ледниковый период из-за того, что углекислого газа стало вдвое меньше нынешнего уровня.

– Распространенная ошибка: люди часто считают, что «после» означает «вследствие». Но причина ледникового периода строго противоположная: газа стало меньше, растительность начала чахнуть и вымирать, появились открытые пространства, на которых снег полностью отражал солнечный свет.

– Теперь начинаю понимать, об этом цикле вы на уроке уже вкратце рассказали…

– Мне остается вам лишь позавидовать: я начал понимать все это лишь лет через сорок после того, как начал работать в Преобразовании, и, откровенно говоря, да конца так и не разобрался. Вы лучше запросите материалы по отклонениям климатических параметров от равновесных значений в информатории: чтиво необременительное, но, возможно, тогда и вы перестанете все это понимать, – Василий Матвеевич радостно рассмеялся своей шутке.

– Если время на чтение найду, а то мне Ирина столько вопросов задает…

– Вы только об этом другим капитанам-наставникам не говорите: у вас-то одна Ирина, а у прочих в группах по четыре-пять человек, а мальчики, можете мне поверить, вопросов задают не меньше чем девочки.

– Спасибо за предупреждение. А если можно, то у меня появился еще один вопрос по теме урока. Точнее по обсужденной на уроке теме: если снег даже от холодильников так влияет на температуру планеты, то почему большую часть танков сливают над поверхностью? Ведь получается, что Марс просто снегом засыпают и увеличивают его отражающую способность?

– Ну, на этот вопрос я ответ дам точный и профессиональный, так как до школы я как раз в системе разгрузки и работал. Танки воду сливают с высоты около тридцати километров, всегда в летнем полушарии и по возможности поперек господствующего ветра, полосой от трехсот до четырехсот километров в длину. Так что та половина воды, те снежинки, которые все же достигают поверхности, часто даже ближайшей соседки не касаются. И днем, под солнцем, они большей частью тают из-за локального нагрева и впитываются в грунт – который, намокнув – если это так можно назвать, становится темнее и уже лучше солнечный свет поглощают. А все, что по пути к поверхности испарилось, конденсируется на пылинках, которые тоже мокрыми оседают. Через несколько суток большая часть воды уходит на глубину до пяти сантиметров под поверхность и там, замерзнув, скрепляет пыль – а просто голая поверхность отражает солнечный свет хуже взвешенной пыли. Еще сотня миллиардов тонн воды – и пылевые бури слабнут настолько, что температура Марса начнет повышаться, водяного пара в атмосфере будет больше и наконец упомянутый мною парниковый эффект начнет по-настощему работать. Сейчас равновесная температура Марсе составляет минус шестьдесят три градуса Цельсия, пять градусов добавляет собственно тепло планеты и парниковый эффект нынешней атмосферы – а всего один триллион тонн воды поднимет среднюю температуру до минус двадцати.

– Но чтобы влажность атмосферы сравнялась с земной, нужно всего двести миллионов тонн, или я что-то упустила?

– Мелочи упустили, начиная с того, что массу атмосферы мы к тому времени еще впятеро нарастим. И при отрицательных температурах влажность воздуха будет на порядок меньше, чем в среднем за Земле, но плотная и потемневшая поверхность будет поглощать больше солнечного света. И тогда парниковый эффект лишь начнет работать, очень медленно и неторопливо – но мы точно увидим начало этого, сколь важного для всех нас, процесса. Даже я, надеюсь, увижу…

– Еще раз спасибо за подробные объяснения. Удивительно: оказывается, что помогая учиться Ирине я узнаю нового не меньше ее. И это, откровенно говоря, очень радует.

– Все капитаны-наставники узнают больше. Думаю, не открою великий секрет, но большинство наших наставников… практически все, кто пришел к нам с «Горбунков», через два своих выпуска возвращаются на Флот на должность капитанов «Бурлаков». К сожалению, школа не успевает обучить должное число юных курсантов: наши заводы успевают выстроить больше буксиров, чем мы успеваем готовить для них капитанов… а «Горбунки» уже активно списываются.

– Я слышала, что производство «Бурлаков» тоже сворачивается.

– Да, осталось выпустить еще три или четыре серии. Но… у меня старший сын работает в проекте «Рысак», и уже сейчас идет поиск первых покупателей новых машин. Так что на наш век кораблей хватит. И на наш, и правнукам нашим, и правнукам правнуков.

– Это верно, но вот хватит ли всем новым кораблям топлива…

– И вы туда же! Эту тему курсанты будут изучать в пятом полугодии, так что с получением ответа вам придется потерпеть: в третьем классе тему уже почти закончили изучать. Впрочем, вы можете посмотреть записи уроков или просто взять в информатории учебник… но, откровенно говоря, не советую: для понимания ряда деталей все же нужна определенная специальная подготовка. Да и зачем вам это?

– Я была оператором-энергетиком на танкере. А в новогодние каникулы у курсантов запланирована экскурсия на станцию «Энегозаводская», и я уверена, что Ирина задаст мне этот вопрос.

– А, тогда… а если вам будет в учебнике что-то непонятно, обращайтесь ко мне, я с большим удовольствием вам помогу. Мне очень нравится ваш подход к работе: вы заранее изучаете учебный материал, курсант от этого получает уверенность, что его наставник в состоянии ответить на любой вопрос и стремится стать таким же всесторонне подготовленным специалистом. И я думаю, что из вас получается очень хороший образец для подражания… а сейчас извините, я пойду: у меня урок в пятом классе. Но если у вас до вечера появятся вопросы, мы можем продолжить нашу беседу за ужином. Обычно я ужинаю в Лесном трактире, это в шестом куполе. Обстановка там, знаете ли, очень расслабляющая…