Текст книги "Властелин Окси-мира"

Автор книги: Рафаил Бахтамов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 15 страниц)

ИСКАТЕЛИ ЖЕМЧУГА

– Ещё раз об апноэ, только подробно, – требует Смолин.

Я вспоминаю искателей жемчуга. Именно они стоят у истоков апноэ.

Никто не знает, когда возникла эта идея – использовать дары моря. Наверное, очень давно, ещё в первобытные времена. На нашей Земле воды больше, чем суши, и богатств в воде не меньше.

Во всяком случае уже в Древней Греции была такая профессия – водолаз. Водолазы добывали рыбу, устрицы, раковины с красящим веществом, губки, кораллы, И, разумеется, жемчуг. Самый прекрасный из даров моря, как думали в те времена.

Занимались водолазы и военным делом, потому что трудно найти профессию, которую не использовали бы в войне. В 333 году до нашей эры при осаде города Тир водолазы разрушили подводные сооружения гавани. Об их участии в осаде Сиракуз упоминает римский историк Тацит.

О водолазах писали Гомер и Аристотель. В сочинениях Плутарха приводится интересный эпизод. Римский триумвир Марк Антоний, желая поразить Клеопатру своим искусством, приказал ныряльщику взять с собой запас рыбы, и по одной насаживать на его крючок. Рыба «клевала» вовсю.

Однако обмануть Клеопатру было трудно. Она была из тех, кто сам кого хочешь обманет. Клеопатра вышла, распорядилась… И Антоний вытащил… солёную рыбу. Ныряльщик Клеопатры, опередив соперника, преподнёс римлянину сюрприз.

Техника водолазного дела была проста. Ныряльщик зажимал ногами камень и, сделав глубокий вдох, прыгал вниз головой. Обычно он достигал глубины 25 – 30 метров и оставался под водой не более полутора минут. Но известны случаи, когда водолазу удавалось достичь значительной глубины и пробыть под водой 3 – 4 минуты. Особым искусством отличались ныряльщики в южных морях. Здесь ловля жемчуга стала профессией и вместе с секретами ремесла переходила из поколения в поколение.

Ещё и сейчас есть немало мест на Земле, где ловля жемчуга составляет главный источник существования. Любопытно, что в Японии на эту работу берут только женщин. «Ама» («морские девы») тренируются с детских лет. Есть ныряльщицы, работающие на глубине до 10 метров – их время ограничено 2 минутами. Но есть и такие, что находятся под водой до 4 минут и спускаются на 30 – 40 метров. Чугунный груз, очки, верёвка (второй её конец прикреплён к барабану небольшой лебёдки, установленной на барже) – всё их снаряжение. Эту верёвку недаром называют «верёвкой жизни» – от неё и от сноровки лебёдчика, сидящего в лодке, зависит жизнь водолаза…

Уже в прошлом веке европейцы обратили внимание на длительность пребывания туземцев под водой. Попробовали сами. Но редко кому удавалось удержаться под водой даже две минуты. А среди туземцев были люди, которые выдерживали больше четырёх.

Конечно, проще всего было объяснить это привычкой или тем, что у туземцев «лужёные» лёгкие. Многие так и делали. Однако и среди наблюдателей попадались люди серьёзные, интересующиеся. Они заметили, что опытный ныряльщик, прежде чем погрузиться, проделывает странные движения, похожие на зарядку. Поднимает руки, разводит их в стороны, опускает, делая при этом глубокие вдохи и выдохи.

В конце концов учёные раскрыли секрет ныряльщиков. Глубокое дыхание назвали «гипервентиляцией», а состояние, при котором нет желания дышать, задержку дыхания, – апноэ.

Стала понятной и причина этого явления. Обычно в альвеолярном воздухе содержится около 5, 5 процента углекислого газа. Когда этот процент повышается до 6, срабатывает датчик, передающий тревожный сигнал в «центр». Дыхательный центр даёт команду – возникает непреодолимое желание дышать.

Гипервентиляция, то есть усиленная вентиляция лёгких, «вымывает» из альвеол часть углекислого газа. Проходит несколько минут, прежде чем его содержание в альвеолах вновь достигнет 6 процентов. И всё это время дыхательный автомат, естественно, не работает.

Вымывание углекислого газа – одна сторона дела. Если бы всё этим ограничивалось, гипервентиляция была бы вредна для организма. Перерыв в дыхании приводил бы к кислородному голоду.

Однако усиленное дыхание не только уменьшает содержание углекислого газа в лёгких, но и увеличивает запас кислорода. Обычно в альвеолярном воздухе меньше кислорода, чем в атмосфере (13 – 15 процентов вместо 21). Гипервентиляция устраняет это неравенство – альвеолярный воздух обогащается кислородом. Дополнительное его количество (всё-таки 6 процентов!) позволяет человеку спокойно пробыть под водой лишних две минуты.

– Но вы находились под водой больше девяти минут! – не может удержаться Смолин.

– Правильно. Мы усовершенствовали этот способ. Мы применяем не просто гипер, а гипер-окси, или, сокращённо, оксивентиляцию.

– А нельзя ли яснее?

Я объясняю, хотя, по-моему, всё ясно. Для усиленной вентиляции лёгких мы используем не воздух, как делают ныряльщики, а чистый кислород. При этом углекислый газ вымывается гораздо полнее, и содержание его в альвеолярном воздухе падает до 3, может быть, и до 2 процентов. Содержание же кислорода резко возрастает. Не на какие-то жалкие 6, а на десятки процентов! Альвеолы заполняются чуть ли не чистым кислородом, и этого запаса хватает для снабжения организма в течение многих минут.

– М-да, интересно, – тянет Смолин. И тут же: – А какое это может иметь практическое значение?

Практика для него – всё. Я уверен, что, если бы мы открыли звезду, находящуюся от Земли на расстоянии в миллион световых лет, Смолин спросил бы: «А как эту самую звезду приспособить к делу?»

Выясняется, что над практическим применением оксивентиляции мы не думали. Ну, облегчает труд ныряльщиков… Позволяет устанавливать мировые рекорды в нырянии…

– Соревнования на дальность ныряния и на длительность нахождения под водой у нас в стране запрещены, – напоминает Д.Д.

Да, это так. За границей такие соревнования проводились, и были несчастные случаи.

– Кстати, насчёт «Мексиканца», – говорит Смолин. – Там бокс. А в боксе очень важно дыхание. Я видел, в перерывах между раундами машут полотенцами, гонят воздух. Но сколько нагонишь? А тут чистый кислород. С этим баллоном (он берёт в руки маленький баллончик, которым мы пользовались) вы будете непобедимы!

Я со злостью смотрю на Гену. Кто его тянул за язык вспоминать «Мексиканца». Конечно, Смолин прав: кислород – очень важно. И если бы бокс состоял из одних перерывов, мы, несомненно, стали бы чемпионами. К сожалению, есть ещё раунды…

Поговорив о боксе, Смолин перешёл к вещам более серьёзным. Нельзя ли, например, использовать оксивентиляцию для спасения экипажа затонувшей подводной лодки? В таких случаях обычно пользуются кислородными аппаратами. Но бывают случаи, когда люди остаются в отсеках, где нет аппаратов. Если лодка лежит на большой глубине, выплыть на поверхность просто так, без прибора, нельзя – не хватит дыхания. Оксивентиляция (кислорода на подводной лодке достаточно) решит эту проблему.

Со знанием дела Смолин перечислил ещё несколько случаев, когда апноэ может быть полезным.

Через некоторое время в одной из книг мы нашли описание оксивентиляции. Это был удар. Оказалось, что она известна науке, а наши результаты далеки от лучших достижений. В одном из опытов длительность апноэ достигала… 15 минут. Четверть часа без дыхания!

С открытием мы опоздали. Однако некоторые способы практического использования апноэ, подсказанные Смолиным, оказались оригинальными.

Например, в английском флоте для спасения экипажа подводных лодок вместо дыхательных аппаратов применяют оксивентиляцию. Правда, боясь отравлений, англичане пользуются не чистым кислородом, а смесью из 60 процентов кислорода и 40 процентов азота.

От дыхательных приборов отказались. Практика показала, что в нужный момент их обязательно не хватает. После аварии уцелевшие члены экипажа обычно переходят в отсек, где есть спасательный люк. Разместить все приборы в этом отсеке невозможно.

Сейчас в каждой лодке установлены кислородные баллоны. От них протянуты кислородные трубопроводы со штуцерами, к которым можно подключить шланг от маски. До открытия люка люди дышат из этой системы (она называется БИБС). Когда люк открывают, человек делает несколько глубоких вдохов-выдохов и ныряет. Запаса кислорода в лёгких хватает на подъём с глубины 60 – 65 метров…

А как же азотная болезнь? Она не возникает. В подводной лодке человек дышит воздухом под нормальным давлением. Поэтому избыточного азота в его крови нет. Правда, чтобы открыть люк, нужно давление в отсеке уравнять с наружным. Но это длится всего несколько минут, и азот не успевает насытить кровь. К тому же человек в это время дышит воздухом, где азота только 40 процентов.

Как видите, идеи не пропадают. Однако в 1948 году мы думали, что не только изобрели новый способ выхода из затонувшей подводной лодки, но и открыли оксивентиляцию. А к своим открытиям мы относились серьёзно. Поэтому я нисколько не удивился, когда Гена сказал:

– Надо проверить, как там с кислородом. Чтобы не повторилась история с перекисью.

Я кивнул. Если с получением кислорода плохо, Смолин заставит изобретать новый способ. Лучше это делать не за три дня.

АКАДЕМИК ИЗ ЛАГАДО

Если человек гениален, тут ничего не поделаешь. Сам он может воображать, что говорит чепуху, его современники могут в это верить. Но пройдут годы, и в нечаянно брошенных словах потомки с изумлением обнаружат зёрна великого открытии.

Описывая путешествия Гулливера, гениальный английский сатирик Джонатан Свифт (в детстве его считают приключенческим писателем, но я надеюсь, вы уже вышли из этого возраста) приводит своего героя на остров Лапуту и даёт ему возможность подробно ознакомиться с академией в городе Лагадо. Критики – с тех времён и до наших дней – единодушно отмечают, что описание академии представляет собой великолепную сатиру на учёных, оторванных от жизни, витающих в облаках.

Конечно, так оно и есть. Ещё и сейчас попытки добывать солнечную энергию из огурцов кажутся смешными. Но я не могу ручаться за будущее. С гениями лучше быть осторожным. Я убедился в этом, прочитав описание современного промышленного способа получения кислорода.

Мир, в котором мы живём, настолько богат кислородом, что добывать его, в принципе, можно из всего: из дерева, из песка или глины, из ржавой вилки, помидора и книги. Однако отсюда не следует, что в этом есть смысл. Смысла как раз нет. Кислород, выделенный из дерева, стоил бы немногим дешевле серебра. Подобную роскошь мы не можем позволить себе.

Конечно, нет смысла получать кислород и любым из «школьных» способов: из окиси ртути, перманганата калия, бертолетовой соли. Все эти вещества слишком дороги. Вообще из химических способов интерес представляют только два: электролиз воды и разложение окиси-перекиси бария.

Разложить воду электрическим током достаточно просто. Чтобы улучшить электропроводность, в воду добавляют щёлочь – обычно едкий натр. Затем через раствор пропускают постоянный ток.

Недостаток у этого способа только один – большой расход энергии. На получение кубического метра кислорода затрачивается 12 – 15 киловатт-часов. Поэтому кислород получают из воды лишь тогда, когда нужен не только кислород, но и водород и есть дешёвая электрическая энергия.

Окисно-перекисный способ остроумен – это, пожалуй, его главное достоинство. Окись бария (BaO), нагретая до 540 градусов, поглощает кислород из воздуха и превращается в перекись (BaO2). При дальнейшем нагревании до 870 градусов перекись бария разлагается, превращаясь в окись и выделяя чистый кислород. Кислород можно собрать, а окись вновь охладить и проделать всё снова. Получается своеобразный «химический насос», выкачивающий кислород из воздуха.

Просто и красиво. К сожалению, для нагревания перекиси нужно много теплоты, а для охлаждения – много времени. В результате и этот путь имеет лишь теоретическое значение.

Впрочем, в смысле остроумия другие способы могут смело поспорить с окисно-перекисным. Например, диффузионный. Камера, разделённая на части пористой перегородкой. В одной части – воздух, в другой создаётся вакуум. Газы начинают проходить (диффундировать) сквозь перегородку. При этом скорее будут проскальзывать более лёгкие молекулы (с меньшим молекулярным весом). Молекула кислорода тяжелее. Значит, азот в основном уйдёт; кислород же в основном останется. Для промышленности способ, увы, слишком изящен…

Мне больше всего понравился ещё один путь, по-моему, чрезвычайно оригинальный. Я вообще люблю, когда человек использует опыт природы. За миллиарды лет природа многому «научилась», и, право же, не грех кое-что у неё позаимствовать.

Организм, как вы помните, получает кислород с помощью гемоглобина. Гемоглобин берёт кислород из воздуха, а потом отдаёт его клеткам.

Салькомин – вещество, приготовленное искусственно, – похож на гемоглобин. При температуре 35 градусов и давлении в 7, 5 – 8, 5 атмосферы он поглощает кислород. А затем отдаёт, когда температура и давление снижаются. Из 50 килограммов салькомина можно за час получить около 10 килограммов кислорода. Не мало, хотя и не очень много. Зато кислород исключительно чистый (природа умеет работать!). В медицинских целях этот способ уже применяется.

Промышленный кислород получают иначе. Не так оригинально и красиво, но гораздо дешевле и в огромных количествах. И тут самое время вспомнить Джонатана Свифта и его неутомимого Гулливера – путешественника, судового врача, капитана… Вот что увидел он в академии Лагадо: «Под началом великого учёного находилось 50 рабочих. Одни сгущали воздух, делая его осязаемым, извлекая из него азот и давая испаряться текучим и водянистым частицам…»

«Ведь это полная картина производства жидкого воздуха, кислорода и азота – и всё это в 1726 году!» – восклицает французский учёный Ж. Клод, один из соиздателей промышленного способа получения кислорода.

В самом деле. Для получения кислорода воздух сначала «сгущают, делая его осязаемым» (сжижение). Затем, «давая испаряться текучим и водянистым примесям» (перегонка), извлекают из него кислород и азот.

В чём же смысл «ехидства» Свифта? По тем временам (начало XVIII века) считалось, что воздух «неделим» и абсолютно не поддаётся сгущению. Таким образом, высмеивая академиков из Лагадо, Свифт приписал им совершенно нелепые и бессмысленные действия. Но описал так, что фактически предвосхитил способ, изобретённый инженером Линде в 1895 году – почти через 170 лет после появления «Гулливера»!

Чтобы «сгустить» воздух, его охлаждают до минус 192 градусов. Делают это в особых машинах – детандерах. Принцип работы детандера прост. Воздуху, сжатому в компрессоре до 200 – 250 атмосфер, дают быстро расширяться. Расширение вызывает потерю энергии, газ охлаждается. Для более глубокого охлаждения газ заставляют совершать дополнительную работу – двигать поршень машины. Сжатие и охлаждение повторяют несколько раз, пока температура воздуха не снизится до минус 192 градусов и он не превратится в жидкость, напоминающую воду.

Кислород из этой «воды» получают перегонкой, используя различие в температурах кипения кислорода (минус 183 градуса) и азота (минус 196 градусов). Азот «кипит» при более низкой температуре и потому испаряется раньше. Но при этом уходит и немало кислорода. Если пустить процесс на самотёк, в испарившемся азоте будет много кислорода, а оставшийся кислород сильно «засорится» азотом.

Чтобы избежать этого, уходящий газ снова и снова пропускают над жидким воздухом, температура которого – минус 192 градуса – для азота не страшна, он не сгущается. А кислород вновь превращается в жидкость. Постепенно в испарившемся газе остаётся один азот, в жидкости – один кислород.

Главный недостаток этого способа – работа при высоких давлениях. Долго его не удавалось преодолеть. Только в 1938 году советский учёный академик П.Л. Капица создал установку нового типа. Поршневые механизмы компрессора и детандера он заменил турбинными. Турбодетандер Капицы имеет небольшие размеры и работает при давлении всего в 5 – 6 атмосфер.

Интересно, что попытки создать турбодетандер предпринимались раньше. И неизменно кончались неудачей. Изобретатели исходили из бесспорного, казалось бы, факта: воздух – это газ.

Капица был первым, кто в этом усомнился. Он провёл опыты и доказал, что воздух – при высоком давлении и сверхнизкой температуре – гораздо больше похож на жидкость. А жидкостные турбины конструируют совсем не так, как газовые…

В современных установках расход энергии минимальный: примерно 0, 5 киловатта на каждый кубометр газа. И производительность их огромна – до 40 тысяч кубических метров кислорода в час.

Вполне достаточно. Во всяком случае – для оксивентиляции. Трёх таких установок хватило бы, чтобы в течение месяца привести в состояние апноэ всё население Земли. С изобретением нового способа получения кислорода можно было не торопиться.

Мы так и сделали. Тем более, что забот нам хватало.

Глава 6
ПЕРВЫЕ В МИРЕ

«ВОЗДУХ, КАКОЙ МЫ ЗАСЛУЖИЛИ…»

В этот день мы получили авторское свидетельство. Первое в нашей жизни. Первое, что мы вообще видели. У Д.Д. были авторские свидетельства, но просить, чтобы он показал, не хотелось. Не сговариваясь, мы решили: либо мы увидим своё собственное авторское свидетельство, либо совсем не увидим. Живут же люди и без авторских…

Почту принесли к концу дня. Смолин вскрыл конверт и позвал негромко, но так, что все услышали:

– Гена, Володя!

Мы подошли. На столе, поблёскивая свежей зелёной краской, лежали авторские свидетельства. Авторские поступали в Отдел довольно часто. Но каждый раз – это одна из традиций, установленных Смолиным, – получение свидетельства становилось событием, праздником.

А тут особые обстоятельства. Изобретатели – свои, выросли в Отделе. Предложение было подано в ноябре 1943 года. Нынче же на дворе ноябрь 1948 года. Прошло пять лет, и Отдел добился победы. Прежнее решение отменено, изобретение признано и удостоверено авторским свидетельством.

Постепенно все возвращаются к своим делам. Мы с Геной устраиваемся в уголке и получаем возможность наконец-то рассмотреть этот необычный документ. Обложка очень красивая: строгая рамка, герб СССР. Зелёная муаровая лента пересекает рамку. Большая резная печать. Гербовая печать Советского Союза.

«Настоящее авторское свидетельство выдано гражданам… на изобретение „Кислородный изолирующий прибор“ с приоритетом от 9 ноября 1943 года. Предложение зарегистрировано в Государственном реестре СССР. Действие авторского свидетельства распространяется на всю территорию Союза ССР».

Открываем обложку. Три страницы, отпечатанные на машинке, – краткое описание изобретения. Чертежи. А вот то, что нельзя читать без волнения, – предмет или формула изобретения. Это его суть, квинтэссенция. Фраза, разделённая на две части глубоким, как пропасть, словом «отличающийся».

Всё, что предшествует этому слову, известно технике. То, что идёт за ним, – совершенно новое. Его создали мы.

Странное чувство. Читаешь знакомое описание: оно твоё и не твоё. Мы умрём, а эти строчки будут жить и через тысячу лет. Они уже стали историей.

После такого события заинтересовать нас ещё чем-нибудь было нелегко. Вначале мы просто не обратили внимания на этого человека – мало ли кто заходит в Отдел. Ну, конечно, приезжий. Чтобы понять это, совсем не требовалось быть Шерлоком Холмсом. Только приезжий может в жаркий ноябрьский день щеголять в пальто с меховым воротником.

Смолин с особой сердечностью пожал ему руку – очевидно, знакомый из Москвы. А может, и начальство: незнакомец, во всяком случае, держался уверенно.

Нас это не касалось. Мы не работали, и магическое слово «начальник» для нас ровно ничего не значило. В соответствии с правилами геометрии ему, как и всякому человеку, требовалось доказать, что он действительно «фигура»…

Не думаю, чтобы приезжий догадался о нашей любви к геометрии. Однако теорему он доказал. И очень быстро – за каких-нибудь десять минут.

Скоро выяснилось, что он не начальство, а учёный. «Академик», – представлял его Смолин. «Член-корр», – буркнул тот. И в этом сокращённом «корр» и в том, что он не изрёк, а именно буркнул, мы почувствовали – он не любит титулов.

Во внешности его не было ничего «академического»: ни седых волос, ни ермолки. Он был молод – не старше сорока лет. И никакой «солидности». Быстрые движения, стремительная речь.

В первый момент казалось, что мысли его скачут, переходя с предмета на предмет. Не уследив за очередным «скачком», я решил, что мнение собеседника его не интересует. Но потом понял: как раз наоборот. Он настолько уверен в знаниях собеседника, что не хочет унижать его объяснениями.

Мне приходилось бывать на электростанциях. Ни шума, ни грохота, а воздух как будто дрожит от напряжения: Вокруг этого человека воздух тоже был особый, пропитанный бешеной энергией мысли.

За десять минут мы успели забыть об авторских свидетельствах, рассказать ему о наших работах, выслушать критику и понять, что имеем дело с человеком незаурядным. Он заведовал лабораторией в московском институте, у которого вместо названия был номер (в таких случаях, мы знали, не полагается задавать вопросов). Сюда он приехал испытывать новое оборудование. Очевидно, «оборудование» имело отношение к морю. Но и на этот счёт можно было только гадать.

Он сказал, что сейчас кислородом не занимается, «однако кто нынче не связан с кислородом». А о перекиси водорода слышал (мы быстро убедились, что «слышал» он больше, чем мы читали). Направление наших работ кажется ему интересным. «Перспективно, – сказал он. – Если не замкнётесь».

Я переспросил.

– Водолазные скафандры – для начала. Пора брать глубже («Маракотову бездну» читали?), выше (Циалковского знаете?) и шире, шире. Кислород не только медицина, это и промышленность.

Он процитировал Циолковского: «Самая, по-видимому, невозможная, нетерпимая вещь – отсутствие воздуха, или атмосферы». Напомнил слова знаменитого «Мемуара» Лавуазье: «Направляя посредством мехов струю воздуха на зажжённые уголья, мы вносим три четверти вредного или по меньшей мере бесполезного флюида на одну часть действительно полезного – следовательно, можно было бы значительно усилить действие огня, если бы оказалось возможным поддерживать горение посредством чистого воздуха» (то есть кислорода, конечно).

– Жизнь, идущая вчетверо медленнее, чем могла бы, – вот всё, что он добавил от себя.

И я увидел мир другими глазами. Первобытные костры, горящие в четверть силы. Ленивое пламя доменных печей. Вялый огонь в цилиндрах двигателей. Черепашье движение атомов и молекул, именуемое горением…

А где-то была другая жизнь. Бешено полыхали вулканы огня. Гремели взрывы. Всё неслось, крутилось, сверкало в яростных каскадах искр. Было что-то необыкновенно стремительное, яркое, праздничное в этом царстве бушующего пламени. Как будто мир нёсся вперёд на крыльях зари.

Я поймал взгляд Гены. Глаза у него серые. Но теперь они потемнели, стали почти чёрными. И в самой их глубине прыгали, метались золотые искры.

– Может, вы философы-моралисты? – резко рассмеявшись, бросил приезжий.

Это было нелегко, но я вспомнил. Он имел в виду слова Джозефа Пристли: «Моралист-философ скажет, что бог нам дал такой воздух, какой мы, люди, заслужили».

Когда я процитировал их на память, он нисколько не удивился. Знания, умение работать его вообще не удивляли. Это было естественно и понятно. Вот безделье и нежелание знать его действительно поразили бы. Как, скажем, людоедство.

– Я думаю, люди заслужили лучший, – заметил он. – Бог ввёл в воздух азот. Человек может его убрать. Так-то… А перекись – дело перспективное. Работайте.