А как было бы хорошо, если бы эту замечательную, простую идею можно было бы осуществить! Попробуем представить себе, о чем мечтали изобретатели во времена Александра Пафнутьевича, когда электротехника только зарождалась, а электрическое освещение было недоступной роскошью.
...Длинный зимний вечер. Топится печь, и слышно, как весело потрескивают горящие дрова. Что это за свет озаряет уютную комнату? Почему такой яркий, немигающий? Особая, усовершенствованная керосиновая лампа? Хозяин с гордостью поясняет, что свет электрический.
- Откуда? Каким образом? Неужели у вас в подвале стоит гальваническая батарея? Вы рискнули пойти на такие расходы?! - поражаются гости.
Тут надо пояснить, что во времена Александра Пафнутьевича многие изобретатели пытались разрешить проблему электрического освещения также с помощью гальванических батарей, тех самых, что теперь применяются только карманных электрических фонариках, батарейных радиоприемниках и в устаревших телефонных аппаратах. Гальванические батареи - очень дорогой источник электроэнергии. Электричество в них получается за счет расходования такого ценного металла, как цинк, а срок жизни работающей батареи ограничен небольшим количеством часов.
-Никакой гальванической батареи у меня нет! И паровой электростанции также! - с гордостью объясняет хозяин квартиры. - Извольте убедиться... Вот к этой печке, которая, как вы видите, сейчас топится, приспособлено очень простое устройство... Прошу полюбоваться! Называется - термобатарея. Тут электричество получается за счет тепла. Никаких расходов на освещение! Ведь печь, согласитесь сами, все равно надо топить!
Мечты электротехников нашего времени выглядят несколько иначе.
...Вот мощная термоэлектрическая электростанция, дающая электроэнергию промышленным предприятиям, городам, колхозам. В ее светлых и просторных залах уже не видно огромных паровых котлов, сложных и дорогостоящих машин. Каменный уголь, торф и дрова загружаются тут в маленькие топки специальных термобатарей, простых, занимающих мало места и несложных даже на вид.
Тишина царит в залах термоэлектрической станции. Тут нет быстро мелькающих шатунов паровых машин, нет колес, своими массивными спицами рассекаюших воздух, не хлопают приводные ремни, не слышно грозного гудения паровой турбины, колесо которой вращается с такой скоростью, что если бы оно каким-то образом вырвалось из турбины и покатилось по земле, не снижая скорости, то донеслось бы из Москвы в Ленинград за какие-нибудь три-четыре часа...
Только глухое гудение могучего пламени, бушующего в топках, приглушенное толстыми стенами термобатарей, чуть слышится в залах этой замечательной фабрики электроэнергии.
Выйдем с вами во двор и осмотрим подсобные помещения, полагающиеся каждой электростанции. Почему мы не видим больших бункеров, куда засыпается топливо? Почему нет широких навесов и вместительных складов, где обычно хранятся запасы угля, дров или торфа? Ведь электростанция, которую мы сейчас осматриваем, вырабатывает огромное количество электроэнергии.
Ответ на этот вопрос очень простой: тут термоэлектрическая станция. Она расходует топливо экономно, почти в пять-шесть раз меньше, чем обычная, при той же выработке электроэнергии. Здесь установлены такие термоэлементы, которые большую часть тепловой энерии, заключенной в топливе, превращают в электричество.
Покинув термоэлектростанцию, мы садимся с вами в красивую, обтекаемой формы автомашину. Почему не слышно, как шофер заводит мотор, нажимая на педаль стартера? Оказывается, что в этой машине нет бензинового мотора. Это термоавтомобиль. В топке небольшой термобатареи, скрытой под капотом машины, горит нефть, распыляемая форсункой. Электричество, вырабатываемое термобатареей, приводит в движение небольшие электромоторы, соединенные с колесами.
Шоссе, по которому почти бесшумно катит наш термоавтомобиль, пересекает железная дорога. Мимо нас мчится термоэлектрический паровоз. Над нашими головами проносится термоэлектрический самолет.
Да, многие машины и устройства совершенно преобразились бы, если бы удалось решить проблему прямого и экономного преобразования тепловой энергии в электрическую...
Что это виднеется справа от дороги? Для чего на ровной площадке установлены огромные зеркала?
Какие великаны должны в них смотреться? Нет, эти зеркала не для великанов. В них отражается солнечный свет сотни "зайчиков" от этих зеркал ложатся на специальное термоэлектрическое устройство и нагревают его. Это - солнечная электростанция. Тут световая и тепловая энергия солнца при помощи термоэлементов непосредственно и просто превращается в самую удобную для людей энергию - в электричество.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Если разобраться в записях Александра Пафнутьевича, тех, что недавно попали в руки его правнука, студента энергопромышленного института Сергея Синявина, то даже, несмотря на недостающие страницы, нам станет ясно, что покойный очень много работал именно над проблемой термоэлектричества.
Александр Пафнутьевич жил и работал в то время, когда совсем недавно зародившаяся электротехника, как говорится, еще становилась на ноги. Электрическое освещение казалось многим сказочным чудом, а обыкновенный выключатель, позболяющий зажигать и гасить сразу несколько лампочек, -поразительным, почти фантастическим приспособлением. Что же касается теоретических знаний об электричестве, то в те времена еще только формировались подлинно научные взгляды, объясняющие это замечательное явление природы.
В стенах Московского университета, на глазах Александра Пафнутьевича, работал тогда знаменитый русский физик Александр Григорьевич Столетов. Быть может, скромному лаборанту приходилось принимать участие в замечательных опытах Столетова, при помощи которых ученый удивил весь мир, перекинув прочный мост между такими явлениями, как свет и электричество. Вероятно, Александр Пафнутьевич не раз присутствовал в маленькой, хорошо затемненной комнате и с волнением следил за стрелкой электроизмерительного прибора, присоединенного к несложной лабораторной установке Столетова.
Многим казалось тогда удивительным, что электрический ток может проходить прямо по воздуху, между металлической пластинкой и решеткой, как только на них упадет мощный луч света. Но стрелка электроизмерительного прибора безотказно и тотчас же сигнализировала о появлении тока, лишь только вспыхивал свет. Это устройство было первым в мире фотоэлементом "электрическим глазом", благодаря которому стало возможным впоследствии изобретение звукового кино, телевидения, сложных самоуправляемых электрических автоматов, счетчиков и браковщиков готовых изделий, передвигающихся по ленте конвейера, надежных аппаратов для измерения силы света и многих других замечательных устройств.
Вместе со Столетовым в университете работал Иван Филиппович Усагин, изобретатель первого в мире трансформатора, позволяющего преобразовывать напряжение электрического тока. Очень возможно, что Александру Пафнутьевичу приходилось даже помогать Ивану Филипповичу и они вдвоем наматывали толстую изолированную проволоку на покрытую ржавчиной пачку железных пластин.
Все это могло быть, конечно. Но нам совершенно достоверно известно лишь следующее:
Имея перед глазами такие замечательные примеры, как работы Столетова и Усагина, Александр Пафнутьевич, будучи безусловно человеком одаренным, решил и сам испробовать свои силы.
В обнаруженных записях, над которыми Александр Пафнутьевич работал, по-видимому, дома, сразу после выхода из больницы и незадолго до своей кончины, рассказывалось о многочисленных опытах, проделанных покойным лаборантом ради изобретения совершенно нового типа термоэлемента.
Отличительной чертой его смелых исследований было то, что он оставил в покое уже основательно изученные сочетания разных металлов, над чем так долго и тщетно бились многие изобретатели термоэлементов, и принялся испытывать различные окиси металлов и соли. Все эти вещества, как известно, плохо проводят электричество, значительно хуже, чем металлы, почему и, названы были издавна полупроводниками. Казалось бы, какой смысл делать термобатарею из материала, плохо проводящего электричество? Как будет протекать ток через такую батарею? Какое сопротивление встретит ток на своем пути?
Но Александр Пафнутьевич упорно шел своим путем. В числе объектов его исследований были, например, перекись марганца, окислы магния, сернокислые соединения свинца, окись меди и многие другие химические соединения. Из перечисленных материалов он прессовал длинные столбики или вырезал их из природных кристаллов, а затем собирал свои термобатареи, пользуясь для соединения столбиков проволокой из различных металлов. В записях говорится, что Александру Пафнутьевичу удалось получить более высокие электрические напряжения, чем давали самые лучшие, уже известные термоэлементы только из металлических проволок. Однако и эти электрические напряжения были явно недостаточными, чтобы воспользоваться новыми термоэлементами для практических целей.
Но вот - если верить записям - случилось чудо... Наступил момент, когда опытная термобатарея из сернистого свинца и железной проволоки вдруг заработала не так, как обычно, а во много раз лучше. Если только безоговорочно и полностью верить записям Александра Пафнутьевича, то приводимый им факт говорил ясно о том, что проблема прямого и экономного преобразования тепловой энергии в электрическую была решена Александром Пафнутьевичем полностью.
Вот почему крайне обидно, что какой-то странный шум, донесшийся из соседнего помещения, заставил Александра Пафнутьевича прервать свои замечательные опыты. И очень жаль, что не хватает следующих страниц, в которых, быть может, говорится о том, что произошло с изобретателем в соседней комнате.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ Странный шум помогает опыту
Студентам Сергею Синявину и Николаю Карцеву не пришлось затрачивать слишком много усилий, чтобы быстро воспроизвести опыт Александра Пафнутьевича.
Николай знал, что подходящие для опыта палочки из прессованного сернистого свинца имеются в готовом виде - Валяются без дела в шкафу химической лаборатории. Кроме них, для опыта требовались сущие пустяки: мягкая железная проволока, хорошие плоскогубцы, напильники, спиртовая горелка и электроизмерительный прибор. Работа закипела быстро. Студенты начали прикреплять железную проволоку к концам матово-серебристых столбиков. Затем образовавшуюся длинную цепочку из палочек и проволок разрезали на части и свернули в кольца. Кольца складывались одно на другое и скреплялись между собой при помощи асбестового шнура изоляции, не боящейся высокой температуры. Все устройство, укрепленное на лабораторном штативе, стало напоминать по своему внешнему виду ежика: у него ва все стороны торчали, словно иголки, острые концы обрезанных проволок.
Николай Карцев явно сомневался в том, что эта устройство поможет решить вековую проблему электратехники - проблему прямого и экономного преобразавания тепловой энергии в электрическую, но тем не менее без возражений взялся помочь своему товарищу.
Этот добродушный юноша, коренастый и черноволосый, с таким цветом лица, что всегда казалось, будто бы он только что загорал на солнце, никому не мог отказать в просьбе, если только она была хоть как-нибудь выполнима.
Во время перерыва, который студенты устроили себе незадолго до испытания почти готовой термобатареи, Николай не поленился зайти в институтскую библиотеку, чтобы порыться там в специальных книгах и журналах. Он любил точность, строгую систему в любом деле и не мог понять, как это Сергей не удосужился заглянуть в библиотеку, прежде чем приступить к опытам.
В результате, как только студенты снова встретились в лабораторной комнате, между ними Возник не слишком приятный разговор.
- Мы, кажется, занимаемся детскими игрушками, Сережа! - добродушно улыбаясь, провозгласил Николай. - Ведь наши ученые уже давно интересуются термобатареями из полупроводников - в частности, из сернистого свинца. Научные споры идут! Один академик доказывает, что полупроводникам принадлежит огромное будущее и можно будет построить батарею с коэффициентом в три и четыре процента. Другие возражают. Идет напряженная теоретическая и, опытная работа. А мы с тобой? Хотим подкрутить проволоку к сернистому свинцу без всякой, так сказать, теоретической основы и получить сто процентов полезного действия. Смаху решить мировую проблему!
- Подожди... Коля... Что ты говоришь?
- А то, что ты слышишь! - продолжал Николай, усаживаясь на стул. Сочетание сернистого свинца и железа, как термоэлектрическая пара, давно изучается. С его помощью никаких "особых и необыкновенных" результатов, переворачивающих мировую электротехнику, так, сразу, не получишь. Твой прадедушка действительно в чем-то ошибся. И тебя, грешного, ввел в заблуждение... Да подожди, ты не огорчайся особенно! Тебе же и Виктор Николаевич то же самое говорил, так ты бы тогда и огорчался...
- А это мы еще посмотрим! - возразил Сергей, взволнованно расхаживая по комнате. - Все ошибаются! И мой прадедушка мог ошибиться, и автор того, что ты читал, тоже не святой...
- Да ты не волнуйся! Еще ничего не потеряно. Термобатарея почти готова. Скоро приступим к испытаниям... Убедишься сам. Только должен честно тебя предупредить, что я лично ни в какие такие "особые" результаты не верю. Хоть сердись, хоть не сердись...
...Студенты молча приступили к работе.
Дела оказалось намного больше, чем предполагали вначале. По настоянию Сергея, заметившего какую-то неточность, пришлось почти заново перемонтировать чуть ли не всю термобатарею. Николай выполнял все безропотно и очень добросовестно. Ему казалось, что именно так должен поступать настоящий товарищ.
Наконец все было готово, и светло-голубое пламя спиртовой горелки начало лизать дно цилиндра-ежика - только что собранной термобатареи.
Оба студента сразу же впились глазами в черную стрелку электроизмерительного прибора, к которому была присоединена исследуемая установка.
В комнате с высокими окнами, заставленной лабораторными столами, воцарилась напряженная тишина.
- Кажется, начинает двигаться... - с трудом сдерживая волнение, произнес Сергей.
- Это ты просто трясешь стол. Не облокачивайся на него так! - заметил Николай.
Однако уже через несколько минут оба экспериментатора увидели, как стрелка медленно поползла по шкале. Термобатарея начала вырабатывать электрический ток...