Паромасляные насосы не могут выбрасывать захваченный ими газ прямо в атмосферу. Выход высоковакуумных насосов подключается к насосам предварительного разрежения.
Источник протонов. Протоны, подлежащие ускорению, поступают из разрядной трубки (7). Здесь в дуговом разряде с атомов водорода «сдираются» электронные оболочки. Оголенные ядра собираются в узкий поток, который проходит предварительное ускорение. В советском ускорителе протоны, прежде чем попасть в кольцевую камеру, предварительно ускоряются до энергии в 9 млн. электрон-вольт в высокочастотной линейной системе, обозначенной на рисунке цифрой (8). По вводному устройству — криволинейной трубе (10) — протоны, прошедшие предварительное ускорение, впрыскиваются в кольцевую камеру.
«Высокочастотный цех» вырабатывает напряжение, ускоряющее протоны при каждом их обороте. Генератор (4) получает питание от группы вентилей (5). В отличие от обычных радиовещательных передатчиков, у которых частота сохраняется постоянной во время работы, ускорительный генератор в течение одного цикла ускорения должен изменить свою частоту более чем в 10 раз.
Когда ионы только входят в кольцевую камеру, их скорость мала и частота ускоряющего напряжения обычно меньше одного мегагерца. К концу периода ускорения частота должна достигнуть нескольких мегагерц.
За время ускорения до максимальной энергии каждый протон успевает сделать несколько миллионов оборотов по орбите длиною в несколько сотен метров. За каждый оборот протоны наращивают свою энергию примерно на тысячу электрон-вольт.
Путь, проходимый протонами за каждый цикл ускорения, составляет около миллиона километров.
Описанный физический прибор занимает площадь не меньшую, чем территория крупного машиностроительного завода.
Десятки физиков, а также рабочих и инженеров различных специальностей обслуживают этот физический прибор. Этот прибор ускоряет протоны до миллиардов электрон-вольт. Но ученые уже работают над тем, чтобы овладеть еще более высокими энергиями. Каковы же будут эти сверхмощные ускорители? Можно одно сказать: техника не пойдет по пути простого увеличения размеров современных приборов.
В XVII веке в Версале, резиденции французского короля Людовика XIV, была построена насосная станция для приведения в действие фонтанов в парке. Она считалась в то время величайшим инженерным сооружением, одним из чудес мира. Версальская насосная станция занимала площадь в несколько гектаров, коромысла насосов были сделаны из вековых сосен. И вся эта громоздкая машинерия развивала мощность менее 100 квт — меньше, чем средних размеров насос на современной пожарной машине.
Быть может, так же громоздко и неуклюже будут выглядеть по сравнению с физическими приборами будущего наши современные самые грандиозные приборы.
* * *
АВТОМАТЫ БОБЫ БЕЛОРУЧКИНА
Текст Б. Привалова Рис. Ю. Черепанова
Увидев на выставке «Юный техник» портрет Васи Дотошкина, Боба Белоручкин чуть не умер от зависти.
— Подумаешь! — возмутился он, глядя на портрет Дотошкина. — Изобретатель нашелся! А порох все равно не ты выдумал. Мы тебе нос утрем!
— Угу, — неуверенно согласился Верхоглядкин и еще более неуверенно добавил: — Чем мы хуже?
— Пошли изобретать! — воскликнул Боба. (См. стр. 15.)
* * *
КРОССВОРД В РИСУНКАХ
СОГЛАСЕН ЛИ ТЫ С ТЕМ, ЧТО…
1. Водяной пар имеет вид белых клубов.
2. Втыкая швейную иглу, можно развить давление в 1 000 атм.
3. Большие скорости движения вызывают перегрузки в организме.
4. Теплотворная способность динамита меньше, чем теплотворная способность керосина.
5. Сифон может действовать в пустоте.
6. Холодная вода быстрее гасит огонь, чем кипяток.
7. Колориметром измеряют количество теплоты.
8. Кулон — это единица электрической емкости.
* * *
В поисках идеи Верхоглядкин углубился в чтение научно-фантастических романов.
Боба Белоручкин был сторонником другого метода. Главное, считал он, это положить холодный компресс на голову (так всегда думает папа), грелку — на печень (так решает сложные семейные проблемы мама) и завести патефон (так готовит уроки старшая сестра).
Теперь остается мелочь: лечь на диван и покорно ждать, когда голову посетит гениальная мысль. (См. стр. 19)
E = mc2 — формула полета к звездам
Беседа с доктором технических наук К. СТАНЮКОВИЧЕМ
Странное существо перевело взгляд вверх. На его глубоко спрятанные под огромными надбровными дугами глаза лег слабый отблеск далекой мерцающей звездочки. В этот момент там, в огненном вихре звезды, родился и скользнул в пространство «кусочек света» — фотон.
Тянулась минута, другая; прошел час, месяц, год, летели столетия, тысячелетия, летел во вселенной луч света… И вот, наконец, луч достиг Земли. Его встретил широкий объектив телескопа, к окуляру которого приник потомок того странного существа.
Таковы звездные расстояния. Неужели они непреодолимы для человека?
Астрофизики давно уже пришли к выводу, что многие из звезд имеют, подобно Солнцу, свои планетные системы. Но узнать более подробно, что представляют собой эти планеты (которых, понятно, нельзя увидеть), каково их строение, есть ли на них жизнь невозможно с Земли. Только полет в окрестности ближайших к нам звезд поможет выяснить эти вопросы.
«Как будут люди в будущем совершать такие полеты? Каким средством передвижения придется им воспользоваться?»— с этими, а также с рядом других вопросов редакция обратилась к доктору технических наук профессору К. П. Станюковичу.
* * *
Вопрос. Скажите, профессор, можно ли использовать обычную ракету для полета к звездам?
Ответ. За последние 20–30 лет человечество, преодолевая величайшие трудности, научилось поднимать на высоту около 400 км жидкостные составные ракеты. Однако пока скорость таких ракет слишком мала — не более 3 км сек. Даже для запуска искусственного спутника необходимо иметь скорость 8 км сек. Она может быть достигнута с помощью составных ракет, последовательно включающих свои двигатели, — так называемых многоступенчатых ракет, причем для трехступенчатой ракеты скорость 8 км сек является, очевидно, пределом.
Многоступенчатые жидкостные ракеты позволят осуществить только первый шаг в овладении космосом. Видимо, на таких ракетах будут предприняты полеты на Луну, может быть на Марс и Венеру. Достижение более далеких планет, а тем более звезд, уже будет чрезвычайно затруднительным.
Вопрос. Может быть, осуществить полет к звездам позволит атомный ракетный двигатель?
Ответ. Атомная ракета сможет развить скорость уже в несколько десятков километров в секунду, но вряд ли в несколько сотен километров в секунду. Почему?
Я полагаю, что использовать продукты деления атомных ядер в обычной атомной ракете будет невозможно. Ведь толчок, или, как говорят, количество движения, которое получает ракета, зависит не только от скорости выбрасывания газов из ее сопла, но и от количества, от массы этих газов. Это можно сравнить с ударом молотка: сила удара зависит не только от скорости, с какой падает молоток, но и от веса молотка.
Увеличить массу выбрасываемого вещества можно, если нагревать в ядерном реакторе какой-либо газ или металл. Потом этот нагретый газ или пары металла расширятся в сопле и с огромной скоростью вылетят из ракеты. Ракета получит сильный толчок.
Однако и здесь нас подстерегает опасность: для создания очень большой скорости выброса газов надо нагреть их слишком сильно, чего не выдержат части ракеты. При температурах, которые выдержат и стенки и сопло ракеты очевидно, можно добиться скорости выброса газов 8-10, может быть 15 км в секунду. А это уже позволит слетать и на внешние планеты Солнечной системы.
Сравнительно недавно, во времена Циолковского, Обберта, Годдорта, полет на Луну казался большинству людей фантазией. Теперь мы видим, что недалеко время свершения этой смелой фантазии. Однако к звездам, даже на атомной ракете мыслимой сегодня конструкции не улетишь!
Вопрос. Мы слыхали, профессор, что для полета к звездам ученые предполагают использовать фотонную ракету. Что это за ракета?
Ответ. Вы видите сами, что ни обычная, ни атомная ракета не способны унести человека к далеким мирам. Их скорости слишком малы. Даже летя со скоростью 100 км/сек, мы долетим до ближайшей к солнечной системе звезды Альфа из созвездия Центавра только за 10 тыс лет. Долговато!
