Горизонты науки и техники - Бестужев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Вместе с тем использование и расходование энергии в дополнение к многим старым проблемам создали массу новых. Ядерную энергию можно использовать и как оружие массового уничтожения, и для мирных, созидательных целей. Уголь, питавший железные дороги и обеспечивший освоение Запада в США, сегодня стал причиной физической и экономической гибели Аппа-лачского угледобывающего района. Работающий на нефтепродуктах автомобиль, который способствовал небывалому промышленному подъему в первой половине XX столетия, сейчас заражает наши города удушливыми испарениями. Неравномерность распределения источников энергии в различных частях земного шара усложняет многие проблемы, стоящие перед человечеством.
Предсказание будущего расхода энергии затруднено многими неопределенностями. Например, наступление века вычислительных машин предвещало значительное увеличение потребляемой энергии на питание и воздушное охлаждение тысяч электронных ламп, однако переход на транзисторы снизил эту предполагаемую потребность. Но, поскольку в.век вычислительных машин общество будет в основном городским, что связано с избыточным потреблением электроэнергии,* мы без всякого риска можем предполагать последующее возрастание потребляемой энергии.
При составлении прогнозов по энергетике целесообразно рассмотреть как социальные, так и технологические аспекты. Наука не всегда опережает технологию. Например, с научной точки зрения мы очень мало знаем о химической кинетике реакций углеводородов с воздухом, хотя автомобильные двигатели внутреннего
127
сгорания работают вполне удовлетворительно. Неудачи Джеймса Уатта с его первыми паровыми машинами показывают, какое важное значение имеет уровень технологии; Уатту нужны были не таблицы для пара и не мольеровские диаграммы энтропии и энтальпии, а простое оборудование — сверлильный станок, позволивший изготовить неискривлеиные, качественные цилиндры для поршневого двигателя. Сто лет спустя шлифовальные станки для обработки внутренних поверхностей цилиндров были крайне необходимым оборудованием для создания двигателей внутреннего сгорания.
Даже то, что возможно с научной точки зрения и технически осуществимо, не обязательно сразу находит применение. Катодно-лучевые трубки были известны приблизительно с 1870 года, но тогда в них еще не ощущали потребности, так как обществу в гораздо большей степени были нужны другие электрические устройства: электродвигатели, электрогенераторы и электроосвещение. Почему общество уделяло внимание двигателям и электродуговому освещению? В основном потому, что эти устройства были необходимы для широкой индустриализации. Следовательно, из того, что осуществимо с научной точки зрения, в производство идет лишь необходимое обществу.
На протяжении текущего и следующего столетий мы еще не почувствуем недостатка в топливе. Однако при любых оценках на более длительный период нуяшо проводить грань между приходящими в истощение и неисчерпаемыми источниками энергии: запасы угля и нефти иссякают, в то время как солнечная энергия неистощима. Мы не можем точно определить запасы топлива на Земле, но в наших силах дать квалифицированную оценку этих запасов. Ожидаемая потребность в энергии превышает все известные нам запасы разведанных источников газообразного и жидкого топлива, но она намного меньше оцениваемых суммарных ресурсов.
К громадным запасам топливных ископаемых и расщепляющихся элементов (запасы урана и тория в земной коре могут обеспечить человечество энергией на протяжении 3,3 млрд. лет при ежегодном потреблении 3, 78 .1018 ккал) следует добавить также источники энергии, практически неисчерпаемые по своей природе, но сравнительно мало используемые в настоящее время.
128
Гидравлическая мощность рек Соединенных Штатов оценивается в 134 млн. кет. Мощность приливов и отливов, очень редко используемая в настоящее время, составляет для земного шара 1100 млн. кет. Еще одним источником, кроме Голландии и отдельных хозяйств, мало где используемым, является энергия ветра, оцениваемая в 20 ООО млн. кет. Ценным источником энергии может оказаться и температурный перепад между земной корой л океаном, хотя он вызывает только ограниченный интерес. По приближенным оценкам, этот источник позволит получить мощность около 1700 млн. кет, в то время как пять геотермических участков на территории США могут дать около 2,3 млн. кет.
Если удастся овладеть управляемой термоядерной реакцией синтеза, то прибавится еще один громадный потенциальный источник энергии: небольшое количество дейтерия, содержащегося в морской воде, может обеспечить человечество энергией на протяжении одного миллиарда лет даже при сравнительно высоком ежегодном потреблении — около 3,78 . 1018 ккал.
Вероятно, величайшим неисчерпаемым источником энергии является Солнце; поток солнечных лучей на квадратный метр поверхности эквивалентен 1,355 кет при семипроцентном сезонном колебании вследствие эллиптичности земной орбиты. Отсюда следует, что падающий на Землю поток солнечной энергии приблизительно равен 17•1O13 кет, но атмосферное поглощение значительно снижает поступающую на земную поверхность энергию. По приближенным оценкам, падающая на поверхность CIIIA^ солнечная энергия по крайней мере в 1000 раз превышает национальное потребление топливной и гидроэнергетической мощности. Существует мнение, что если собирать солнечную энергию только на поверхности, равной 2% общей площади США, то даже при коэффициенте полезного действия преобразующих электрических и тепловых устройств, равном 10%, этой энергии будет достаточно, чтобы в пять раз увеличить потребление энергии в стране.
