Что день грядущий нам готовил? - Пол Майло

Русские, стремясь выиграть холодную войну по всем статьям, тоже не чурались подобных идей. В 1960–1980-е годы они строили планы создать огромный запас воды в Центральной Азии, перенаправив стоки Оби и Иртыша (гипотетически — также Енисея и даже Лены) из Северного Ледовитого океана на юг, к Аралу. Вода из каналов отчасти помогла бы расширить море, улучшая климат, а главным образом пошла бы в засушливые степи и полупустыни, увеличив площадь сельскохозяйственных угодий на 25 миллионов гектаров. Но мало того что Советский Союз не достиг этой цели — его усилия напоить пески в других местах сотворили по факту нечто обратное замыслам. Из-за нерационального отвода южных рек в оросительные системы Аральское море к нашим дням высохло на девять десятых, превратившись в гиблую пустошь, над которой ветры носят ядовитую соль.

Сегодня планы рукотворных морей кажутся амбициозными до безумия, но они хотя бы имели отдаленный прообраз: в начале XX века на юге Калифорнии в результате прорыва сразу нескольких дамб и затопления бывших соляных шахт возникло Солтон-Си, ныне самое большое озеро в этом штате. Встречались, однако, совсем уже экстравагантные идеи превзойти природу — например, создав искусственный вулкан.

В середине 1960-х физик Денеш Габор предложил пробить до уровня магмы земную кору на Огненной Земле или в другой вулканической области, где этот слой близок к поверхности. Когда электробуры достигнут нужной глубины, в скважину закачают водно-воздушную смесь. Та, превратившись в плотный пар при соприкосновении с раскаленной магмой, вынесет наверх частицы металлических руд, которые после осаждения и просушки станут вывозить самосвалами. Этот метод мог бы послужить неисчерпаемым источником, например, почти чистого химически железа (оно, как думали в то время, будет редкостью в наш век, если только не появятся новые горнодобывающие технологии). Но прожект не добрался и до расчетной стадии; даже самые честолюбивые инженеры не могли не понять: любая попытка «перевести в ручной режим» крышку природного котла, где бушуют триллионы тонн лавы, добром не кончится.

Чтобы окончательно убедиться, к чему приводит необузданная гордыня перед лицом природы, всмотримся в рукотворные обстоятельства новоорлеанской трагедии 2005 года. Ураган «Катрина» стал не только почти небывалым в истории США стихийным бедствием, сравнимым по размерам жертв и разрушений лишь с землетрясением в Сан-Франциско в начале XX века, но и жестоким уроком «экстремального природоведения». Армейский инженерный корпус годами трудился над системой дамб и каналов, которая регулировала сток в дельте Миссисипи, ускоряя движение гигантских водных масс подобно шлангу, выбрасывающему струю под давлением. В результате речные наносы — ил и другие осадки, вместо того чтобы откладываться в прибрежных низинах, смывались в океан. Это нарушило экологию береговых болот Луизианы, которые прежде служили защитой для полумиллионного города, создавая природный заслон от регулярно приходящих с Мексиканского залива ураганов с наводнениями.

Программа гидростроительства развернулась несколько десятков лет назад, когда инженерная мысль отличалась куда большим размахом и меньшей аккуратностью в обхождении с ландшафтами, до того складывавшимися естественным путем в течение тысячелетий. Сейчас, во всяком случае в странах развитой демократии, невозможно расчистить русло даже самой скромной речки без долголетних согласований, не говоря уже о проблемах с экологической общественностью и прочими озабоченными гражданами. Окажись сегодняшние защитники природы под рукой поколение назад, не одна «стройка века» попала бы под огонь.

Предсказание: Кусочек солнца при комнатной температуре

Для цепных реакций деления применяют в основном уран, элемент с наибольшим атомным весом из всех, что встречаются в природных условиях. Обратный процесс ядерного синтеза основан на слиянии атомных ядер водорода, самого легкого в периодической таблице (как сумеет вспомнить каждый, кому удавалось бодрствовать на школьных уроках химии). Расщепление атома — что при неуправляемом взрыве, что в мирном реакторе АЭС — высвобождает очень много энергии, но ядерный синтез дает ее просто чертову уйму. Атомная бомба, испытанная на японцах, по сравнению с водородной все равно что карнавальная хлопушка против динамитной шашки. Счастье, что хотя бы термоядерное оружие ни разу не применялось против людей.

Между двумя видами ядерных реакций есть и другое важное различие. Первые электростанции на атомном топливе появились примерно через десять лет после атомной бомбы. Но прошло без малого шестьдесят с тех пор, как человек испытал самый мощный вид вооружений, — а мы все еще не приблизились к постройке энергоблоков, работающих на управляемом термоядерном синтезе (УТС). Большинство ученых сегодня полагает, что это может осуществиться не раньше 2050 года — грубо говоря, через сто лет после первой искусственно вызванной термоядерной реакции.

Признаваться в таком даже как-то неловко, потому что УТС — действительно идеальный источник энергии. Водород, служащий топливом, — самый распространенный химический элемент во Вселенной, так что никто никогда не запретит поставлять его куда бы то ни было; в мире ядерного синтеза торговые картели вроде нефтяной ОПЕК просто останутся не у дел. Как заметил в 1968 году один ученый из тогдашней Комиссии по атомной энергии США, этот источник «мог бы снабжать всю Землю по существующим нормам энергопотребления в течение 20 миллионов лет». УТС вдобавок так же чист экологически, как энергия Солнца или любого из возобновляемых источников: при синтезе, в отличие от расщепления, радиоактивных отходов не бывает. Единственный продукт превращения атомов — инертный гелий, тот самый газ, которым надувают детские шарики.

Термоядерный синтез непрерывно происходит в природе — в недрах Солнца и всех неостывших звезд. Эти небесные тела формировались из небольших скоплений газа и пыли, постепенно увеличивавшихся благодаря силе притяжения. Одновременно растет давление в центре шарообразной массы, пока атомы водорода не начнут «слипаться», выделяя тепловую энергию, которую мы зрительно воспринимаем как свет. Так зажигаются звезды.

После взрыва в 1952 году первой водородной бомбы по прозванию «Айви Майк» об этом источнике долго рассуждали с великим энтузиазмом. Три года спустя на международной конференции в Женеве с оптимистично обозначенной темой — «по использованию атомной энергии в мирных целях» — ведущий одного из симпозиумов, индийский физик-ядерщик Хоми Джехангир Бхабха предсказал, что к 1975 году энергию начнут получать путем ядерного синтеза легких элементов. Такую возможность восприняли всерьез и за пределами научного сообщества. Биржевые спекулянты даже взвинтили на всякий случай цены на литий — легкий металл, который тоже можно использовать для УТС. Другой ученый, Ричард Пост, сообщил в 1966 году журналу «Сайентифик американ»: «Не приходится сомневаться — синтез будет осуществлен». Айзек Азимов в двадцать пятую годовщину бомбардировок Хиросимы и Нагасаки предположил, что термоядерные реакторы будут построены примерно к 1992 году.

Исследование, выполненное в 1964 году корпорацией РЭНД по итогам опроса ведущих ученых, определило 75-процентную вероятность появления энергостанций УТС к 2010 году. В целом методология этого опроса подтвердила свою надежность: многие другие события были в нем предсказаны совершенно точно. Например, большинство респондентов высоко оценили вероятность того, что в наше время психоактивные медицинские препараты войдут в широкий легальный обиход. Предугадать такое за десятилетия до фильма «Нация прозака» (2001)[22] было достаточно сложно.

Самая главная техническая проблема, во всяком случае в традиционных исследованиях УТС, — теплообмен: ядерный синтез легких элементов происходит при температуре в миллионы градусов. Значит, нужно его устроить так, чтобы термоядерное пламя не выжгло всё на много километров вокруг. По теории наилучший способ — поставить магнитную ловушку, как бы запирающую плазму в своем магнитном поле и изолирующую ее от реактора. Однако на практике создание такого рабочего механизма оказалось чересчур крепким орешком.

Именно здесь подтвердились сомнения Резерфорда: все испытанные системы удержания плазмы потребляли энергии гораздо больше, чем давал идущий в них процесс. Сама реакция получена — в этом смысле ученым вольно считать, что они на пороге прорыва, — но с точки зрения энергоснабжения результат пока нулевой. Можно было бы, конечно, еще прибавить мощности, но тогда откупорить шампанское по торжественному случаю будет уж точно некому.

Может статься, эти трудности удастся преодолеть обходным путем? Еще с 1920-х годов некоторые ученые теоретизировали по поводу так называемого холодного ядерного синтеза, когда реакция слияния легких атомов происходит с помощью химических катализаторов чуть ли не при комнатной температуре. В 1989-м исследователи Мартин Флейшман и Стэнли Понс вызвали фурор, сообщив, что получили такую реакцию в устройстве, мало отличающемся от обычного автомобильного аккумулятора. Но их коллеги быстро приглушили фанфары: повторить опыт с подтвержденным результатом не получилось ни у кого. И сегодня, хотя сама идея не отвергнута, экспериментаторы находятся там же, где и были в пятидесятые годы: обдумывают безопасные способы доставить на Землю маленький кусочек Солнца.