Сияющее кольцо планеты (тераформирование Земли)

Устранение угрозы войны, всеобщее и полное разоружение, основанное на мирном сосуществовании двух различных социальных систем, позволит осуществить некоторые из публикуемых нами проектов. Среди них особенно привлекателен и смел проект ленинградского математика и инженера М. Городского, присланный в редакцию еще 1 июня 1958 года. По некоторым соображениям мы решили начать раздел «Если бы люди всей земли...» с описания более доступных мировых проектов. Поэтому «общеземные» идеи инженера Городского не сразу были доведены до сведения наших читателей.

Ровно год спустя, в июне 1959 года, в редакцию поступил другой, почти аналогичный даже в деталях проект, подписанный инженером Черенковым. Отличие этого проекта от работы инженера Городского в том, что у Черепкова распыление пылевого облака осуществляется при помощи ракет-спутников; кроме того, наряду с отеплением северного полушария земного шара предусматривается одновременное усиление освещенности поверхности Земли.

Оба проекта являются в какой-то мере спорными. Например, может вызвать возражение реальность запуска ракет-снарядов при помощи центробежных устройств. В проекте Черепкова изменение условий освещенности земного шара и связанное с этим резкое изменение биологических условий могут оказаться роковыми для жизни растений и животных. Однако в ряде моментов эти проекты реальны и, безусловно, интересны. Редакция считает, что вызванные публикацией столкновения мнений и споры послужат на пользу «ищущей романтики и знаний» молодежи.

А холод Арктики и Антарктики, полярные ночи и убийственные морозы — это воспринимается как должное и неизбежное: высокие широты!

Однако и в средних широтах не все обстоит благополучно. Так, зона умеренного климата в южном полушарии покрыта океанами и поэтому непригодна для заселения. Из оставшихся участков суши с благоприятным климатом в северном полушарии 47% территории СССР, 60% территории Канады и 70% территории Аляски покрыты вечной мерзлотой и поэтому непригодны для интенсивного земледелия. Морозы зимой здесь достигают 50 и более градусов. А реки и прилегающие моря замерзают ежегодно на 6—9 месяцев. В это время они закрыты для транспорта и промышленного рыболовства.

Автор одного из проектов изменении климата Земли, М. ГОРОДСКИЙ, в 1929 году окончил математическое отделение Ленинградского университета, а в 1939 году - гидротехнический факультет Политехнического института. В эти годы им опубликовано несколько статей по вопросам гидротехники. Последние десять лет М. Городский работал на строительстве гидросооружений: Куйбышевской электростанции и Волго-Балтийского канала. Сейчас он работает математиком в одном иэ научно-исследовательских институтов Ленинграда.

— Что поделаешь, — говорят скептики, — мы даже не можем управлять погодой, где уж нам браться за изменение климата!

Подобные «трезвые» доводы не унимают «фантазеров», которые продолжают мечтать о перенесении московского климата в тундру, о круглогодичной навигации по Северному морскому пути, об освоении целинных земель, ныне занятых вечной мерзлотой.

Подсчеты показали, что для утепления климата Земли нужно дополнительное тепло — 20 килокалорий на 1 кв. см ее поверхности. Для огромного пространства, протянувшегося между 70-й и 80-й параллелями, количество килокалорий исчисляется гигантским числом. И чтобы получить это добавочное тепло, надо было бы использовать энергию электрических станций мощностью более 300 млрд. квт! А тогда запасов обычного топлива на земном шаре хватило бы всего на десятки лет, а ядерного — на столетия.

Здесь-то и приходится вспомнить о величайшем источнике тепловой и световой энергии — о солнечных лучах. Только одну двухмиллиардную долю этой энергии перехватывает Земля, а остальная часть рассеивается в космическом пространстве. Чтобы «потерянные» солнечные лучи использовать на Земле, необходимо выяснить, как их направить на нашу планету.

Прежде всего возникает идея зеркал, прикрепленных к искусственным спутникам Земли. Подобный проект предложил почти 30 лет тому назад Г. Оберт, но проект был признан практически невыполнимым и ныне забыт. Но та же задача может быть решена с помощью любой непрозрачной преграды.

Рассмотрим одну освещаемую Солнцем пылинку, летящую в межпланетном пространства вблизи Земли. Лучи, падающие на пылинку, частично отражаются от ее граней, частично в ней преломляются по различным направлениям. Энергия оставшейся части лучей поглощается пылинкой, преобразуется в тепло и затем уже в виде теплового излучения рассеивается в окружающем пространстве. Наконец лучи, проходящие вблизи пылинки, претерпевают дифракционное рассеивание. Полагая для простоты рассуждений, что пылинка равномерно рассеивает энергию падающего на нее солнечного луча по всем направлениям, легко определить коэффициент полезного действия (кпд) пылинки как передатчика солнечной энергии на Землю.

Кольцо Земли, как волчок, будет вращаться параллельно себе при движении Земли по орбите. Поэтому оно будет повернуто боком к Солнцу в дни равноденствий и плашмя в дни солнцестояний.

Подсчитано, что у пылинки, летящей над поверхностью Земли на высоте 2 тыс. км, кпд равен 0,175. Это несравнимо меньше кпд зеркал Г. Оберта. Но если брать тысячи, миллионы биллионов пылинок — целое пылевое облако, — этим можно свободно исправить подобный недостаток.

Чтобы забрать у Солнца энергию, нужную для отепления Земли, надо окружить планету пылевым кольцом. Искусственное кольцо должно долгое время проходить через полюсы, чтобы не было различия в скоростях движения (вращения) верхней и нижней границ кольца. Необходимо соблюсти и еще одно условие — предотвратить пересечение траекторий, то есть столкновение пылинок. Этого можно добиться при круговой орбите кольца.

Дополнительная энергия необходима летом в вегетационный период и зимой. Значит, кольцо надо расположить там, чтобы в дни солнцестояния оно поворачивалось к Солнцу «лицом», а в дни равноденствия — «ребром».

Форма кольца — круглая шайба с нижней границей на высоте 1 200 км от поверхности Земли и с верхней — на высоте 10 тыс. км.

Своеобразный строительный материал для необычного сооружения должен быть очень легким, пластичным и дешевым. Таким требованиям отвечает, например, металлический калий.

Допустим, что кольцо будет пропускать только 20% энергии падающих на него лучей, а остальные 80% рассеивать в окружающем пространстве. Это дает возможность приблизительно подсчитать необходимую густоту пыли, а затем и полный вес пылевого кольца — 1 750 тыс. т.

При строительстве столь гигантского объекта на помощь должны прийти искусственные спутники Земли. Для сооружения пылевого экрана нужно искусственные спутники загрузить калиевой пылью. Их необходимо снабдить дистанционными взрывателями, которые после выхода снарядов на заданную орбиту разорвут оболочки, а образовавшиеся пылевые облака автоматически войдут в кольцо.

Что касается стоимости кольца, то ее трудно точно определить. Но нет сомнения, что хотя сумма и будет значительной, она будет под силу человечеству, освобожденному от военных расходов.

Однако вопрос: нельзя ли сделать предполагаемый проект дешевле — вопрос существенный. Автор этих строк предлагает для разгона снарядов-спутников применить центробежное устройство. Отправной идеей для этого устройства может служить электродвигатель постоянного тока, нагруженный только силами трения между якорем — ротором и статором, то есть работающий «на разнос».

Якорь в таком устройстве надо сконструировать в виде кольца снарядов, скользящих по толстому слою смазки статора и соединенных подвижными муфтами. Оболочка снаряда может быть сделана из легкого дюралюминия, а в качестве смазки можно использовать жидкую углекислоту, обладающую необычайно низким коэффициентом трения. Она же обеспечит и охлаждение всего центробежного устройства.

Статор следует проектировать в виде лотка, покрытого герметичной крышкой с прикрепленными к ней электромагнитами и контактами-щетками.

После прохождения постоянного тока через контакты и якорь снаряды становятся токопроводящими элементами в магнитном поле, благодаря чему они получают разгонную силу и набирают необходимую скорость.

Чтобы выбросить в атмосферу снаряды, в головном из них надо поставить козырек с пороховым зарядом. Снаряды, описав эллиптическую траекторию, неизбежно должны упасть на Землю. Чтобы этого не произошло, им необходимо сообщить дополнительный импульс, для чего и предназначаются пороховые заряды, в результате взрыва снаряды изменяют свою траекторию на круговую, а выброшенные ими пылевые облака сталкиваются между собой и образуют кольцо.

Если работать будут пять центробежных устройств, то калиевое кольцо можно соорудить за четыре года.

Как же распределится поток дополнительной солнечной энергии, который кольцо отразит на Землю? Расчеты приводят нас к следующим выводам.

В дни равноденствия пылевое кольцо будет повернуто к Солнцу своим ребром; в эти дни Земля не получит дополнительной энергии.

Рис. Л. ТЕПЛОВА

Когда земное кольцо начнет светить...

В дни же солнцестояния калиевый экран расположится по отношению к падающим на него солнечным лучам под углом в 66 градусов 30 мин. Тогда мощность дополнительного излучения кольца, которая упадет на Землю, составит 22·10¹² квт, или 0,12 мощности солнечных лучей, непосредственно падающих на Землю.

Различие в климатах полярных и экваториальных стран объясняется главным образом различием в получении солнечной энергии зимой. Поэтому очень важно, что после сооружения пылевого кольца зимнее суммарное поступление энергии от Солнца и от кольца окажется для широт от 55° до 90° в обоих полушариях Земли практически постоянным.

Поступление энергии весной и осенью останется без существенного изменения, а летом энергии на указанных широтах будет поступать на 25—50° , больше, чем на экваторе. В целом же после сооружения пылевого кольца лето станет жарче, а зима теплее; причем три времени года: зима, весна и осень — почти не будут отличаться между собой по климатическим характеристикам.

Сейчас наибольший приток солнечной энергии е экваториальных странах бывает весной и осенью. Поэтому дополнительная энергия от пылевого кольца в размере 6—7% только зимой и летом не сделает здесь климат более жарким, а только более равномерным и постоянным.

Чтобы более определенно выяснить степень потепления климата холодных стран, рассмотрим широты от 45° до 70° на территории Советского Союза.

70-я параллель в основном пролегает по берегам Северного Ледовитого океана, и здесь зимнее и летнее поступления дополнительной и естественной энергии после сооружения пылевого кольца окажутся большими, чем сейчас в Москве. Хотя осень и весна на Крайнем Севере останутся более холодными, чем в Москве в настоящее время, в целом можно полагать, что климатические характеристики этих двух мест улучшатся.

На основании этого сопоставления возможно заключить, что до широты 70° исчезнет вечная мерзлота, станет возможным земледелие. Навигация по Северному морскому пути и по сибирским рекам будет не менее 10 месяцев в году. Леса придвинутся вплотную к побережью Северного Ледовитого океана.

На параллели 45° дополнительное тепло будет незначительным. Оно вызовет главным образом потепление в зимний период. Поэтому можно заключить, что климат среднерусских и южных областей в пределах от Москвы до Ташкента и Батуми после сооружения пылевого кольца распространится на всю территорию Советского Союза.

Конечно, этот проект не является единственным вариантом или вариантом идеальным. Проблема изменения климата много лет привлекает к себе ученых всего мира. И нет сомнения, что будет выдвинут еще не один подобный проект.