Запасы ветровой энергии, по сути дела, безграничны. Эта энергия возобновляема, и в отличие от тепловых станций ветроэнергетика не использует богатства недр, а ведь добыча угля, нефти, газа связана с огромными затратами труда. К тому же тепловые станции загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС создают на реках искусственные моря, нарушая природное равновесие. С другой стороны, ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС или АЭС, по сравнению с ними занимает гораздо большую площадь. И справедливости ради надо сказать, что ветроэлектростанции не совсем безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.
Обычно рабочим органом ветродвигателя служат лопасти воздушного винта, который и называют ветроколесом. Теорию его еще в начале XX века разработал известный русский ученый Н.Е. Жуковский. Для описания явлений, связанных с прохождением воздушного потока через колесо, он применил теорию подъемной силы крыла самолета и определил значение максимально возможного коэффициента использования энергии ветра идеальным колесом. Коэффициент полезного действия оказался равным 59,3 процента.
Ветер — стихия весьма капризная то он дует с одной стороны, через некоторое время — с другой. Чтобы колесо эффективно использовало энергию воздушного потока, его необходимо каждый раз разворачивать против ветра. Для этой цели служат специальные устройства — хвостовая пластина (флюгер) или небольшое ветровое колесо (виндроза).
Ветер редко дует с постоянной скоростью. Изменилась его скорость — замедлилось или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через который вращение колеса передается электрическому генератору. Чтобы вал вращался с постоянной частотой, применяют разные приспособления.
Для получения энергии ветра используются разные конструкции. Это многолопастные «ромашки» и винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Такой вертикальный ротор напоминает разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку. Встречаются и оригинальные решения. Например, тележка с парусом ездит по кольцу из рельсов, а ее колеса приводят в действие электрогенератор.

Солнечное излучение — экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Запасы солнечной энергии огромны. К началу XXI века человечество разработало и освоило ряд принципов преобразования тепловой энергии в электрическую. Их можно условно разделить на машинные и безмашинные методы. Последние часто называют методами прямого преобразования энергии, поскольку в них отсутствует стадия преобразования тепловой энергии в механическую работу.
Среди машинных преобразователей наиболее известны паро- и газотурбинные установки, работающие на всех наземных тепловых и атомных электростанциях.
Принципиальная схема замкнутой газотурбинной установки выглядит так. Солнечная радиация, собранная концентратором на поверхности солнечного котла, нагревает рабочее тело — инертный газ до температур порядка 1200–1500 градусов Кельвина и под давлением, создаваемым компрессором, подает горячий газ на лопатки газовой турбины, которая приводит в действие электрогенератор переменного тока. Отработавший в турбине газ поступает сначала в регенератор, где подогревает рабочий газ после компрессора. Тем самым он облегчает работу основного нагревателя — солнечного котла. Затем газ охлаждается в холодильнике-излучателе.
Испытания трехкиловаттной газотурбинной установки, проведенные в 1977 году на пятиметровом фацетном параболическом концентраторе в Физико-техническом институте Академии наук Узбекистана, показали, что установки такого типа весьма маневренны. Выход на номинальные обороты составлял не более минуты с момента наведения солнечного пятна на полость цилиндрического котла. Коэффициент полезного действия этой установки — 11 процентов.
В энергоустановке с паротурбинным преобразователем собранная концентратором солнечная энергия нагревает в солнечном котле рабочую жидкость, переходящую в насыщенный, а затем и в перегретый пар, который расширяется в турбине, соединенной с электрогенератором. После конденсации в холодильнике-излучателе отработавшего в турбине пара его конденсат, сжимаемый насосом, вновь поступает в котел. Поскольку подвод и отвод тепла в этой установке осуществляются изотермически, средние температуры подвода и отвода оказываются выше, чем в газотурбинной установке, а удельные площади излучателя и концентратора могут оказаться меньше. У подобной установки, работающей на органическом рабочем теле, коэффициент полезного действия составляет 15–20 процентов при сравнительно невысоких температурах подвода тепла — всего 600–650 градусов Кельвина.

Прокатный стан — это машина для обработки металлов давлением между вращающимися валками. После того как сталевары отлили слиток, этот огромный брусок стали нужно превратить в изделия — в кузов автомобиля, железнодорожный рельс или строительную балку. Но для этого нужно, чтобы слиток принял удобную для изготовления деталей форму — либо длинного бруса с поперечным сечением в виде квадрата, круга, балки, либо стального листа или проволоки и т.д. Эти различные формы слиток и принимает на прокатных станах.
Прокатка в горячем состоянии стала использоваться лишь в начале XVIII века, причем сначала этим способом готовились более или менее тонкие железные листы, но уже с 1769 года начали подобным образом прокатывать проволоку. Первый прокатный стан для железных болванок был предложен английским изобретателем Кортом, когда он разрабатывал метод пудлингования. Корт первым догадался, что при изготовлении некоторых изделий рациональнее поручить молоту только отжимку шлаков, а окончательную форму придавать путем прокатки.
В 1783 году Корт получил патент на изобретенный им способ проката фасонного железа с помощью особых вальцов. Из пудлинговой печи крица поступала под молот, здесь она проковывалась и получала первоначальную форму, а затем пропускалась через вальцы. Этот способ потом стал очень распространенным.
Однако лишь в XIX столетии техника проката была поставлена на должную высоту, что во многом было связано с интенсивным строительством железных дорог. Тогда были изобретены прокатные станы для производства рельсов и вагонных колес, а потом и для многих других операций.
Устройство прокатного стана в XIX веке было несложным. Вращающиеся в противоположные стороны валки захватывали добела раскаленную металлическую полосу и, сжимаясь большей или меньшей силой, проводили ее между своими поверхностями. Таким образом, металл изделия подвергался сильному обжатию при высокой температуре и заготовка приобретала необходимую форму. При этом, например, железо получало свойства, которые не имело от природы. Отдельные зерна металла, которые до прокатки располагались в его массе в беспорядке, в процессе сильного обжатия вытягивались и образовывали длинные волокна. Мягкое и ломкое железо становилось после этого упругим и прочным.

Вся история металлургии — это борьба за качество, за улучшение физических и механических свойств металла. А ключ к качеству — химическая чистота. Даже крохотные примеси серы, фосфора, мышьяка, кислорода, некоторых других элементов резко ухудшают прочность и пластичность металла, делают его хрупким и слабым. А все эти примеси находятся в руде и коксе, и избавиться от них трудно. Во время плавки в доменной печи и в мартеновской печи основная часть примесей переводится в шлак и вместе с ним удаляется из металла. Но в тех же домнах и мартенах в металл попадают вредные элементы из горючих газов и ухудшают его свойства. Получить действительно высококачественную сталь помогла электрометаллургия, отрасль металлургии, где металлы и их сплавы получают с помощью электрического тока. Это относится не только к выплавке стали, но и к электролизу металлов и, в частности, расплавленных их солей — например, извлечению алюминия из расплавленного глинозема.
Основную массу легированной высококачественной стали выплавляют в дуговых электрических печах.
В дуговых сталеплавильных печах и плазменно-дуговых печах (ПДП) теплогенерация возникает за счет энергетических преобразований дугового разряда, происходящего в воздухе, парах расплавляемых материалов, инертной атмосфере или иной плазмообразующей среде.
Согласно общей теории печей М.А. Глинкова дуговые сталеплавильные и плазменно-дуговые печи представляют собой печи-теплообменники с радиационным режимом работы, поскольку энергетические условия на границе зоны технологического процесса, то есть на зеркале ванны жидкого металла, создают электрические дуги и огнеупорная футеровка рабочего пространства. Кроме этого, в дуговых сталеплавильных печах вертикально расположенные графитированные электроды создают неравномерное излучение дуг, зависящее от диаметра электродов и параметров электрического режима.

В 1855 году англичанин Генри Бессемер провел интереснейший опыт: он расплавил в тигле кусок доменного чугуна и продул его воздухом. Хрупкий чугун превратился в ковкую сталь. Все объяснялось очень просто — кислород воздуха выжигал углерод из расплава, который удалялся в атмосферу в виде оксида и диоксида. Впервые в истории металлургии для получения продукта не требовался дополнительный подогрев сырья. Это и понятно, ведь Бессемер реализовал экзотермическую реакцию горения углерода. Процесс был удивительно быстротечен. В пудлинговой печи сталь получали лишь за несколько часов, а здесь — за считанные минуты. Так Бессемер создал конвертер — агрегат, превращающий расплавленный чугун в сталь без дополнительного нагрева. Д.И. Менделеев назвал бессемеровские конвертеры печами без топлива. А поскольку по форме агрегат Бессемера напоминал грушу, его так и называли — «бессемеровская груша».
В бессемеровском конвертере можно переплавлять не всякий чугун, а только такой, в составе которого имеются кремний и марганец. Соединяясь с кислородом подаваемого воздуха, они выделяют большое количество теплоты, которая и обеспечивает быстрое выгорание углерода. Все же теплоты не хватает, чтобы расплавлять твердые куски металла. Поэтому в бессемеровском конвертере нельзя перерабатывать железный лом или твердый чугун. Это резко ограничивает возможности его применения.

В одном из индейских племен, живущих в дождливых лесах Амазонии, есть человек, который работает… колдуном. Его главная обязанность — ежедневно молиться о дожде, хотя, казалось бы, зачем просить небеса о дожде в вечно сыром лесу. Тут бы, наоборот, солнечной погоды ждать, чтобы хоть немного обсохнуть. Но трудолюбивый колдун знает: не будет ливней — не будет леса. Племени без леса не прожить, как и вообще всему человечеству, ведь тропические леса считаются легкими всей планеты.

Но то, что происходит сейчас с тропическими лесами, нельзя назвать словами «опасность» или «беда». Это катастрофа! Земля лишилась уже половины сельвы. И специалисты с тревогой предсказывают, что оставшаяся половина может исчезнуть в течение ближайших пятидесяти лет. Если, конечно, человек не изменит свое поведение. Ведь в своих попытках выжить он зачастую разрушает ту самую среду, которая его и поддерживает. На наших глазах могут исчезнуть тропические леса Мадагаскара, а в них совсем недавно было обнаружено семнадцать видов деревьев из рода симфониа. До сих пор был известен только один вид этого рода, который произрастал в Латинской Америке.

Изучая историю леса, ученые установили, что уже в глубокой древности человечеству было много известно о нем — о деревьях, способах их посадки, использовании древесины.

Исторические хроники приводят примеры, показывающие, как и в те далекие времена действия людей оказывали влияние на нарушение равновесия в природе. Плиний Старший, которого часто называли самым ученым мужем Рима, писал в своей «Естественной истории»: «Изменения происходят с такими явлениями природы, которые уже давно считались изученными и неизменными. Например, в Фессалии, в районе Лариссы, после того как осушили озеро, климат изменился, стал холодным. Оливковые деревья, которые там прежде произрастали, исчезли. Начали вымерзать виноградники, чего раньше никогда не случалось. Изменился климат и в районе Филиппи, ибо после того как леса выкорчевали и стали обрабатывать землю, почва высохла».

Аналогичный пример — полное видоизменение ливанского кедра. Некогда это дерево было настолько широко распространено в Ливане, что являлось символом страны. Кедр покрывал склоны гор и защищал их от воздействия воды и ветра.

«Было бы неблагодарностью не назвать лес в числе воспитателей и немногочисленных покровителей нашего народа. Точно так же, как степь воспитала в наших дедах тягу к вольности и богатырским утехам в поединках, лес научил их осторожности, наблюдательности, трудолюбию и той тяжкой, упорной поступи, какою русские всегда шли к поставленной цели. Мы выросли в лесу… лес встречал русского человека при появлении на свет и безотлучно провожал его через все возрастные этапы: зыбка младенца и первая обувка, орех и земляника, кубарь, банный веник и балалайка, лучина на девичьих посиделках и расписная свадебная дуга, даровые пасеки и бобровые гоны, рыбацкая шняка или воинский струг, гриб и ладан, посох странника, долбленая колода мертвеца и, наконец, крест на устланной ельником могиле.

Вот перечень изначальных же русских товаров, изнанка тогдашней цивилизации, лес и тес, брус и желоб, ободье и мочало, уголь и лыко, смола и поташ. Но из того же леса текли и побарышнее дары: пахучие валдайские рогожи, цветастые рязанские санки и холмогорские сундуки на тюленевой подкладке, мед и воск, соболь и черная лисица для византийских щеголей…

Одиннадцатого апреля 1996 года в Германии заканчивались традиционные пасхальные каникулы. Эти весенние дни для немцев были веселым временем, когда можно дарить друг другу пасхальных зайцев и устраивать потешные карнавалы, высмеивать всех и вся, вплоть до самого канцлера. Ряженые в карнавальных костюмах заполнили центральные улицы и площади всех немецких городов. Они несли в руках зажженные бенгальские огни, а в небо со всех сторон взлетали разноцветные ракеты.

Дюссельдорф в этом отношении не был исключением. Все жители его веселились от всей души, несмотря на национальную немецкую сдержанность. Даже в аэропорту, где и во время пасхальных каникул не было суеты, появились ряженые. Но самолеты приземлялись и взлетали строго по расписанию, направлялись по своим маршрутам — в Берлин, Гамбург, за границу.

Запах дыма сначала уловил кто-то из служащих и тотчас доложил руководству. Немцы, обычно всегда действовавшие строго по инструкции, на этот раз растерялись. Конечно, не хотелось поднимать панику, да и в пожар не очень-то верилось. Дым? А не от пасхальной ли он шутихи? Вначале так и подумали, что это кто-то из ряженых устроил карнавал в зале ожидания: зажег какую-то дымовую шашку или запалил бенгальский огонь, который сунул затем в урну. От этого и появился неприятный запах.

Балтика в конце сентября 1994 года была особенно неспокойной. Дул штормовой ветер, скорость которого достигала 20 метров в секунду, волны до 6 метров высоты набегали на берег, мешая швартоваться малым и средним судам. Метеосводка между тем не обещала улучшения погоды. Ветер усиливался, температура воды не превышала десять градусов.

И даже такой мощный паром, каким была «Эстония», высотой с шестиэтажный дом, рассчитанный на 2000 пассажиров, чувствовал заметное сопротивление волн. Он вышел из Таллинского порта 28 сентября в очередной рейс в шведскую столицу Стокгольм. Сгущавшийся туман мешал видимости. Но судовождение при скверной погоде и высоких волнах — это забота капитана и экипажа судна. Пассажиры (их было 1026 человек), находившиеся в теплых и уютных каютах, ресторанах и барах, на ветер и волны не обращали внимания. Одни еще танцевали и выпивали, другие (и их было подавляющее большинство) готовились ко сну: время приближалось к полуночи.

Паром, совершавший рейсы в Стокгольм три раза в неделю, даже при такой высокой волне, которая была в этот раз в Балтике, не снижал скорости. Вот и сейчас он шел со скоростью примерно 30 узлов в час.

В 1994 году во многих средствах массовой информации сообщалось, что 22 марта в 20.58.01 по московскому времени в районе Междуреченска потерпел катастрофу пассажирский аэробус A-310-300 «Глинка». Он принадлежал авиакомпании «Российские авиалинии» и выполнял рейс по маршруту «Москва — Гонконг». «Все находившиеся на борту 75 человек погибли».

В этих сообщениях необычным было указание точного времени катастрофы, номер рейса, наименование авиакомпании и самого лайнера. В остальном оно мало чем отличалось от других, сообщавших о таких же авариях самолетов в различных уголках нашей планеты.

Но постепенно многие газеты стали заострять внимание именно на этой катастрофе. «Московский комсомолец» откликнулся на результаты первых исследований статьей «Свидетели, которые не исчезают». В ней, в частности, отмечалось, что всегда есть причина и даже целый ряд причин, по которым случаются катастрофы.

К апрелю 1989 года атомная ракетная подводная лодка «Комсомолец» с 69 членами экипажа на борту находилась в плавании уже 39 дней. Все шло строго по распорядку, установленному на военном судне, вахтенные матросы докладывали о состоянии машинного отделения, показаниях приборов, работе ядерного двигателя, местонахождении судна. В 11 часов поступило уточненное сообщение о координатах в Северном море: 72-ая параллель — в 180 километрах юго-западнее острова Медвежий. «Комсомолец», возглавляемый капитаном Евгением Ваниным, выполнял секретное боевое задание в Норвежском море.

Глубина прохождения была у судна небольшая, самая безопасная — всего 50 метров. Ниже опускаться не было особой необходимости, хотя подводная лодка могла опускаться на глубину до 900 метров. Корпус лодки, сделанный из легкого и прочного титана, вполне мог выдерживать давление на такой глубине.