В серебряно-цинковых аккумуляторах отрицательный электрод, как и полагается, сделан из цинка, а положительный – из окиси или перекиси серебра. Электролитом служит едкое кали. Энергоемкость таких аккумуляторов раз в шесть больше, чем у свинцовых. Кроме того, они могут работать при достаточно низких (до -60 °C) температурах, давать сильные токи и долгое время находиться в разряженном состоянии.
В результате были получены аккумуляторы, которые могут работать длительное время, в том числе в буферном режиме и в весьма жестких условиях космоса. В 80-е годы XX века для межпланетной станции «Венера» и программы спускаемого аппарата «Союз» потребовались герметичные буферные батареи, устойчивые не только к условиям открытого космоса, но и способные выдерживать серьезную ударную нагрузку. Еще более жесткие требования были предъявлены к аккумуляторам для обеспечения питания аппаратуры на космических станциях «Союз» и на спутниках серии «Космос». Эти работы велись как в Советском Союзе, так и в США. Велись параллельно и примерно в едином темпе. В долгосрочных космических программах «Венера», «Марс», «Молния», «Салют», равно как и в американских: «Маринер», «Пионер», «Эксплорер», – использовались в основном герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы со сроком службы в несколько лет, что особенно важно для межпланетных полетов.
Огромную работу проделали наши специалисты по энергообеспечению космической системы «Энергия-Буран». Ракетчики потребовали от электриков создания аккумуляторов рекордной емкости до 130–140 А · ч при удельной энергии до 150 В · ч на килограмм веса. Таких параметров мировая практика раньше не знала. И тем не менее подобные аккумуляторы были созданы на Государственном научно-производственном предприятии «Квант».
На космических аппаратах «Радуга» и «Горизонт» прошли испытания новые никель-водородные аккумуляторы со сроком службы до пяти лет, и специалисты «Кванта» работают над созданием еще более долгодействующих никель-водородных и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Интересным направлением современной научно-технической мысли является возможность использования в сверхпроводящих катушках больших значений электрического тока, а следовательно, и впечатляющего запаса электроэнергии.
Глава 7. Три кита электротехники
«Электрический конфликт» Ханса Эрстеда
Компасные мастера XVII века не раз замечали, что у кораблей, пришедших из дальних плаваний и побывавших в жестоких грозовых бурях, компасные стрелки оказывались перемагниченными. Северный конец указывал на юг, а южный – на север. «Что за чудо?» – удивлялись они, перекрашивая или меняя испорченные стрелки на «правильные». Никому, конечно, и в голову не приходило связать «болезнь перемагничивания компасной стрелки» с атмосферным явлением, а точнее – с молнией. Но вот жарким грозовым днем в июне 1731 года молния ударила в дом почтенного купца города Уэкфилда. Услышав грохот, испуганный негоциант вбежал в комнату и обнаружил, что громовая стрела разбила ящик со столовыми приборами. Стальные ножи и вилки разлетелись по всей столовой. Когда прислуга принялась их подбирать и складывать в буфет, оказалось, что ножи и вилки намагничены. И случай явно указывал на то, что причиной явления могла быть… только молния. А что такое молния? На дворе, слава богу, XVIII век. Просвещенные люди увлекаются науками и знают, что молния – это всего-навсего огромная электрическая искра.
7 сентября 1753 года в Санкт-Петербургской императорской академии профессор Эпинус прочел на конференции трактат «О сходстве электрической силы с магнитною». В своем фундаментальном труде «Опыт теории электричества и магнетизма», изданном шесть лет спустя, господин Эпинус утверждал, что между электрическими и магнитными явлениями существует непременная связь и силы взаимодействия электрических и магнитных зарядов изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния между ними…
Сам Алессандро Вольта высоко оценил работы петербургского академика. А уж кому бы этого не знать… Интресно, что английский химик Гемфри Дэви, соорудив гигантский вольтов столб, состоящий из двух тысяч пар пластин, и получив электрическую дугу, обнаружил, что пламя дуги отклоняется магнитом. Правда, это было не совсем то. Пламя есть пламя. А вот подтвердить строгим физическим опытом подозреваемую связь электричества с магнетизмом не удавалось никому из физиков.
Уже были найдены связи электричества со светом, электричества со звуком – треск электрической искры, даже связь между электричеством и теплом – тонкие проводники нагревались, когда по ним проходил электрический ток от вольтова столба. А вот убедительно показать, что существует связь электричества с магнетизмом, никак не удавалось. Мюнхенский физик Иоганн Вильгельм Риттер утверждал, что всякий вольтов столб есть магнит, поскольку ток от него, пропущенный через серебряную проволоку, делает ее магнитной. Риттер пользовался славой гениального, но сумасбродного человека, и к его словам не очень-то прислушивались. Директор Политехнического института в Вене Иоганн Иозеф Прехтль, желая изучить магнитные свойства вольтова столба, подвешивал его на шелковых нитях. Он писал: «…В природе все явления имеют значение или притягательных, или химических действий электричества. так что в сущности магнетизм и химизм суть главные ветви общей науки, электрицизма».
Сегодня даже удивительно читать столь проницательные суждения, во многом соответствующие нашим воззрениям. Но в те времена это было лишь мнением, лишенным экспериментального подтверждения.
В 1802 году Джан Доменико Романьози – падуанский адвокат, увлекавшийся электрическими опытами, обнаружил отклонение магнитной стрелки током, проходившим по серебряному проводнику. Романьози хотел было описать открытое явление в подробном мемуаре, но так и не собрался.
Ханс Кристиан Эрстед (1777–1851)
Опыты, сопровождавшиеся странными магнитными проявлениями электрического тока, продолжались до 15 февраля 1820 года. В тот день в Копенгагенском университете должен был читать лекцию о связи электричества с теплотой профессор Эрстед. Сорокатрехлетний ученый был довольно известной фигурой в Дании.
Ханс Кристиан Эрстед родился в семье аптекаря. Окончив медицинский факультет Копенгагенского университета, он получил диплом фармацевта. В двадцать два года стал доктором философии, затем профессором и принялся учить студентов в alma mater.
Его научные интересы были широки и разносторонни. За работы по получению хлористого и металлического алюминия Эрстед был принят в члены Датского королевского научного общества и стал его непременным секретарем. Он много ездил по европейским государствам и был знаком с учеными разных стран.
Эрстед был хорошим лектором и умелым популяризатором науки. Немудрено, что на его лекции собиралось достаточно много студентов. В те годы свободного посещения лекций студенты попросту игнорировали тех профессоров, которые читали плохо или худо знали предмет.
Сегодня, рассказывая о нагревании проволоки под действием протекающей в ней электрической жидкости, профессор Эрстед подошел к столу, чтобы показать опыт. Он хотел подключить к полюсам вольтова столба платиновую проволочку и дать желающим потрогать, чтобы убедиться в том, что она стала горячей. В те времена подобный результат вызывал настоящий восторг очевидцев.
Как случилось, что на столе рядом с нагреваемой проволокой оказался компас, сказать сегодня невозможно. Сей прибор отношения к теме лекции не имел. И его присутствие здесь было чистой случайностью. Но это была великолепная случайность!
