Миллионы и миллиарды лет гематит, уранинит, клевеит, торианит, фергусонит, монацит копили в себе гелий.
Измерив количество гелия, ученые установили хронологию Земли.
Минералы, содержащие уран и торий, стали хронометрами, по которым физики и геологи отсчитали не секунды, не минуты и не часы, а тысячелетия и миллионы лет.Гелий на войне
Осенью 1914 года в северной Франции шли ожесточенные бои. Французы, англичане и бельгийцы медленно отступали под напором германских армий.
Однажды на рассвете английские сторожевые самолеты заметили в небе германский цеппелин [13] , который плыл прямо на них, очевидно, направляясь к Парижу. О появлении цеппелина летчики немедленно донесли в штаб, и английская зенитная артиллерия встретила неприятельский воздушный корабль зажигательными снарядами.
Зажигательные снаряды – это самое верное средство истребления дирижаблей. Как только такой снаряд попадает в оболочку дирижабля, водород, которым наполнена оболочка, мгновенно вспыхивает, и дирижабль сгорает, как солома. Из ста двадцати трех цеппелинов, построенных в Германии во время мировой войны, сорок погибло от зажигательных снарядов.
Но на этот раз цеппелин не сгорел. Снаряд пробил прорезиненную ткань оболочки, и раненый дирижабль, медленно истекая газом, поплыл обратно.
Англичане недоумевали. Водород – горючий газ, водород воспламеняется от малейшей искры. Что же произошло? Отчего водород не вспыхнул? Военные специалисты долго обсуждали удивительное происшествие, но никто не мог догадаться, в чем дело.
Загадка оставалась загадкой.
Наконец британское адмиралтейство получило письмо от химика Ричарда Трелфолла, которому удалось найти решение этой головоломки.
«Я полагаю, – писал Трелфолл, – что немцы изобрели какой-то способ добывать в большом количестве гелий, и на этот раз наполнили оболочку своего цеппелина не водородом, как обычно, а гелием. Гелий очень легкий газ, всего лишь в два раза тяжелее водорода. Значит, дирижабль, наполненный гелием, мало чем уступит в подъемной силе дирижаблю, наполненному водородом [14] . А в других отношениях гелий имеет огромные преимущества перед водородом. Ведь водород охотно присоединяет в себе кислород; потому-то он и воспламеняется так легко. Гелий же не соединяется ни с чем. Невозможно заставить его соединиться с кислородом, – на то он и ленивый газ. Если немецкий цеппелин в самом деле был наполнен гелием, то нет ничего удивительного в том, что зажигательные снаряды не причинили ему большого вреда».
Доводы Трелфолла звучали убедительно. Но у всех, кто прочел его письмо, оставалось одно сомнение. Гелий – очень редкий газ, а на цеппелин требуется его не меньше чем пять-шесть тысяч кубических метров. Откуда же немецкие инженеры достали его так много? Может быть, они извлекли гелий из минералов, как когда-то извлек его Рэмзэй? Но минералы, содержащие гелий, не дешевы. Неужели же немцы раздобыли десятки тысяч тонн монацита или торианита? Да в Германии и нет таких минералов. Монацитовый песок им пришлось бы ввозить из Бразилии, торианит с Цейлона, а время военное. Не нагружать же броненосцы бразильским песком!
Правда, существует другой источник гелия: воздух. Воздух, разумеется, есть и в Германии, его не надо привозить из чужих краев. Но зато в воздухе гелия очень мало. Холодильная машина системы Линде может в течение одного часа превратить несколько сот кубических метров воздуха в жидкость. Из этого жидкого воздуха можно извлечь два-три литра гелия. Два-три литра гелия в час, – сколько же это составит в год? Не очень много: кубометров двадцать – двадцать пять. Чтобы наполнить небольшой цеппелин, холодильная машина Линде должна была бы работать несколько сот лет без перерыва. Можно, конечно, построить несколько сот холодильных машин и заставить их работать всего только год. Но и это не очень выгодно. Ведь машины дорого стоят; не дешево обойдется и топливо, которое нужно затратить, чтобы приводить в движение насосы, качающие в машину воздух. Добыча гелия для одного цеппелина обошлась бы в огромную сумму денег. Вряд ли во время войны, когда на счету каждая копейка, немцы могли решиться на такой большой расход.
Ясно, что немцы добыли гелий как-то иначе. Значит, в природе существуют какие-то другие источники гелия, более богатые, чем воздух и минералы. Что же это за источники?
Опять ищут гелий
Британское адмиралтейство созвало совещание специалистов. Были тут и химики, и физики, и геологи. Долго обсуждали они вопрос о том, какие существуют в природе источники гелия. Наконец кто-то из них вспомнил об одной статье, которую написали в 1907 году американские химики Кэди и Макфарланд.
Кэди и Макфарланд произвели химический анализ «природных газов», которые были найдены искателями нефти вблизи городка Декстер в штате Канзас.
«Природными газами» называются газы, бьющие из трещин земной коры. Газовые фонтаны – явление довольно обычное в тех местах, где в земле есть нефть. Большею частью это горючие газы: их можно употреблять на освещение и отопление, а можно и добывать из них разные ценные вещества – фенол, бензол, нафталин, антрацен и другие.
Кэди и Макфарланд изучили присланный им из Декстера газ. Опыты показали, что полтора процента в нем – гелий.
С тех пор и во многих других местах, богатых нефтью, химики не раз находили гелий в бьющих из-под земли «природных газах».
Долгие годы никому не приходило в голову использовать гелий для практических надобностей, и потому люди не уделяли достаточного внимания газам, содержащим гелий. Но в 1914 году английские химики указали адмиралтейству, что из таких газов извлекать гелий дешевле и проще, чем из монацитовых песков и из воздуха.
Быть может, немцы добыли гелий для своего цеппелина не из природных газов, а как-нибудь иначе, – установить это с полной достоверностью было нельзя, – но самая мысль о возможности добывать гелий из природных газов заинтересовала английское командование.
Адмиралтейство обратилось к химикам и геологам Англии и английских владений – Канады, Австралии, Новой Зеландии – с предложением немедленно приступить к самым тщательным поискам гелия в природных газах. Гелий приобрел неожиданную ценность. За гелием стали охотиться. Наконец канадскому физику Мак Леннану, исследовавшему различные нефтяные газы в Канаде, посчастливилось найти в них гелий. В 1918 году по поручению британского адмиралтейства он построил небольшой опытный завод вблизи города Гамильтон (Онтарио, Канада) для добычи гелия из природных газов. Несколько тысяч кубических метров гелия уже были готовы к отправке в Европу, когда война неожиданно прекратилась и весь этот добытый гелий оказался ненужным.
Лучший газ для дирижаблей
Только в 1930 году англичане впервые наполнили дирижабль гелием. Это был огромный дирижабль «R-100».
Он вылетел из Англии в Канаду наполненный водородом, а вернулся оттуда наполненный гелием.
Канада и до сего времени [15] остается единственным источником гелия для английского воздушного флота. Сколько именно гелия добывается в Канаде, англичане тщательно скрывают. Известно только, что большинство английских дирижаблей до сих пор наполнено водородом, – значит, гелия в Канаде не очень много.
А много ли гелия в других странах?
В большинстве государств гелия нет совсем. Особенно озабочены отсутствием гелия немцы и японцы. Японцы пробовали было добывать гелий из монацитовых песков в провинциях Секидамеи и Исикава, но скоро оставили эту невыгодную затею. В японском монацитовом песке очень мало гелия, – так мало, что для наполнения гелием большого современного дирижабля надо переработать больше миллиона тонн этого песка. [16]
Немцы во время войны, как об этом правильно догадался английский химик, в самом деле добывали гелий. Но не из природных газов, – газов, богатых гелием, в Германии нет.
Чтобы достать гелий, немцы пустились на хитрость: в течение нескольких лет перед войной все немецкие пароходы, возившие товары в Индию и в Бразилию, возвращались оттуда, груженые вместо обычного балласта монацитовым песком. В Германии скопилось 5 тысяч тонн монацитового песка. Из этого песка немецкие химики добыли несколько тысяч кубометров гелия. Кроме того, они нашли гелий в воде минерального источника в курорте Наухейм. Из этого источника немцы ежедневно добывали 70 кубических метров гелия. Это составляет всего 25 тысяч кубометров в год. А на большой современный дирижабль требуется не меньше 100 тысяч кубометров.
Гелия для военных дирижаблей не хватало. А к концу войны и наухеймский источник иссяк. С тех пор у немцев нет больше своего гелия.
Не испытывают недостатка в гелии только Соединенные Штаты Америки. Это единственное в мире государство, обильное природными источниками гелия. Но добывать этот гелий для наполнения дирижаблей американцы принялись лишь после того, как вступили в войну с Германией. Еще в 1916 году во всех американских лабораториях, вместе взятых, не было даже и одной десятой части кубического метра гелия. Гелий можно было купить только в самых ничтожных количествах, да и то по баснословной цене: двести тысяч золотых рублей за кубический метр.
Только в 1917 году, после вступления Америки в войну, был построен завод для добычи гелия в городе Форт-Уорс в штате Канзас. Но война очень скоро прекратилась. Американцы, как и англичане, не успели воспользоваться гелием для военных целей. И все-таки они продолжали добывать его. А в сентябре 1923 года им наконец удалось накопить несколько десятков тысяч кубометров гелия. Этим гелием американцы наполнили дирижабль «Шенандоа».
Дирижабль «Шенандоа» некоторое время был единственным в мире гелиевым воздушным судном. Но он просуществовал недолго. В сентябре 1925 года, всего лишь через два года после того, как его впервые наполнили гелием, дирижабль «Шенандоа» был уничтожен бурей. И вместе с ним погиб весь накопленный гелий. 55 тысяч кубических метров драгоценного газа бесследно растеклись по воздуху.