Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы

Лекарства

Верный диагноз поможет только в том случае, если у вас есть набор проверенных фармацевтических препаратов, которые лечат выявленную болезнь. Бóльшую часть человеческой истории с этим было трудно, и до ХХ в. врачебные аптечки были в общем-то бесполезны: представьте, какая это драма — понимать, что за недуг убивает пациента, но не иметь возможности остановить болезнь.

Многие современные лекарства и рецепты имеют растительное происхождение, а традиции траволечения и сопутствующий фольклор стары, как сама человеческая цивилизация. Почти 2500 лет назад Гиппократ, известный по клятве, содержащей этический кодекс врача, советовал для притупления боли жевать ивовую кору, а древнекитайские травники давали ее при лихорадке. Эфирное масло, экстрагируемое из лаванды, обладает антисептическим и противовоспалительным действием и потому применяется как наружный бальзам от порезов и синяков, масло же чайного дерева традиционно используется как антисептик и противогрибковое средство. Дигиталин, получаемый из наперстянки, замедляет сердцебиение при учащении и сбоях сердечного ритма, а кора хинного дерева содержит антималярийный агент хинин, которому обязан характерным горьким привкусом тоник (а британские колонизаторы — привычкой разбавлять тоником джин).

Остановимся ненадолго на одном классе лекарств — анальгетиках, иначе болеутоляющих. Это паллиативные средства, они лечат симптомы, а не причину, и они же самые востребованные лекарства в мире, их принимают и от головной боли, и от серьезных повреждений. Обезболивание — необходимая предпосылка возрождения хирургии. Незначительное облегчение боли достигается жеванием ивовой коры, а местное обезболивание, применимое при лечении небольших ран и несложных хирургических процедурах, таких как, например, вскрытие гнойников, дает перец чили. Молекула капсаицина, которая создает ощущение сильного жжения во рту, считается антистимулятором, и, так же как содержащийся в зелени мяты ментол, вызывающий, наоборот, ощущение заморозки, капсаицин можно втереть в кожу, чтобы заглушить болевые сигналы (капсаицин и ментол применяются в расслабляющих согревающих пластырях и мазях типа тигрового бальзама).

С домашними отварами и микстурами, впрочем, мы рискуем, если нет возможности точного химического анализа, ошибиться с концентрацией активного ингредиента, передозировка которого может быть опасной (особенно если препарат влияет на работу сердца, как, например, дигиталин). Диапазон дозировки бывает довольно узок: нужно опытным путем найти, сколько лекарства давать, чтобы был эффект и при этом чрезмерная доза не убила пациента.

Для большинства серьезных и в конечном счете смертельных заболеваний — от заражения крови до рака — эффективное лечение только растительными смесями невозможно. Главная технологическая предпосылка, с которой после Второй мировой началась небывалая революция в медицине, состояла в том, что прогресс органической химии позволил изолировать и комбинировать фармакологически активные вещества. В наше время лекарственные препараты выпускаются в точно известной концентрации, и они либо искусственно синтезируются, либо это растительные экстракты, преобразованные методами органической химии для усиления действия или для купирования побочных эффектов. Например, относительно простая химическая модификация, которой подвергся активный компонент ивовой коры, салициловая кислота, сохранила в нем свойства жаропонижающего и болеутоляющего, но уменьшила побочный эффект раздражения желудка. Результатом этой модификации стал аспирин — самое популярное аптечное лекарство в истории человечества.

Главная практика научно-доказательной медицины, которую нужно будет возродить в постапокалиптическом мире, — это точное тестирование, показывающее, действенны то или иное лекарство либо метод лечения — или их нужно выбросить, как змеиное масло, снадобья знахарей и гомеопатические тинктуры[29]. В идеале клиническое испытание, объективно показывающее эффективность препарата, требует немалого числа пациентов, которые делятся на две группы: одна принимает тестируемое лекарство, другая — контрольная, образующая фон для сравнения — получает плацебо или лучший из уже имеющихся аналогов нового лекарства. Два кита успешного клинического тестирования — случайное распределение участников по группам во избежание влияний и «двойная анонимность»: ни пациенты, ни специалисты, проводящие тест, до самого анализа результатов не знают, кто в какой группе. На пути к восстановлению медицинского знания никак не обойтись без кропотливой и методичной работы, которая, ко всему прочему, может потребовать неоднозначных решений, например испытаний на животных ради облегчения страдания людей.

Хирургия

Для некоторых болезненных состояний лучшим лечением является хирургия — физическое исправление или удаление расстроившегося либо отказавшего узла телесной машинерии. Но прежде чем думать о хирургическом вмешательстве (таком, чтобы пациент имел хорошие шансы на выживание) — когда врач намеренно разрезает человеческое тело, забирается внутрь и возится с органами, как автомеханик под капотом машины, — постапокалиптическому человечеству нужно будет обеспечить несколько условий. Речь пойдет о «трех А»: анатомии, асептике и анестезии.

Мы уже говорили, что без знания анатомии больной орган трудно отличить от здорового. Не имея в голове точной и подробной карты человеческого организма, постапокалиптические хирурги будут в буквальном смысле блуждать в потемках. Необходимо иметь полную схему внутреннего устройства человека, знать здоровый облик и строение каждого органа; нужно понимать их назначение и хорошо представлять, где пролегают главные кровеносные сосуды и нервы, чтобы нечаянно не повредить их.

Антисептика требует исключить попадание микробов в организм больного во время операции, а не пытаться очистить рану потом обеззараживающими средствами типа раствора йода или спирта (антисептики — единственное спасение, если поранился нечаянно и в рану попала грязь). Для сохранения стерильности операционную тщательно моют и фильтруют подаваемый туда воздух. Место разреза обрабатывают 70-процентным раствором спирта, а тело больного прикрывают стерильными салфетками. Хирурги должны надевать чистые халаты и маски, тщательно мыть кисти рук и предплечья и работать стерилизованными инструментами.

Третий столп хирургии — анестезия. Анестетики — это препараты, которые не лечат болезнь, но делают кое-что не менее важное: временно отключают всякую чувствительность к боли или даже все сознание полностью. Без анестезии хирургические операции невыносимо травматичны и проводятся только в самом крайнем случае. Хирургу приходится спешить и резать напряженные и сведенные судорогой мышцы, пока пациент корчится от дикой боли, так что без анестезии можно делать только простые операции: удаление почечного камня или экстренную ампутацию гангренозной конечности мясницкой пилой. С бесчувственным же пациентом хирург может работать аккуратно и не спеша, он отваживается проникать в грудную клетку и брюшную полость, а также проводить диагностические операции, чтобы увидеть скрытую причину недуга.

Первым из газов, обладающих обезболивающими свойствами, оказалась закись азота, или веселящий газ: при вдыхании ее в больших дозах душевный подъем у пациента может смениться настоящей потерей сознания, во время которой можно проводить хирургические операции и лечить зубы. Закись азота получают, нагревая нитрат аммония; однако будьте осторожны, поскольку это соединение неустойчиво и при нагреве выше 240 °C взрывается. Полученный обезболивающий газ остужают и очищают от примесей, пропуская сквозь воду. Нитрат аммония, в свою очередь, можно получить, соединяя аммиак с азотной кислотой. Чистая закись азота притупляет болевые ощущения, но это не слишком сильный наркоз. Однако, если ее давать в сочетании с другими анестетиками, такими как диэтилэфир (для краткости часто называемый эфиром), она усиливает их действие, повышает эффективность. Эфир можно получить, смешав этанол с сильной кислотой, например серной: из реакционной смеси его выделяют дистилляцией. Эфир — надежный ингаляционный наркоз, он медленно действует и вызывает тошноту, но безвреден для здоровья (хотя как газ взрывоопасен). Преимущество эфира в том, что он не только погружает в бессознательное состояние, но и расслабляет мускулатуру оперируемого, а также облегчает боль.

Микробиология

Но что, если через несколько поколений после апокалипсиса общество настолько деградирует, что утратит такое основополагающее знание, как микробная теория, и эпидемии снова будут объяснять плохим воздухом (mala aria) или гневом богов? Как человечеству заново открыть существование невообразимо малых существ, невидимых глазу, которые вызывают порчу продовольствия, нагноение ран, разложение трупов и инфекционные болезни?

Строго говоря, бактерии и других одноклеточных паразитов можно разглядеть с помощью восхитительно простого снаряда. Примитивный микроскоп до смешного несложно собрать из ничего. Начать нужно с куска-другого хорошего чистого стекла. Нагрев стекло, его растягивают в тонкую нить, а затем кончик нити помещают в горячее пламя, чтобы он расплавился и стекло стало капать. Капли остывают в падении, и, если повезет, вы получите несколько крошечных стеклянных шариков правильной сферической формы. Возьмите узкую полоску металла или картона, сделайте в середине отверстие для вашей сферической линзы и через нее рассматривайте объект. Этот простой микроскоп работает, потому что у миниатюрного стеклянного шарика сильная сферическая кривизна и он оказывает значительное фокусирующее действие на проходящие сквозь него световые волны. Одновременно это означает, что фокусное расстояние совсем невелико, так что и линза, и глаз наблюдателя должны располагаться почти вплотную к наблюдаемому объекту[30].

Усилив зрение специальными инструментами, вы поймете, что существует целый космос невидимых мелких организмов — удивительное разнообразие новой дикой фауны, которую постапокалиптическим натуралистам предстоит классифицировать и распределить по родам и семействам. Со всей строгостью научного доказательства вы не только продемонстрируете присутствие микроорганизмов в инфицированных ранах или скисшем молоке, но и установите, что продукты не портятся, если микробов нет. Если запечатать крепкий бульон или неспособное долго храниться мясо в герметичный сосуд и нагреть его, чтобы уничтожить уже имеющиеся микробы, разложение прекратится: вещества не портятся сами по себе. Применив сочетание нескольких линз, как в телескопе, можно усилить мощность микроскопа, а со временем вы научитесь связывать присутствие тех или иных организмов с определенными инфекционными заболеваниями[31].

Микроорганизмы можно даже выращивать для изучения: разводить колонии в склянках с питательным бульоном или на поверхности твердого нутриента. Чашки Петри отливаются из стекла, наполняются агар-агаром и закрываются крышкой, чтобы избежать заражения. Агар-агар — это желирующее вещество, экстрагируемое из вареных красных водорослей или морской капусты (и обычное в азиатской кухне). Оно похоже на желатин, вывариваемый из костей рогатого скота, но большинством микроорганизмов не усваивается.

В предыдущих главах мы увидели, что элементарная микробиология нужна для оптимизации процессов типа выпекания квасного хлеба, приготовления пива, консервирования еды и производства ацетона. Но для облегчения человеческого удела в постапокалиптическом мире, пожалуй, важнее всего, что знание микробиологии позволяет разрабатывать более направленные методы уничтожения бактерий и лечения инфекций, к тому же не в пример более мягкие, чем применение токсичных химических антисептиков.

В 1928 г. Александр Флеминг работал с культурами бактерий, взятых из выделений больных: носовой слизи, кожных нарывов и пр. Вернувшись в лабораторию после отпуска, он принялся наводить порядок и мыть старые чашки Петри. Взяв из груды, сваленной в раковине, склянку, еще не обработанную дезинфектантом, Флеминг обнаружил в ней пятнышко плесени, окруженное кольцом, свободным от бактерий. Это выглядело так, будто плесень, позже идентифицированная как грибок рода Penicillium, выделяла вещество, препятствующее росту бактерий. Пенициллин, секретируемый плесенью агент, и многочисленные другие антибиотики, открытые или синтезированные с тех пор, чрезвычайно эффективно лечат микробные инфекции и каждый год спасают миллионы жизней.

«В научном обиходе самая волнующая фраза, предвещающая новые открытия, — писал фантаст Айзек Азимов, — не „Эврика!“ („Я нашел!“), а „Хм… занятно“». Это определенно верно и в истории с нечаянной находкой Флеминга, и со многими другими случайными открытиями. Главное — увидеть, что они сулят. Микробиологи еще за 50 лет до Флеминга замечали, что Penicillium останавливает размножение бактерий, но никто не сделал принципиального перехода от этого наблюдения к оценке его возможного применения в медицине.

Однако задним числом, уже зная о существовании этих явлений, может ли возрождающееся человечество повторить серию экспериментов, направленную на поиск наиболее эффективных плесеней, и таким образом ускорить возвращение антибиотиков? Микробиология начинается с предельно простых вещей. Плесните в чашку Петри мясного бульона, сгустив его вываренным из водорослей агар-агаром, получите питательную основу и размажьте по ней колонию стафилококка, добытую из собственного носа. В разные чашки с бактериальной культурой добавьте столько видов плесени, сколько найдете, — из кондиционерных фильтров, из земли, с гнилых фруктов и овощей. Через неделю-другую проверяйте, какие плесени (а вернее, новые бактериальные колонии, ведь многие антибиотики выделяются бактериями в процессе эволюционной гонки вооружений против других бактерий) замедлили рост культуры вокруг себя. Соберите их, изолируйте и попробуйте размножить в жидком бульоне, чтобы получить секретируемый ими антибиотик. Таким способом ученые обнаружили множество веществ-антибиотиков, выделяемых грибами и бактериями, однако грибок Penicillium настолько обычен в окружении человека, что, вероятнее всего, именно его первым откроют заново после апокалипсиса. Этот грибок — один из главных виновников порчи съестного; строго говоря, основная масса пенициллиновых антибиотиков, выпускаемых сегодня во всем мире, происходит от одного штамма, взятого с гнилой дыни-канталупы на иллинойсском рынке.

Между тем даже в полевой постапокалиптической терапии нельзя просто впрыснуть больному насыщенный антибиотиком «сок плесени», потому что содержащиеся в нем примеси вызовут у пациента анафилактический шок. Химическая технология очистки пенициллина, разработанная в конце 1930-х гг. группой Говарда Флори, основана на том, что молекулы антибиотика лучше растворяются в органических растворителях, чем в воде. Процедите культуру, чтобы удалить частички плесени и детрит, добавьте в отфильтрованную жидкость немного кислоты, а затем смешайте ее с эфиром (ранее в этой главе мы разбирали, как получить этот неустойчивый раствор) и взболтайте. Бóльшая часть пенициллина перейдет из питательной жидкости в эфир. Дайте смеси отстояться, чтобы пенициллин оказался наверху. Слейте нижнюю водянистую фракцию, а затем взболтайте эфир с небольшим количеством щелочной воды, чтобы переместить вещество-антибиотик обратно в водный раствор, на сей раз свободный от мусора, насыщавшего питательную жидкость.

Для получения средней дневной дозы пенициллина для одного пациента приходится переработать до 2000 л плесневого секрета, так что производство антибиотиков в постапокалиптическом мире потребует высокого уровня координации усилий. Группа Флори к концу 1941 г. довела продукцию пенициллина до объема достаточного для клинических испытаний, но военное время и нехватка оборудования заставляли ученых обходиться подручными средствами. Культуру плесени выращивали в расставленных на стеллаже больничных утках, а установку для экстрагирования собрали, использовав старую ванну, мусорные урны, молочные бидоны, где-то подобранные медные трубки и дверные звонки, и все это было смонтировано на станине, сделанной из старого дубового книжного шкафа, выброшенного университетской библиотекой. Быть может, это вдохновит вас на сбор утиля и использование подручных средств: без этого в постапокалиптическом мире не обойтись.

Одним словом, хотя открытие пенициллина изображают как случайное и легкое, наблюдение Флеминга было лишь первым шагом на долгом пути изучения, опытов, разработки и оптимизации, приведшем к получению из «плесенного сока» чистого пенициллина, пригодного для создания надежного и безопасного лекарства. После этого США предоставили мощности для ферментации в промышленных масштабах, чтобы обеспечить широкое применение препарата. Точно так же и постапокалиптическое человечество, даже понимая научную основу процесса, должно будет сначала достичь определенного уровня развития и лишь потом сможет производить столько антибиотиков, чтобы это сказалось на демографии.

Глава 8

Энергия

Белый сполох на юго-востоке превратился в багровый шар. Все понимали, что это. Орландо. Или авиабаза Маккой, или то и другое вместе. Электростанция, питающая округ Тимукуан. Свет тут же погас, и цивилизация в Форт-Репоуз откатилась на сто лет назад. Так завершился Тот День.

Пэт Фрэнк. Горе тебе, Вавилон (Alas, Babylon)

Поворошив старые счета за газ и электричество в своей квартире на севере Лондона, я подсчитал, что за прошлый год мое потребление энергии составило чуть меньше 14 000 квт·ч. Если бы у нас не было ископаемых углеводородов и всю эту энергию нужно было обеспечить за счет срубаемого леса, мне пришлось бы каждый год сжигать почти 3 т сухих дров (или 1,7 т более энергоносного древесного угля), что требует более 0,4 га леса с коротким оборотом рубки. Это при условии, что все 100 % энергии, сокрытой в древесине, мы конвертируем в электричество, текущее по моим проводам. На самом же деле многоступенчатый процесс сожжения топлива для генерации электричества по своей природе малопроизводителен, и даже современные электростанции могут перевести в электричество лишь 30–50 % энергии, содержащейся в топливе.

И, конечно же, здесь мы считаем только энергию, которую я потребляю непосредственно в стенах дома: на обогрев, освещение и работу бытовых устройств.

Я не учел затраты, которыми обеспечивается моя доля в потреблении благ индустриальной цивилизации: энергию, затрачиваемую на строительство зданий и дорог, на промышленные процессы, необходимые для производства писчей бумаги и стирального порошка, на производство и транспортировку моей одежды или дивана, на изготовление удобрений и обработку земли, дающей мне пищу, а еще на топливо, расходуемое поездом метро, везущим меня на работу. Если разделить общенациональное энергопотребление на численность населения страны, мы увидим, что каждый житель Соединенных Штатов реально потребляет в год около 90 000 квт·ч, а европеец — чуть более 40 000 квт·ч.

До средневековой механической революции, которая ввела в широкое употребление водяные колеса и ветряные мельницы, и позднейшей промышленной, опиравшейся на использование ископаемого топлива, все усилия, необходимые для сельского хозяйства и ремесла, а также для перемещения, создавались только мускульной силой. Поместим нынешний объем энергопотребления в историческую перспективу: чтобы получить 90 000 квт·ч, каждый американец должен иметь табун из 14 лошадей или бригаду из более чем 100 батраков, работающих без передышки 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

С крахом индустриальной цивилизации и гибелью энергосистем возрождающемуся человечеству придется заново учиться удовлетворять потребности в энергии. Развитие цивилизации основано на способности человека распоряжаться все более обширными энергоресурсами и особенно на умении превращать один вид энергии в другой, например обращать тепло в механическое движение.

Механическая сила

Цивилизация требует не только тепловой энергии, о которой шла речь в главе 5; чтобы шагнуть за пределы возможностей мускульной силы, нужно научиться использовать механическую.

Одним из ключевых изобретений римлян было вертикальное водяное колесо с зубчатой передачей: нижняя часть большого колеса с лопастями погружалась в реку, и колесо силой течения вертелось. В античную эпоху эта сила воды использовалась для вращения жерновов, перемалывающих зерно в муку, а ключевым механизмом, без которого такая технология была бы невозможна, стала ортогональная зубчатая передача (изобретенная около 270 г. до н. э.), трансформирующая направление движения из вращения в вертикальной плоскости, совершаемого колесом, в горизонтальное вращение жернова. Проще всего этого можно добиться применением большого коронного колеса (с зубцами, торчащими перпендикулярно плоской поверхности диска) на валу колеса водяного в сочетании с так называемой цевочной шестерней (барабаном из стержней), соединенной с жерновом. Меняя соотношение размеров коронного колеса и цевочного колеса, можно подобрать нужную скорость вращения для жернова при любой скорости течения реки. Водяные мельницы такой конструкции — первейшее известное применение шестерен для передачи усилия и, таким образом, являют собой раннее предвестие механизации.

Хотя его можно смонтировать практически на любом речном берегу и даже приспособить к борту мельничного судна, поставленного на якорь на стрежне реки, нижнебойное колесо удручающе непроизводительно и в своей простейшей конструкции перестает работать при изменении уровня реки. К счастью, не требуется особенной технической компетентности, чтобы построить гораздо более эффективное водяное колесо. Верхнебойные колеса, которые вошли в широкий обиход в Темные века — как считается, период застоя и темноты, наступивший в Европе после падения Рима, при всем внешнем сходстве с примитивными нижнебойными используют совершенно иной принцип.

Нижний край верхнебойного колеса не погружают в воду, напротив, поднимают над лотком, а вода поступает на макушку колеса по специальному желобу. У верхнебойного колеса момент силы возникает не от напора течения, а от удара падающей струи. Такая конструкция много производительнее и может утилизировать до двух третей энергии падающего водного потока. Устройте на желобе задвижку-шлюз, чтобы управлять толкающим колесо потоком, и, если реку перегородить дамбой, создав мельничную запруду, вы получите резервуар энергии, расходуемой по мере надобности (до этого приема человечество додумалось лишь к VI в., полтысячелетия спустя после появления первых вертикальных водяных колес. Однако в постапокалиптическом мире можно сразу же перейти к такой технологии).

Оседлать ветер — задача значительно более хитрая, чем запрячь водный поток, и соответствующие технологии возникают в истории человечества значительно позже (хотя суда с парусом, использующие силу ветра как двигатель, восходят к 3000 г. до н. э.). Вода гораздо более плотная среда, чем воздух, и даже слабое течение несет немалую энергию: этот ресурс легко использовать даже с помощью несовершенных машин и малопроизводительных деревянных деталей. Поток воды можно регулировать посредством шлюза, но управлять силой ветра никто не может, так что, если он станет дуть слишком резко, крылья мельницы или даже ее механизм могут сломаться. Поэтому ветряным мельницам нужен специальный тормоз и система настройки крыльев, по подобию с управлением корабельными парусами. Но при всем этом самая главная трудность — постоянно меняющееся направление ветра, под которое мельницу нужно быстро переориентировать.

Примитивную ветряную мельницу можно водрузить на столб и вручную разворачивать всю конструкцию под ветер, но у крупных и мощных мельниц крылья должны крепиться на верхней башенке, которая автоматически поворачивается за ветром вокруг центрального вала. Механизм для этого применялся простой до гениальности: небольшая крыльчатка, установленная позади главных крыльев и под прямым углом к ним, соединялась зубчатой передачей с зубчатым кольцом, лежащим по верхнему краю башенки: если ветер менялся и попадал на лопасти крыльчатки, она начинала крутиться и поворачивала башню, пока та не оказывалась вновь точно против ветра[32].

Для всего этого требуется гораздо более высокий уровень технической сложности, чем для самой большой водяной мельницы. Но, научившись использовать силу ветра, вы больше не ограничены только водными потоками и можете размещать производство хоть на плоских равнинах (как в Нидерландах), хоть в землях, скудных водой (типа Испании), хоть там, где вода часто оказывается подо льдом (например, в Скандинавии).

Обуздание природной силы воды и ветра в сочетании с все более эффективным использованием тягловых животных (к этой теме мы вернемся в главе 9) оказало глубочайшее воздействие на человеческое общество, и в годы перезагрузки нужно будет как можно скорее дойти до этого уровня. Средневековая Европа стала первой в истории человечества цивилизацией, основавшей производство не на человеческой мускульной силе — труде батраков и рабов, — а на эксплуатации силы стихий. Эта механическая революция, происходившая между XI и XIII столетиями, пошла много дальше мельниц, растиравших зерно в муку. Вращение водяного колеса и ветряка стало универсальным источником энергии для удивительно широкого круга процессов и операций: отжима масла из оливок, льняного семени и рапса, сверления отверстий, полировки стекла, прядения шелка и хлопка, раскатывания стальных полос металлическими катками. Простое механическое устройство, кривошип, преобразовало вращение в возвратно-поступательное движение, используемое в пилораме, шахтной вентиляции и помпе, откачивающей из шахт воду (особенно успешно применявшейся голландцами). Но, пожалуй, шире всего использовался кулачковый механизм, в котором вращение колеса поднимает и отпускает падающий молот: удобное решение для дробления руды, ковки железа, измельчения известняка на известковое удобрение или строительный раствор, взбивания грязной овечьей шерсти (для очистки и прессовки) и толчения закваски для пива, пульпы для бумаги, коры для дубления и листьев вайды для получения синей краски.

Кулачковый механизм использовался для подъема падающего молота на протяжении семи веков, пока промышленная революция не заменила его паровой машиной, но он дожил и до наших дней: под капотом легковушек и грузовиков он в нужном порядке открывает и закрывает клапаны двигателя (см. главу 9).

Таким образом, средневековые водяные и ветряные колеса вкупе с соответствующими механизмами, преобразующими начальное вращение в необходимый вид движений, представляют собой первые автоматы. Средневековье, может, и не являвшееся промышленным, несомненно было трудолюбивым. И если нашу цивилизацию погубит глобальная катастрофа, можно надеяться, что средневековые технологии, возрожденные и примененные, позволят быстро достичь начального уровня производительности труда.

Любая цивилизация должна уметь использовать и тепловую, и механическую энергию. Но как преобразовать одно в другое? Преобразовать механическую энергию в тепло — невелика хитрость: вспомните, как мы в прохладный день трем ладони; а вся функция механических смазок и подшипников состоит в том, чтобы свести к минимуму трение и избежать ухода полезной энергии в нагрев. Вместе с тем весьма полезно было бы умение создать обратный переход. Тепловую энергию можно получить в любом количестве сжиганием того или иного объема топлива, а возможность конвертировать тепло в механическую энергию позволит не зависеть от изменчивых стихий ветра и воды и, кроме того, даст двигатели для механических средств передвижения. Первым в истории устройством, совершившим такое превращение тепла в полезное движение, стала паровая машина.

Главный принцип паровой машины восходит к старой как мир загадке, хорошо известной еще Галилею в конце XVI в.: почему вакуумный насос не может поднять воду в трубе выше 10 м. Объясняется это тем, что сам воздух оказывает давление, эта сила сжимает все, что есть на поверхности земли, включая столб воды. Но отсюда следует, что и сама атмосфера может делать работу для нас. Нужно только лишь создать вакуум внутри цилиндра с гладкими стенками и свободно движущимся поршнем, и внешний воздух втолкнет поршень. Этот процесс можно использовать в машине для совершения работы. Остается вопрос: как снова и снова создавать в цилиндре вакуум? Ответ: силой пара.

Впустите в цилиндр пар из парового котла, и пусть он там остынет: конденсируясь в воду, он перестанет давить на поршень и уравновешивать атмосферное давление. Под действием внешнего воздуха поршень уйдет обратно в цилиндр, совершив нужную вам работу, а цикл можно повторить, открыв клапан и дав поршню вернуться, а затем впрыснув новую порцию пара. Таков общий принцип действия первых «огневых машин» XVIII столетия. Заметно повысить их эффективность можно, добавив отдельный охладитель, чтобы не нужно было постоянно охлаждать и нагревать цилиндр. Если же вы сможете сконструировать особенно прочные цилиндры и котлы — из подручных материалов либо после освоения металлургии, тогда возможностей будет еще больше. Вместо того чтобы полагаться на всасывающий эффект от остывающего в цилиндре пара, увеличьте давление пара и используйте мощь горячего газа — знакомую по шипению эспрессо-машинки, — чтобы сначала двинуть поршень в одну сторону, а затем в другую, обратно.

Главный процесс, осуществляемый паровой машиной (как и любым поршневым тепловым двигателем, например автомобильным мотором, который мы обсудим в главе 9), — возвратно-поступательный ход поршня. Его удобно использовать на откачке воды из шахт, но для большинства других применений это колебание нужно превращать в равномерное вращение. Кулачковый механизм, как в ветряных мельницах, осуществит превращение и нужным образом задаст ход машины или колес транспортного средства.

Вам может показаться, что паровая машина воплощает именно тот переходный этап в развитии техники, который нужно перескочить, перейдя сразу к двигателю внутреннего сгорания и паровой турбине, которые мы подробно разберем ниже. Однако паровая машина в сравнении с более совершенными технологиями обладает двумя важными преимуществами, так что, скорее всего, вам придется задержаться и на этой ступени. Во-первых, она относится к двигателям внешнего сгорания и не нуждается в рафинированном бензине, керосине или соляре: без особых хлопот в топку можно пустить практически любой горючий материал, например отходы лесопилки или компост. Во-вторых, для сборки простой паровой машины понадобятся не такие сложные станки и материалы и гораздо меньшая точность и строгость расчетов, чем для сложных механизмов. К механической энергии мы скоро вернемся, а теперь давайте посмотрим, как можно восстановить одно из важнейших удобств нынешнего мира — электричество.

Электричество

Электричество или, точнее, весь круг явлений, связанных с электромагнетизмом, — настолько важная и магистральная технология, что в эпоху перезагрузки нужно будет восстановить ее как можно скорее. Открытие электромагнетизма — прекрасный пример того, как абсолютно новая область знания, обнаруженная по случайности, открывает нам широкий круг сопутствующих явлений и полезных возможностей. Эти новые явления исследуются в аспекте технологического освоения, что в свою очередь прокладывает новые пути для чистого научного поиска.

Впервые электричество в виде непрерывного и стабильного тока было получено в аккумуляторной батарее. Изготовить батарею удивительно просто. Чтобы запустить электрический ток, понадобится всего лишь два куска разного металла, погруженные в электропроводящую жидкость или пасту, так называемый электролит[33]. Каждый металл характеризуется своей «степенью сродства» к частицам, называемым электронами, и, когда два разных металла соединяются, один из них делится своими электронами с другим, более «голодным», вызывая ток в связывающем их проводе. В любых аккумуляторах, будь то мобильный телефон, карманный фонарик или кардиостимулятор, «запакована» химическая реакция, которая происходит, лишь когда контакт замкнут и поток электронов бежит по лабиринту проводов и выполняет предписанную работу. Разница в реактивности между двумя металлами определяет электрический потенциал или напряжение, выдаваемое батареей.

Подходящее напряжение получается, если серебро или медь соединяется с более активными металлами типа железа или цинка. Первая электрическая батарея, вольтов столб, сконструированная в 1800 г., состояла из чередующихся серебряных и цинковых дисков, разделенных картонными прокладками, пропитанными соленой водой. Серебро, медь и железо были известны за тысячи лет до вольтова столба, а цинк, хотя его обогащать труднее, присутствует в античных бронзовых сплавах и в чистом виде был доступен человеку с середины XVIII в. Провода можно изготовить прокатыванием или волочением мягкой меди. Так что, похоже, не было никаких непреодолимых преград для того, чтобы электричество открыли в Античности.

И не исключено, что его тогда и вправду открыли.

В 1930-х гг. в раскопках около Багдада обнаружилось несколько любопытных артефактов. Это были глиняные сосуды, каждый около 12 см высотой, датированные парфянской эпохой (200 г. до н. э. — 200 г. н. э.). Примечательным в этих сосудах было их содержимое. В каждом находился железный стержень, помещенный в трубку из свернутого медного листа, и обнаружились следы присутствия кислотосодержащей жидкости типа уксуса. Металлические детали не соприкасаются, а горлышко сосуда было запечатано природным изолятором битумом. По одной из версий, этот древний реликт представляет собой гальванический элемент, использовавшийся, возможно, для напыления золота на ювелирные украшения, а может быть, у покалывающего электрического тока предполагали лечебные свойства. Реплики, сделанные с «багдадских батарей», спокойно выдавали напряжение около 1,5 В, но свидетельства применения гальванических покрытий, прямо сказать, недостаточны, и назначение загадочных сосудов по-прежнему остается под вопросом. Если они все же созданы для получения электричества, что, безусловно, возможно, тогда их создатели опередили Алессандро Вольту более чем на тысячелетие.

Если химическую реакцию, снимающую электроны с отрицательного контакта и переносящую на положительный, можно обратить, получаем вдвойне полезный снаряд — возобновляемую батарею. Простейшая для изготовления заряжаемая с нуля батарея — это свинцово-кислотный аккумулятор, широко применяемый на автомобилях. Электродами служат свинцовые пластины, погруженные в сернокислый электролит. Оба электрода реагируют с кислотой, превращаясь в сульфат свинца, но во время зарядки положительный электрод переходит в оксид свинца (свинцовая ржа), а отрицательный — в металлический свинец, а во время разрядки батареи происходит строго обратное. Каждый такой элемент производит чуть больше 2 В, а шесть штук, соединенные последовательно, дают 12 В на выходе автомобильного аккумулятора[34].

С батареями, однако, есть одна трудность: хотя они служат фантастически удобным переносным источником энергии, от которого работают наши ноутбуки, смартфоны и другие новейшие устройства, здесь мы просто подключаемся к энергии, уже содержащейся в разнородных металлах (точно так же сжигание дров всего лишь высвобождает энергию углерода, реагирующего с кислородом). Сначала придется истратить немало энергии на получение чистых реактивных металлов или на подзарядку возобновляемой батареи от какого-то источника. Батареи — это хранилище, а не источник.

Свойства электричества, от которых мы так зависим в современном мире, представляют собой совокупность взаимосвязанных явлений, на которые человек наталкивался начиная с 1820-х гг. Положите компас рядом с проводом, по которому течет ток из аккумуляторной батареи, и вы увидите, что стрелка отклонится. Провод создает магнитное поле, которое локально превалирует над магнитным полем Земли, и потому стрелка компаса меняет положение. Эффект можно усилить, туго обвив проводом железный стержень: в этом случае несильные поля от провода, складываясь, превращают железный сердечник в мощный электромагнит, который можно включать и выключать щелчком рубильника и применять для постоянного намагничивания других кусков железа.

Но если электрический ток создает магнитное поле, не верно ли и обратное: может ли магнит вызвать ток в проводнике? И в самом деле — может. Если возле мотка проволоки перемещать магнит или даже включать и выключать электромагнит, в проволоке возникнет ток. Чем быстрее магнитное поле движется мимо провода, тем мощнее ток. То есть электричество и магнетизм — это симметричные неразрывно переплетенные силы: две стороны одной медали электромагнетизма.

Простое наблюдение, состоящее в том, что магнитное поле индуцирует электрический ток, открывает нам необъятное разнообразие современных технологий: с помощью магнита самое движение можно преобразовать в электроэнергию. И не надо зависеть от батарей, требующих дорогого металла и быстро истощающихся: вращая магнит в бухте проволоки или бухту вокруг магнита, можно получать сколько нужно электроэнергии. Принцип работает и в обратную сторону: электромагнитное поле может приводить тела в движение. Положите сильный магнит рядом с проводом, и вы заметите, что провод вздрогнет оттого, что в нем возник ток. Это эффект отталкивания. Немного поэкспериментировав, можно определить, как расположить электрические провода и магниты (или даже электромагниты), чтобы привести в движение быстро крутящийся вал. Сегодня электромоторы приводят в движение промышленные машины, пилят лес и мелют зерно, и в вашем доме их добрый десяток: электромотор жужжит в пылесосе, вертит вытяжной вентилятор в ванной, вращает диск в DVD-проигрывателе. Миниатюризация труда облегчает наш быт, электромоторы нынче всюду, и они почти невидимы.

Зная, как электромагнетизм приводит тела в движение, можно сконструировать инструменты для точного измерения основных характеристик электрического тока: силы и напряжения. (Первые электротехники пытались мерить эти параметры языком, оценивая степень болезненности прикосновения!) Как мы увидим в главе 13, способность верно исчислить новое явление — это необходимый первый шаг к его пониманию и далее к возможному техническому освоению.

Электрический свет тоже играет в нашей жизни немалую роль. Его можно зажечь в любой момент, и это кардинальным образом изменило режим сна и производственные ритмы человека: наши улицы и дома сияют миллионами маленьких солнц. Простейший вид электрического освещения — дуговая лампа. Изобретенная в 1800-х гг. и питавшаяся от вольтова столба, это, по сути дела, непрерывная искра — искусственная молния, бьющая между двумя угольными электродами. Неудобство дуговой лампы в том, что она невыносимо яркая и потому не годится для помещений. Хотя вызвать свечение тел с помощью электромагнетизма достаточно несложно, регулировать силу электрического света — задача потруднее.

Физические явления, на которых основана конструкция лампочки накаливания, достаточно просты. Электрическое сопротивление — свойство любого вещества, и благодаря ему тонкую нить накаливания можно раскалить, пропуская через нее ток. Раскаляясь, вещества начинают сами испускать лучи — температурное излучение: железный прут в пламени горна становится сначала багровым, потом оранжевым, желтым и, наконец, ослепительно-белым. Но дьявол прячется в деталях: если угольная или металлическая нить накаливания добела раскалится на воздухе, она вступит в реакцию с кислородом и сгорит. Ее можно поместить в герметичную стеклянную колбу, откачав оттуда воздух, но в вакууме раскаленные вещества легко испаряются. Проблему решает заполнение колбы разреженным инертным газом, но для этого все равно потребуется исследование и эксперименты, подбор методом проб и ошибок среди разных карбонизированных материалов и видов тонкой проволоки надежного варианта нити накаливания.

Генерация и распределение

Мы уже разобрали, как генератор превращает механическое движение в электрический ток, но откуда взять это движение? Очевидное решение — построить ветряк или водяное колесо и установить генератор там. Генератор хорошо работает, когда вращается со скоростью в сотни оборотов в минуту, поэтому вам понадобится система шестерен или ремней и блоков, чтобы ускорить мощное, но медленное вращение вала. Возрождающаяся цивилизация, видимо, будет похожа на стимпанковый винегрет разнородных технологий, со старинного вида четырехлопастными ветряными мельницами и водяными колесами, направляющими силу стихий не на помол зерна и подъем свайного молота, а на генерацию электричества для питания местной сети.

Проведенные в 2005 г. расчеты показали, что обычная ветряная мельница, дооборудованная вместо жерновов системой шестерен и генератором, может за год произвести 50 000 квт·ч электроэнергии — вчетверо больше, чем я расходую в своей квартире. Но, пожалуй, самый вдохновляющий пример, чего можно достичь, располагая лишь простейшими технологиями, оставил нам американский изобретатель Чарльз Френсис Браш. В 1887 г. он построил у себя в саду башню-ветряк с 17-метровым в диаметре колесом, состоявшим из 144 лопастей, выполненных из тонких, выгнутых кедровых реек. Эта электростанция вырабатывала более киловатта электричества, которое Браш пустил на питание доброй сотни ламп накаливания — они на тот момент тоже были передовой технологией, — освещавших его дом, а все излишки накапливал в 400 аккумуляторных батареях, размещенных в подвале.

Неудобство такой конструкции в том, что система множественных шестерен, необходимая для придания валу нужной скорости вращения, отнимает слишком много энергии. Для ветрогенераторов проблема снимается кардинальным изменением системы. Вместо широких лопастей-парусов, захватывающих много ветра, но создающих мощную турбулентность и торможение, а значит, неспособных к скоростному вращению, современные ветряки используют три длинных и узких лопасти-лезвия. Система построена на знаниях аэродинамики, полученных при разработке пропеллеров для самолетов и вертолетов, и хотя небольшая площадь поверхности означает, что при слабом ветре колесо вращается с трудом, зато, лишь подует посильнее, оно крутится с головокружительной скоростью и конвертирует в электричество гораздо большую часть механической энергии.

У водяного колеса выходная мощность тоже ограниченна. Количество энергии, содержащееся в потоке воды, зависит от его мощности и высоты падения. Мощность потока — это объем жидкости, протекающий за единицу времени, а высота падения в случае с верхнебойным водяным колесом — расстояние между желобом и лотком. Энергетические возможности водяного колеса не особенно велики, оттого что максимальная высота падения струи ограничена диаметром колеса, а при диаметре больше 20 м колеса становятся слишком тяжелыми и потому неэффективными.

А вот водяные турбины, с другой стороны, таких ограничений не знают. Самая мощная в мире гидроэлектростанция «Три ущелья» на реке Янцзы создает перепад в 80 м между водным зеркалом водохранилища и турбинами в основании плотины, за счет чего и получает колоссальную энергию.

Лучшая турбина, которую вы можете построить для применения с большой высотой и небольшой мощностью потока (то есть под узкой трубой, выбрасывающей струю под высоким давлением), — это турбина Пелтона, состоящая из ковшей, расположенных на ободе колеса (немного похоже на уложенные кругом ложки). Принцип в том, чтобы струя воды не останавливалась в каждом ковше, но хитро разворачивалась и снова выплескивалась вперед. Каждый ковш выполняется в виде слегка искривленного ведра, как бы разделенного на две половины проходящим вдоль стенки гребнем, рассекающим падающую прямо в ковш струю так, чтобы она, разделившись строго надвое, завихрялась в обоих углублениях и выплескивалась через передний край ковша. Именно это изменение направления прикладывает к ковшу значительное усилие и вращает турбину, а струя бьет по очереди в каждый ковш, и колесо не останавливается.

Для обратной ситуации, когда высота потока у вас невелика, но велика его мощность, лучше подойдет турбина поперечного тока. Здесь вода направляется на вершину колеса с короткими изогнутыми лопастями, расположенными радиально, и толкает их сначала на входе в колесо, а затем, вторично, выходя из колеса в нижней точке. С первого взгляда эта конструкция напоминает традиционную водяную мельницу, но ее существенное отличие в том, что турбину вращает не вес падающей воды, улавливаемой лопастями, а струя, толкающая лопасти сзади.

Как пелтоновскую, так и поперечноточную турбину несложно изготовить, имея простые металлообрабатывающие станки, и сегодня обе они рекомендуются для развивающихся стран как технологии, для которых все можно произвести на месте. Они отлично подойдут для восстановления цивилизации в постапокалиптическом мире.

При всей эффективности ветрогенераторов и водяных турбин, использующих, к тому же, возобновляемые источники энергии, сегодня бóльшая часть электроэнергии генерируется иными способами. Век пара, строго говоря, на самом деле не закончился. Мы ушли от широкого применения паровых машин в двигателях станков или транспортных средств, но с помощью пара сегодня вырабатывается более 80 % всего потребляемого в мире электричества: котлы кипятит тепло, высвобождаемое при сжигании угля или газа либо при распаде нестабильных тяжелых атомов в ядерном реакторе.

Как мы уже видели, произвести тепло просто, а вот преобразовать тепловую энергию в механическую — это задача посложнее. Решить ее может паровая машина, но медленный ход поршня невозможно без энергопотерь превратить в быстрое вращение, пригодное для электрогенератора.

Решением стала турбина, основанная на удачной конструкции водяной турбины, но приспособленная под пар высокого давления. Работу совершает струя пара, либо бьющая по лопастям сзади, чтобы импульс вращал колесо (как в пелтоновской или поперечноточной турбине), либо отражающаяся от поверхности изогнутой лопасти, которую, как самолетное крыло, толкает сила противодействия. Существенная разница между водой и паром в том, что пар расширяется и движется быстрее, но теряет давление, поэтому большинство паровых турбин сочетают реактивное колесо для пара высокого давления пара с импульсным колесом ниже на валу, работающим от разреженного пара. Такая многоступенчатая паровая турбина позволяет весьма производительно генерировать огромные объемы электроэнергии, и ее применение открыло новый электрический век.

Однако, сколь бы эффективной ни была турбина, полученную электроэнергию еще нужно доставить туда, где она нужна.

Вы можете соорудить генератор, который будет вырабатывать устойчивый постоянный ток (как в аккумуляторе), но легче собрать генератор переменного тока, быстро циклически изменяющегося с вращением ротора. Напряжение, возникающее в обмотке, меняется с положительного на отрицательное и обратно, поэтому ток, который оно вызывает, тоже постоянно меняет направление, летая туда-сюда по проводнику, наподобие стремительного прилива и отлива. Переменный ток имеет одно важное преимущество перед постоянным: он изящно решает проблему транспортировки электричества с электростанции до места его потребления — городов и промышленных объектов.

Как только вы захотите послать электроны по распределительной сети, состоящей из металлических проводов, вы тут же столкнетесь с коренной трудностью. Мощность вырабатываемого электрического тока определяется произведением силы тока и напряжения. Если сила тока велика, сопротивление проводов будет их неизбежно нагревать, и вы потеряете большую часть драгоценного электричества, которое произвели. (В то же время электрическое сопротивление — это свойство, которое намеренно эксплуатируют в нагревательных элементах чайника, тостера и фена, а если тонкую металлическую нить удастся разогреть до того, что она засветится, и притом не сжечь, то, значит, вы освоили технологию лампы накаливания.) Единственный вариант передать ток высокой мощности — уменьшить силу тока и повысить напряжение. Тут есть трудность: высокое напряжение слишком опасно; оно допустимо для проводов, протянутых между опорами высоко над землей за городом, но у себя дома вы точно постараетесь его избежать. Так вот, прелесть переменного тока в том, что он позволяет легко поднимать и опускать напряжение с помощью трансформаторов.

Трансформатор — это, по сути дела, два толстых мотка проволоки, насаженные один против другого на один железный сердечник в форме рамки, для того чтобы магнитное поле, создаваемое первой обмоткой, воздействовало на вторую. Согласно принципу индукции, о котором мы говорили выше (с. 184), переменный ток, пропущенный через первичную обмотку, создает быстро колеблющееся электромагнитное поле — возникающее и исчезающее более сотни раз за секунду, — которое в свою очередь создает переменный ток во вторичной обмотке. А теперь смотрите, в чем фокус. Если во вторичной обмотке витков больше, чем в первичной, напряжение растет, а сила тока падает: трансформатор — вроде электрического валютообменника, он конвертирует силу тока в напряжение. Таким образом, с помощью трансформаторов вы можете регулировать напряжение на разных участках распределительной сети, чтобы где нужно снизить силу тока, оборачивающуюся высоким сопротивлением, а где нужно — опасное для жизни напряжение.

Прелесть электричества в том, что можно размещать промышленные объекты не только на вершинах обдуваемых сильным ветром холмов, на берегах быстрых рек или неподалеку от лесов и угольных шахт, как приходилось поступать нашим предкам до XIX столетия. В этих местах останутся только электрогенераторы, а энергия по проводам пойдет куда нужно. Мы привыкли к такому положению вещей. Но всего лишь 100 лет назад всю энергию, необходимую для обслуживания дома, нужно было доставлять туда в материальном воплощении: керосин для ламп, уголь или дрова для обогрева и готовки. На задних дворах викторианских домов имелись дворовые угольные бункеры размером с небольшую жилую комнату, чтобы держать запас топлива на всю зиму. Сегодня электричество приходит в каждое помещение и приносит энергию для всех домашних нужд — чистую, бесшумную, не занимающую места.

Постоянный ток поможет человеческому сообществу приподняться из руин в первые недели после катастрофы, он доставит энергию по коротким трассам, например от ветрогенератора до жилищ, и зарядит аккумуляторы. Однако если на дальнейших этапах восстановления хозяйства вы задумаетесь о выгодах крупных и мощных электростанций, тогда понадобится создавать распределительные сети переменного тока. К тому же в мире, где люди будут страдать от жесткой нехватки энергии, тепло, полученное от сгорания топлива, лучше использовать по максимуму. Комбинированные теплоэлектростанции (ТЭС) изменили абсурдную ситуацию, когда тепло уходило впустую через градирни электростанций, а тем временем для отопления ближних городских кварталов сжигалось топливо. По использованию ТЭС в мире лидируют Швеция и Дания: там горячий пар, применяемый для вращения турбин и генераторов, в дальнейшем, например, идет на обогрев зданий по соседству от станции. Котлы топятся природным газом или биотопливом: отходами деревообработки, лесом с возобновляемых вырубок или отходами сельского хозяйства, и эффективность генерации электроэнергии и производства тепла приближается к 90 %.

В дни перезагрузки, вероятно, привычным станет зрелище телег, запряженных тягловыми животными, а может, и переоборудованных под газ грузовиков, везущих пиленый лес или компост с окрестных ферм на ТЭС, которые каждый квант полученной энергии пускают на производство электричества и тепла для ближних предприятий и жилых районов. Что ж, посмотрим, какими в постапокалиптическом мире будут средства передвижения.

Глава 9

Транспорт

Работающий на бензине мотор — настоящее волшебство. Только представь, тысячи разных кусочков металла сложили в определенном порядке, добавили немного бензина и масла, потом — одно нажатие кнопки, и все эти кусочки оживают, начинают гудеть и рычать, колеса вращаются с фантастической скоростью.

Роальд Даль. Дэнни — чемпион мира

Поддержание в порядке дорожной сети — чрезвычайно дорогая и трудоемкая работа, и в постапокалиптическом мире дороги на удивление скоро разрушатся, несмотря на то что былого плотного движения по ним не будет. В средних широтах разрушительная смена замерзания и таяния постепенно расширит малые трещины и изъяны полотна, а семена, занесенные ветром в бреши, быстро вырастут в цепкие кусты и мощные деревья, их корни примутся дальше крошить тонкую кожу дорожного покрытия.

Строго говоря, современные асфальтированные магистрали отлично подходят, чтобы мчаться по трассе со скоростью 150 км/ч, но их поверхность менее долговечна, чем поверхность прочно уложенных древнеримских дорог. Многие viae publicae, мощенные толстым слоем прочного булыжника, проходимы и поныне, спустя 1000 лет после гибели создавшей их цивилизации. Этого нельзя будет сказать о нашей нынешней дорожной сети. Даже самые важные дороги, главные транспортные пути рухнувшей цивилизации, станут почти непроезжими. Чтобы обследовать опустевшие города, понадобятся прочные внедорожники: впервые в истории паркетные джипы будут необходимы для перемещения по улицам.

Стальные рельсы железных дорог значительно прочнее дорог шоссейных, но и их со временем пожрет коррозия. И все же в первые десятилетия после апокалипсиса поддерживать дальние торгово-хозяйственные связи, вероятно, лучше помогут рельсовые пути — при условии, что им не дадут зарасти лесом.

Большинство транспортных средств нашего века приводится в движение двигателем внутреннего сгорания: он крутит колеса семейных авто, тянет поезда и носит по небу легкие самолеты. Но самоходные машины — трактора, комбайны, рыболовецкие траулеры, развозные грузовички — выполняют многие другие важные функции, связанные с удовлетворением потребностей людей. Нужно будет сохранить такие машины на ходу как можно дольше. Давайте сначала поговорим о том, как обеспечить моторный транспорт основными расходными материалами: топливом и резиной, а затем рассмотрим, какие запасные варианты остаются у общества, которое не способно сохранить механизацию и деградирует еще сильнее.

Поддержание машин на ходу

Чуть дальше мы поговорим о немного различных принципах работы бензинового и дизельного двигателей, но сейчас достаточно будет сказать, что для них нужно разное топливо. И бензин, и дизельное топливо (соляр) — это жидкие смеси углеводородов: их молекулы подобны молекулам растительных масел, описанным в главе 5. Бензин — это набор углеводородов с хребтами в основном длиной в 5–10 атомов углерода; дизтопливо несколько тяжелее, это более вязкая жидкость, составляющие ее молекулы длиннее: от 10 до 20 атомов. Как мы говорили выше, после апокалипсиса останутся немалые запасы этих видов топлива — на автозаправках, в нефтехранилищах, наконец в баках брошенных транспортных средств. Однако довольно скоро людям, пережившим конец света, придется налаживать новое производство топлива, чтобы поддерживать механизацию сельского хозяйства и моторный транспорт.

Сегодня бензин и дизельное топливо получают, перерабатывая сырую нефть. Методы переработки относительно просты и вполне применимы для малых объемов производства. Жидкие фракции отделяют путем дробной перегонки, по тому же принципу, на котором основана дистилляция спирта из сброженного сусла. Фракции с крупными углеводородными молекулами можно расщепить на более удобные короткомолекулярные жидкости путем нагрева с глиноземным катализатором (например, толченой пемзой).

Трудность обеспечения топливом не в том, как его выделить из сырой нефти, а в том, что добыть сырую нефть из недр Земли уже невозможно без сложного бурового оборудования и морских платформ. Но при этом автомобильное топливо можно получить и не из нефти, и постaпокалиптическое человечество многому могло бы научиться у нынешних «зеленых». Как писал в начале 1900-х гг. сам Рудольф Дизель, «энергию можно добыть из солнечного тепла, которое всегда будет доступно для земледелия, даже после истощения всех природных запасов твердого и жидкого топлива».