Рассказы о металлах

По мнению многих ученых, постепенное истощение земных недр рано или поздно приведет к необходимости начать разработку минеральных и рудных кладовых космоса. Академик СП. Королев говорил: "Человечество порой напоминает собой субъекта, который, чтобы натопить печь и обогреться, ломает стены собственного дома вместо того, чтобы съездить в лес и нарубить дров". Разумеется, добытая, например, на Луне и доставленная на нашу планету тонна железной руды, обойдется, скажем прямо, недешево. Но ведь и первая тонна нефти, добытая на новой буровой скважине, стоит огромных денег, зато тысячная тонна уже намного дешевле, а миллионная и подавно. Так же будет со временем снижаться и себестоимость космической железной руды. Кстати, а обязательно ли доставлять на Землю руду? Нельзя ли извлекать из нее железо непосредственно в космосе?

Разработано немало проектов получения лунного железа. По одному из них металл предполагается на Луне не плавить, а возгонять — переводить из твердого состояния в газообразное, а затем насыщать углеродом и конденсировать на холодной поверхности бесконечного транспортера. Оседая на нем, пары науглероженного железа будут превращаться в сталь, свойства которой благодаря глубочайшему вакууму, царящему на поверхности Луны, окажутся намного выше, чем у земной стали.

Американские специалисты создали опытную установку для извлечения железа из лунных пород. С помощью солнечных лучей, сконцентрированных параболическими зеркалами, лунный грунт будет расплавляться, а затем электролиз, энергию для которого дадут солнечные батареи, отделит металл от остальных компонентов расплава. По расчетам ученых, такая установка размером всего с письменный стол (в комплекте, правда, с огромными, как футбольное поле, панелями солнечных батарей) сможет ежесуточно производить примерно тонну железа.

Когда в 1970 году советская автоматическая станция "Луна-16" доставила на Землю образцы реголита — поверхностного лунного грунта. Академия наук СССР поручила ряду институтов тщательно и всесторонне исследовать драгоценные крупицы лунного вещества. Уже вскоре реголит доказал, что интерес к нему вполне оправдан: к удивлению ученых, он содержал мельчайшие частицы чистого железа, на котором не удалось обнаружить ни малейших следов окисления. Да, было тут чему удивляться: ведь на Земле железо повсюду ржавеет. Но самое удивительное заключалось в том, что и в земных условиях лунное железо не торопилось окисляться. Шли дни, недели, месяцы, а железо, прибывшее из космических далей, продолжало, подобно благородным металлам, сохранять свою первозданную чистоту.

Прошло несколько лет, но коррозия так и не смогла подобрать ключи к загадочному железу. Неприступными для кислорода оказались и железные частицы образцов, добытых за это время на поверхности нашего спутника автоматическими станциями "Луна-20" и "Луна-24", американскими пилотируемыми космическими кораблями "Аполлон". В чем же секрет столь поразительной коррозионной стойкости?

Чтобы дать ответ на этот вопрос, пришлось провести сотни скрупулезных экспериментов.

В земных лабораториях создавались условия, близкие к лунным, сложнейшая аппаратура снова и снова "прощупывала" космические пылинки. На помощь ученым пришел принципиально новый способ анализа — рентгеноэлектронная спектроскопия, позволившая дать подробную информацию о характере взаимодействия атомов в тончайшем поверхностном слое вещества, измеряемом сотыми и тысячными долями микрона.

Тайна лунного железа была раскрыта: "виновником" его колоссальной коррозионной стойкости, во много раз превосходящей стойкость создаваемых на Земле сталей и сплавов, оказался солнечный ветер — поток частиц (электронов, протонов), постоянно излучаемых Солнцем в межпланетное пространство. При бомбардировке Луны, не защищенной атмосферой, частицами солнечного ветра протоны "выхватывают" с поверхности лунного вещества кислород и уносят его в просторы Вселенной. А железо, освободившись от кислорода, обретает против него такой стойкий "иммунитет", что впредь не только на Луне не подвергается окислению, но и в земной атмосфере уверенно отражает атаки коррозии. Кстати, не только железо, испытав благотворное воздействие солнечного ветра, становится неуязвимым против коррозии: такие же способности обнаружены учеными у титана, алюминия и кремния.

Разгаданная тайна лунного грунта навела физиков и металлургов на мысль использовать открытое явление в "корыстных" целях: путем ионного обстрела металлических изделий создавать на их поверхности неподвластный окислению "панцирь" из ультрадисперсных частиц металла. В одной из лабораторий был проведен любопытный эксперимент. На диске из нержавеющей стали написали слово "Луна" и подвергли эту надпись бомбардировке пучком ионов, а затем поместили диск в пары царской водки. И что же? Через четверть часа сталь оказалась покрытой слоем ржавчины и лишь "Луна" как ни в чем не бывало светилась все тем же металлическим блеском.