«Кроты» наших дней
На сегодняшний день остается решить лишь одну практическую проблему: как наилучшим образом проложить тоннель сквозь Землю? Нельзя ли под землей передвигаться примерно так же, как под водой?.. Оказывается, и на этот счет у инженеров есть кое какие соображения.
Еще в 1937 году советский инженер А.И. Требелев предложил удивительный аппарат – субтеррину. Как вспомнил сам изобретатель, вместе с двумя коллегами он предложил создать самоходный, движущийся под землей аппарат. «Мы тогда пришли к выводу, что на основе новейших данных советских ученых в теории резания можно построить эффективный аппарат для закрытой раз работки грунтов», – писал он.
Далее Требелев рассказывал, что модель подземной лодки – «субтеррины» – прошла испытания на Гороблагодатском руднике, проделав туннель длиной около 40 м в толще горы Благодать. Экипаж лодки составили три человека. Один из них – водитель – должен бы находиться внутри лодки, управляя ее движением; двое других – механик и слесарь – готовили аппарат к работе.
Однако довести до конца испытания так и не удалось. Сначала произошла авария. Потом разразилась Вторая мировая война и всем стало не до экспериментальных проектов. После войны Н.С. Хрущев, ознакомившись с давним проектом, загорелся было желанием возродить его, да потом охладел к этой затее.
Дело в том, что в 1948 году еще один советский инженер – М.И. Циферов – получил авторское свидетельство на изобретение подземной торпеды – аппарата, способного самостоятельно двигаться в толще земли со скоростью 1 метр в секунду. (Для сравнения: скорость агрегата Требелева – 12 метров за час.)
Циферов предложил способ бурения с помощью скрытого взрыва. Для этого им была сконструирована специальная головка бура, напоминающая гигантское сверло. Его режущими кромками служили две радиальные щели. Далее следовал пороховой отсек, в котором располагался заряд, взрывавшийся от электрического запала. В момент взрыва пороховые газы создавали в камере сгорания давление в 2–3 тысячи атмосфер! С огромной силой они вырывались из узких щелей головки, их реактивные потоки вращали бур. Как только отгорала одна шашка, из специального отсека через затвор, похожий по своему устройству на орудийный замок, подавалась новая.
С помощью подобного бура, как показали расчеты, можно пройти в глубь Земли на 12 км. Почему не больше? Штанга или трос, на которых висит бур, при больших глубинах погружения могут оборваться, не выдержав собственного веса.
М.И. Циферов предложил еще и подземную… ракету. Она была «перевернута вверх тормашками», чтобы выжигать и активно выталкивать грунт из проделываемой скважины. С поры первой заявки прошло уж, считай, полвека. Подземные ракеты ныне совершенствует сын изобретателя. Но в широкую практику они так и не внедрились. Главный недостаток конструкции: никак не удается вести подземную ракету строго по заранее намеченной траектории.
А потому во всем мире проходчики продолжают уповать на традиционное буровое оборудование, обычные проходческие щиты. Именно с их помощью, например, построен туннель под Ла Маншем.
Впрочем, все это вовсе не значит, что время подземных кораблей и ракет еще не пришло. Очень может быть, что разработка подземных лодок для больших глубин ныне ведется в глубокой тайне в каких нибудь специализированных КБ. Во всяком случае, подземные «кроты», способные проходить скважины не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости, тратя на то значительно меньше времени, чем землекопы и буровики, уже существуют не первый десяток лет.
А недавно японцы сообщили о создании подземных машин нового класса – микротуннельных роботов. Они способны прорывать туннели диаметром от 25 см до 1 м.
Агрегат в люльке опускают в шахту, ориентируют в направлении будущего туннеля. Буровая головка начинает дробить грунт. После того как пройдено несколько первых метров, к машине подсоединяется очередная секция трубы. Операция продолжается до тех пор, пока робот не пройдет около 150 метров. Далее машина останавливается из за сильного трения труб о грунт. Для продолжения работ необходимо закладывать новую шахту.
Изобретение, применяемое для прокладки водопровода, газовых магистралей, силовых и информационных кабелей, разрабатывалось десятками японских фирм; наиболее известные из них – «Изеки», «Окимура», «Комацу»… Роботы проходят в Японии 1000 километров в год. За японцами следуют немцы, они тоже производят сотни машин, работающих ныне под многими крупными городами Германии. Самые хорошие результаты получены на трудных стройках – в обводненных грунтах, под фундаментами крупных зданий и т.д. Причем шумы, вибрация, пыль, возникающие при работе механических лопат и отбойных молотков, в данном случае практически отсутствуют – слышно лишь урчание электромоторов.
Ну а как обстоят дела с подземоходами? Они вовсе не канули в Лету. Еще лет 20 тому назад американцы продемонстрировали новый буровой снаряд. Носовая часть представляла собой мощный нагреватель, выполненный из термостойкого молибденового сплава и способный создавать температуру примерно 1000 градусов. При таком нагреве любая кристаллическая порода если не плавится, то размягчается. Под действием собственного веса снаряд погружается в породу, словно нож в масло. Его хвостовая часть охлаждает и заодно цементирует стенки ствола; оплавленная порода образует прочную стеклообразную массу, предупреждающую прорыв подземных вод или обвал породы без дополнительного крепления.
Аналогичный проект «тонущего реактора» в конце ХХ века предложили и сотрудники Института теоретической физики и физики Земли РАН. Суть идеи заключается в следующем. Для начала обычным способом бурится скважина диаметром около метра и глубиной в несколько километров. Дно ее забивается серой, а потом туда опускают двухтонную капсулу с отходами. Радиоактивное излучение разогревает окружающее пространство, сера стимулирует реакцию, и капсула со скоростью 2–3 метра в сутки станет проваливаться в недра Земли. А вслед за ней можно запустить следующую… Так за несколько лет, используя 2–3 скважины, заложенные в разных частях света, можно будет избавить планету от радиоактивных отходов, которых ныне накопилось немало.