Вопрос взаимности

1879 год

ВОЗДУШНЫЙ КОРАБЛЬ ФИЛИППА ХОЛЛА

Проходя утром по Фримонт-стрит, я был окликнут с противоположного тротуара мистером Эндрю Эйткеном из компании "Литейные заводы "Циклоп", который, сумев привлечь мое внимание и замедлить мои шаги, перешел через дорогу на мою сторону улицы и сказал следующее:

– Вы как раз тот человек, которого я хотел увидеть. У меня есть кое-что для вас – кое-что по вашей профессии. Вот это, – и протянул бумажный пакет, который выглядел так, будто в нем была рукопись, и вложил его мне в руки.

– Ну и, – сказал я, – что вы хотите, чтобы я с этим сделал? Что это?

– Это рукопись или какой-то рассказ, – ответил Эйткен, – и я хочу, чтобы вы опубликовали её в какой-нибудь из ведущих газет. Её прислал мне день или два назад один джентльмен, для которого наша фирма в последнее время много трудилась, с просьбой проследить за тем, чтобы она была опубликована, и, конечно, я хочу это выполнить. Я знаю, что вы можете помочь мне в этом деле, если захотите.

– О чем эта рукопись? – спросил я.

– Я знаю не больше, чем вы. У меня не было времени заглянуть в пакет, даже если бы я счел нужным это сделать. Подождите, – он достал из кармана пальто письмо, – вот письмо, которое пришло вместе с пакетом, и в нем вы найдете все, что я знаю об этом деле.

Я открыл письмо и прочитал нижеследующее:

"Найтс Фекри, 20 сентября 1879 года.

Эндрю Эйткену, эсквайру, литейный завод "Циклоп", Сан-Франциско:

"Дорогой сэр!

Прилагаю тратту9 на 587,65 долларов в Банке Калифорнии, которая закрывает счет между нами. Вместе с этим письмом вы получите пакет с рукописью, и я буду очень признателен, если вы передадите ее для публикации в какой-нибудь ведущий журнал Сан-Франциско. Я хотел бы, чтобы она попала в руки какой-нибудь надежной и солидной газеты, где на эту тему не будут смотреть как на гениальную выдумку, а отнесутся с уважением и доверием, которых она заслуживает. Дело, о котором идет речь, имеет национальное и, можно сказать, даже мировое значение, и единственная причина, по которой я не опубликовал его в каком-нибудь восточном периодическом издании, – это патриотические чувства, которые я испытываю к Калифорнии, и желание, чтобы Тихоокеанское побережье не потеряло престиж, который неизбежно связан с подвигом такого характера, а показало всему миру, что оно опережает его по уму, изобретательности, энергии и независимости мысли и действий, точно так же как и по своим климатическим условиям, продуктивности своей почвы и богатству своих минеральных пластов. Повествование будет говорить само за себя и должно убедить даже самого скептически настроенного человека в его истинности на основании одних лишь временных свидетельств. Я уверен, что оно наверняка столкнется с неприятием ученых, равно как и с пустопорожней недоверчивостью невежд, ибо разве со всеми самыми важными достижениями в науке, искусстве и открытиях никогда не происходило подобного? Однако пройдет не так много времени, прежде чем я докажу его истинность всем очевидцам. Мне мешает сделать это немедленно только мое желание провести еще одно испытание перед демонстрацией. Пожалуйста, вышлите мне три дюжины болтов и гаек, того же размера, что и в прошлый раз, в Окдейл, как и раньше.

Ваш покорный слуга, Филипп Холл".

Когда я прочитал подпись "Филип Холл", я удивился и, обратившись к Эйткену, спросил его, знаком ли он с этим человеком.

– Не совсем, – ответил Эйткен. – я видел его только один раз, около шести месяцев назад. С тех пор я общался с ним только через письма.

– Что он за человек? – спросил я взволнованно. – Какова его внешность? Какова его профессия?

– Насколько я помню, – ответил Эйткен, – это человек примерно средних лет, высокий, смуглый, с сильными чертами лица, и по стилю его заказов и исполнению его планов и чертежей я должен был бы судить, что он более чем хорошо знаком с инженерным искусством.

Описание Эйткена был достаточно точным, чтобы убедить меня, что этот Филип Холл был человеком, который имел со мной более чем общие интересы, и вот как: около года назад я случайно встретил в общественном месте человека с вышеупомянутым именем и подходящего под вышеупомянутое описание, и, после разговора на тему алхимии, был заинтересован сопровождать его к зданию на Бродвее, где человек, которого он назвал своим партнером, был, как он утверждал, занят производством золота с помощью электричества из кварцевой породы. Мы наблюдали за действиями этого человека, которого звали Хансдеккер, через отверстия, которые Холл предварительно пробурил в боковой стенке дома; и во время неразберихи, вызванной катастрофическим взрывом, который и привел к смерти Хансдеккера, Холл исчез, и с тех пор я ничего о нем не слышал. Однако в ходе этого эпизода он произвел на меня такое сильное впечатление своим умом и изобретательностью, что, признаюсь, мне было очень интересно узнать о нем побольше. Поэтому, попрощавшись с Эйткеном и заверив, что выполню его поручение, я положил пакет в карман и отправился ту же пивную, где ранее встретился с Холлом, и где, как я знал, у меня будет возможность для спокойного ознакомления с рукописью. "Чем занимался Холл?" – думал я по дороге туда. – "Какое новое направление приняла его изобретательность? Или он наконец-то преуспел в производстве золота тем процессом, который остался неясным и неопределенным из-за судьбы его партнера?" Размышления были бесполезны, поэтому, прибыв на место, я сел, открыл пакет, достал рукопись и принялся читать.

СООБЩЕНИЕ.

Моя цель публикации нижеследующего сообщения миру до публичной демонстрации факта, о котором оно повествует, состоит в том, чтобы заверить себя, что в случае непредвиденной случайности, случившейся со мной, запись об этом подвиге не будет окутана мраком и забвением – тем более, что характер предприятия был особенно опасным. С этим извинением в качестве прелюдии я и начну свой рассказ. Меня зовут Филипп Холл, моя профессия – инженер-строитель. Я приехал в Калифорнию из штата Нью-Йорк много лет назад и с тех пор я опробовал себя в разных направлениях с переменным успехом. В течение последнего года я испытал прилив удачи. Подробности о характере этой удачи несущественны и не относятся к теме. Калифорния дает так много примеров внезапных изменений в этом отношении, что мой случай не должен вызывать удивления. Мне достаточно сказать, что из бедного и борющегося за свое дело профессионала я внезапно превратился в капиталиста с необычайными возможностями для увеличения своего капитала. Я оказался в положении, позволяющем помогать моим друзьям и потакать моим собственным идеям, какими бы они ни были. Первое было приятной, но не обременительной обязанностью, так как бедняк обычно не обладает избытком друзей, второе приняло форму проекта, который привлекал мое внимание в течение многих лет, но я никогда не находил возможности его осуществить. Это было ни больше, ни меньше, чем решение проблемы воздушной навигации. Ученые, правда, в последние годы теоретически размышляли над ней, некомпетентные практики тратили время и деньги на испытания, которые были обречены на провал, теоретики выдвигали теории, которые не выдерживали испытания практикой, практики недостаточно учитывали силу элементарных законов природы, капиталисты не стали бы ввязываться в предприятие, которое так часто пытались осуществить и так часто терпело неудачу, что это мало обнадеживало даже самых оптимистичных. Пророчество поэта, который "Услышал, как небеса наполнились криками, и оттуда пролилась ужасная роса От воздушных флотов наций, сражающихся в синих небесах10", казалось столь же далеким от осуществления, как и во времена Монгольфье. Таким образом, дело стояло на месте. Когда я приступил к изучению вопроса, он сформулировался следующим образом: что необходимо в воздушном судне, чтобы оно имело практическую ценность? Очевидно, что оно должно отвечать потребностям торговли и коммерции, поскольку способно перевозить пассажиров или грузы с такой же легкостью и безопасностью, как и наши нынешние наземные или океанские линии. Если оно не сможет этого сделать, оно не сможет конкурировать с остальным транспортом, а тем более вытеснить его. Ясно, рассуждал я, что воздушный шар никогда не сможет иметь практической ценности в этих вопросах, потому что невозможно контролировать его движение ни во время, ни после окончания путешествия. Воздушные шары направляются не в ту сторону, в которую путешественник желает попасть, а по воле ветра, и когда он пытается вернуться на землю, он делает это, рискуя жизнью и конечностями. Воздушные шары действительно были намеком будущих результатов в воздушной навигации, но намеком лишь в той степени, в какой две тысячи лет назад эолипил Герона11 был прообразом современного парового двигателя. Грубые попытки более поздних экспериментаторов в области аэронавтики потерпели неудачу, потому что они не подходили к предмету в корне, а делали слепые и смутные попытки получить нужный результат, следуя случайным идеям или интуиции, которые имели такую же вероятность быть верными, как бухгалтер, который должен сомневаться в результате столбца цифр, не пройдя через процесс их сложения. Несколько условий, которые должны быть выполнены в настоящем воздушном корабле:

1. Он должен быть способен подниматься или опускаться в любой точке земной поверхности по желанию, легко, плавно и без сотрясения своих механизмов, грузов или пассажиров.

2. Он должен обладать способностью двигаться в любом требуемом направлении.

3. Его конструкция должна основываться на таких механических и динамических принципах, которые обеспечат ему не больший риск аварии, чем кораблю в море.

4. Вес не должен быть препятствием для его успешной работы.

Убедившись, что эти условия являются обязательными, я приступил к изучению первого, а именно – левитации. Я обнаружил, что птицы, за исключением, пожалуй, лугового жаворонка, кондора и одной-двух других видов, не используют, если вообще обладают, способностью просто левитировать. Полет в горизонтальном или наклонном направлении является для них более естественным и целесообразным способом передвижения. Те птицы, которые поднимают себя перпендикулярно, делают это с большим усилием и затрачивают много энергии. Об этом свидетельствует ненормально быстрое движение крыльев жаворонка, когда он парит, или колибри, когда он поддерживает равновесие. То же самое можно наблюдать в случае таких насекомых, как муха-дракон и другие представители близких родов. Если проанализировать кривые, описываемые крыльями этих птиц и насекомых, то окажется, что они представляют собой не просто возвратно-поступательное движение, а движение, воплощающее не только форму, но и математические особенности винтового движителя. Это было фактически доказано не так давно успешной передачей, с помощью чрезвычайно тонкой и чувствительной автографической настройки, колебаний крыльев зафиксированного насекомого на подготовленную фотопластинку, результатом было изображение почти идеальной горизонтальной восьмерки. Тот факт, что первичная механическая сила винта была использована природой задолго до того, как она была зарегистрирована среди динамических устройств человека, является достаточным основанием для того, чтобы рассмотреть его пристальнее и сосредоточить на нем все внимание. Человек использует его как средство для перемещения тяжелых тел (железных судов) через плотную среду (воду). Природа использует его как средство для перемещения сравнительно тяжелых тел (птиц) через легкую среду (воздух). Вопрос заключался в том, можно ли эффективно использовать принцип винта для поднятия и перемещения по воздуху очень тяжелого тела.

Теоретически, речь идет просто о весьма ординарной математической задаче, факторы которой сводятся к следующим:

1. Сила тяжести тела, которое нужно поднять или привести в движение.

2. Тяжесть среды (воздуха), через которую это тело должно быть поднято или приведено в движение.

Эти два фактора было легко вычислить, исходя из пропорции, которую один из них имел по отношению к другому, каковы должны быть размеры винта и скорость его вращения. Если снова воспользоваться аналогией с природой, то правило выглядело следующим образом – чем меньше птица, тем больше число колебаний крыльев за определенное время, чем больше птица, тем меньше и медленнее эти колебания. Этот кажущийся парадокс был всего лишь проявлением общего принципа соотношения сил – площадь рычага (крыла) и пространство, через которое он перемещается, были соизмеримы с временем, затраченным на это движение. Для получения определенного результата необходимо затратить определенное количество энергии, и (теоретически) совершенно несущественно, примет ли эта энергия форму длинного рычага, широкого размаха или быстрого движения. Не было никаких математических или механических сомнений в том, что горизонтальный винтовой движитель способен поднять тяжелое тело перпендикулярно в воздух и таким же образом привести его в движение в горизонтальном направлении, при условии (и здесь кроется сомнение), что механические трудности, стоящие на этом пути, могут быть преодолены. В физическом принципе не было ничего нового, поскольку средний ребенок в каждой цивилизованной стране был знаком с эволюциями летающего волчка, который является прекрасной иллюстрацией упомянутого принципа в действии. Летающий волчок состоит всего лишь из простого жужжащего волчка, утяжеленного в нижней части и снабженного в верхней части легким винтовым пропеллером. Быстрое вращательное движение, придаваемое волчку энергичным натяжением шнура, намотанного на его веретено, обеспечивает винтовой пропеллер силой, достаточной для того, чтобы поднять себя и весь корпус волчка на высоту со скоростью, соизмеримой со скоростью его вращения. Волчек такого типа, из-за мощнго начального импульса, будет подниматься устойчиво и перпендикулярно – пропеллер вынужден сохранять свое горизонтальное положение, если он установлен под прямым углом к осевой линии своего вала, под действием веса нижней части волчка – на высоту пятидесяти футов или более, пока энергия вращения его винта не станет динамически эквивалентной силе тяжести его массы, он на мгновение замирает в воздухе, а затем опускается со скоростью, пропорциональной уменьшению энергии его вращения и ускоряющей силы тяжести. Очевидно, что если бы вершина содержала в себе средства сохранения начальной скорости, она продолжала бы подниматься, с медленно уменьшающейся скоростью, пока не достигла бы той высоты, на которой упругость атмосферы обеспечила бы достаточное сопротивление жидкости лопастям пропеллера для поддержания волчка в равновесии, и в этом состоянии он оставался бы до тех пор, пока длилось бы его вращательное движение или механизм, который его производит. Теоретически, нет причин, почему не должны быть получены те же результаты, если подобная машина будет построена в большом масштабе, с соблюдением тех же условий пропорций в ее конструкции. Практически же на пути к этому стояли очень серьезные трудности. Эти трудности были, в основном, двоякого рода:

1. Конструкция и управление подходящим пропеллером.

2. Вес и громоздкость механизмов, необходимых для приведения в движение этого винта.

Пропеллер достаточной силы, чтобы поднять судно или автомобиль большого веса, должен быть с лопастями пропорциональной длины и ширины, способными вращаться с большой скоростью. Давление в фунтах на эти лопасти было бы неравномерным по всей их длине, будучи во много раз больше на их внешних концах, чем в тех местах, где они соединены с ведущим валом. Вследствие неравномерной нагрузки они могли бы сломаться или деформироваться, если бы были сделаны из слишком хрупкого материала; с другой стороны, если бы они были сделаны из слишком упругого материала, они могли бы согнуться до такой степени, что стали бы непригодными для той цели, для которой они были предназначены. Другая большая трудность, связанная с пропеллером, заключалась в трении ведущего вала в подшипниках, которое, если рассматривать его быстрое вращение и собственный вес, который он должен выдерживать (ведь весь вес судна будет приходиться на подшипники вала), представляло собой серьезное препятствие, которое необходимо было преодолеть. Вторая трудность, движущая сила, также была не из легких. Пар казался единственной силой, способной эффективно обеспечить необходимую движущую силу. Но пар подразумевал огромный вес. Во-первых, это двигатель и станина, которые должны были быть сделаны из цельного металла, чтобы предотвратить вибрацию, во-вторых, котел, в-третьих, вода и в-четвертых, топливо, которое необходимо было учитывать. Казалось, что даже если предположить, что можно построить подходящий движитель и приводить его в движение с помощью подходящих механизмов, вес всего аппарата будет настолько велик, что исключит возможность его подъема вообще! Перспектива, конечно, была далеко не обнадеживающей, но я все же решил продемонстрировать возможность или невозможность достижения поставленной цели. Чтобы убедиться в реальных достоинствах этого весомого вопроса, я занялся математикой и подошел к предмету с другой стороны. Линия моей аргументации была следующей: Динамическая одна "лошадиная сила" – это способность поднять 33,000 фунтов на один фут пространства за одну минуту времени, или (вес, пространство и время являются коррелятами в механике) 330 фунтов, на сто футов за одну минуту; следовательно, паровая машина в 50 лошадиных сил была бы способна поднять 330x50=16,500 фунтов на сто футов за одну минуту. Таким образом, транспорт или судно, содержащее двигатель мощностью 50 лошадиных сил с его обычными принадлежностями, обеспечивающий движение горизонтального винта подходящей конструкции, вес которого не превышает 16 500 фунтов, должно быть способно подниматься по воздуху со скоростью сто футов в минуту. Таким образом, теоретически продемонстрировав практическую возможность подъема судна по воздуху с помощью энергии, вырабатываемой внутри судна и применяемой к горизонтальному пропеллеру, я без промедления приступил к практической реализации своей теории. Почти год назад, с целью проведения некоторых научных экспериментов, которыми я тогда занимался, без риска вмешательства или слежки, я получил в пользование необитаемый фермерский дом на берегу реки Станислаус недалеко от Найтс-Ферри. Успешно проведя эти эксперименты, я получил достаточно средств для удовлетворения всех текущих потребностей, с уверенностью, что так будет и в будущем, я отправился в Сан-Франциско и передал свои заказы и чертежи на литейный завод "Циклоп". Я заручился услугами механика, мистера Джеймса Ачинклосса, чтобы он сопровождал меня на ранчо, предложив ему такие денежные стимулы, чтобы он был заинтересован в этом. Когда я говорю, что Ачинклосс был механиком из Глазго, досконально знающим свою профессию и разбирающимся в устройстве и управлении паровыми машинами так же, как обычные люди разбираются в использовании ножа и вилки, я говорю именно то, что есть на самом деле. После того, как машины были отлиты и подогнаны на чугунолитейном заводе, они были отправлены по частям, по мере необходимости, по Южной Тихоокеанской железной дороге в Окдейл, откуда я перевез их в повозках на свое ранчо. Здесь у нас была возможность свободно работать, не подвергаясь чужому любопытству и вторжению, которые неизбежно досаждали бы нам в более густонаселенных местах. Фермеры в нашем районе, а их было очень мало, были слишком равнодушны, чтобы заботиться о предмете наших трудов, и слишком невежественны, чтобы догадаться о нем. Под нашими руками работа шла полным ходом. Мы добросовестно и неустанно работали по десять часов в день с начала марта до середины сентября. За это время мы создали машину, новую по конструкции, прекрасную по исполнению, точную в деталях и не имеющую аналогов в летописи механизмов. К середине сентября в помещении, расположенном в задней части дома, стояло судно, которое можно кратко описать следующим образом – его корпус представлял собой плоскодонную лодку или плот длиной двадцать футов, заостренный с обоих концов, шириной пятнадцать футов в центре, с фальшбортами из легких перил высотой четыре фута. Материал, из которого изготовлено днище судна, был композитным, состоящим из дубовых и тиковых досок, уложенных поперек друг друга и скрепленных стальными ребрами. В центре днища находилась станина для механизмов, изготовленная из цельного чугуна и весившая полторы тонны. Через центр станины проходил ведущий вал пропеллера, так что подшипник вала был зацеплен с конической шестерней, которая свободно вращалась на вертикальном валу, но по желанию могла быть приведена в жесткое соединение с помощью храповика. Когда это зацепление было введено в действие, он передавало мощность от перпендикулярного вала к горизонтальному пропорционально соответствующим диаметрам их зацепления и соответствующим размерам их пропеллеров. Если диаметр зубчатого колеса на горизонтальном валу составлял только одну треть от диаметра зубчатого колеса на перпендикулярном валу, то на горизонтальный вал передавалось в два раза больше мощности (с учетом несоразмерности пропеллеров), чем на перпендикулярный, оставляя последнему только достаточную мощность для поддержания судна в равновесии. На передней стороне вертикального вала и напротив двигателя стоял генератор. Я с самого начала решил отказаться от пара, как слишком громоздкого, неуклюжего и хлопотного для моей цели, и использовать сжатый воздух, полученный несколько новым способом. Объем цилиндра двигателя составлял более полутора кубических футов, следовательно, на каждый оборот винта уходило три кубических фута сжатого воздуха. Оценивая используемое давление в девяносто фунтов на квадратный дюйм, для каждого оборота нужно было сжимать столько воздуха, сколько составляла разница между обычным атмосферным давлением (15 фунтов) и требуемым давлением двигателя, или в шесть раз больше, то есть восемнадцать кубических футов. Мой генератор состоял из цилиндра диаметром четыре фута и длиной шесть, объемом семьдесят пять кубических футов, снабженного свободным поршнем. Один конец этого цилиндра открывался в приемник из котельного железа емкостью 200 кубических футов, отверстие которого было снабжено клапаном, открывающимся наружу от генератора. Другое отверстие на верхней поверхности того же конца цилиндра, снабженное клапаном, открывающимся внутрь, пропускало наружный воздух в генератор. На другом конце генераторного цилиндра вращался на валу, введенном в головку цилиндра, массивный стальной диск, перфорированный двадцатью четырьмя отверстиями, расположенными на расстоянии шести дюймов друг от друга по периферии. Эти отверстия, когда диск вращался, проходили во вращении над устьем большего отверстия в головке цилиндра так же, как каморы револьвера проходят над казенной частью ствола. Генератор использовался следующим образом – в отверстия вращающегося диска вставлялись патроны, наполненные сжатым пороховым хлопком, причем размер заряда точно соответствовал содержимому цилиндра и требуемому давлению. Эти патроны, проходя при вращении над отверстием в цилиндре, автоматически замыкали цепь электрической батареи, искра от которой воспламеняла патрон. Приобретенная таким образом взрывная сила действовала непосредственно на свободный поршень генератора, который перемещался к дальней части цилиндра, сжимая воздух на своем пути и заставляя его проходить через клапан, который открывался наружу, в то же время закрывая клапан, который открывался внутрь от внешнего воздуха. Когда поршень достиг другого конца цилиндра, и сила взрыва была израсходована, после него остался частичный вакуум, которым немедленно заполнял внешний воздух, устремлявшийся внутрь через отверстие под станиной. Этот вал был из стали, диаметром двадцать футов, с клапаном в верхней части цилиндра, и выталкивал поршень назад на четыре дюйма. К его верхней оконечности под прямым углом к оси был прикреплен стальной диск диаметром три фута и толщиной три дюйма, к которому были прикручены концы пропеллера – лопасти в количестве шестнадцати штук. Эти лопасти были изготовлены в виде шести секций размером три фута на пять, каждая из которых была независима от всех других секций той же лопасти, хотя и связана стальными ремнями по всей длине, но соединена со всеми соответствующими секциями других пятнадцати секций посредством двух круглых железных стержней диаметром два дюйма, проходящих через все секции, одна над другой, к которым секции были прочно прикреплены с помощью болтов и гаек. Таким образом, изготовление лопастей из секций позволило, помимо преимущества прочности, приблизить истинный механический угол пропеллера, который изменяется в зависимости от расстояния до вала. Когда секции были установлены, они представляли собой огромный шестнадцатилопастной гребной винт диаметром тридцать шесть футов, укрепленный шестью наборами концентрических колец на расстоянии трех футов друг от друга, лопасти были шестнадцати футов в длину и трех в ширину. Используя дерево в конструкции винта, я обеспечил необходимые качества легкости и упругости, строя лопасти из секций и скрепляя их железными и продольными стальными ремнями, я сделал их достаточно прочными, чтобы выдержать огромное давление, которое будет оказываться на них, особенно на их концах, где скорость движения будет наибольшей, хотя я в значительной степени компенсировал это несоответствие давления, сделав угол лопасти на внешней стороне настолько острым к плоскости движения, насколько это соответствовало необходимому требованию мощности. Трение вала в подшипнике на дне станины почти полностью исключено благодаря использованию гидравлического принципа, который в последнее время вошел в моду в тяжелом машиностроении и заключается в подаче масла между воротником вала и его подшипником, так что между ними всегда остается промежуточная пленка жидкости. Благодаря этому методу была обеспечена свобода от трения и легкость в работе, недостижимая другим способом.