Вы узнали о различных газоразрядных лампах: о лампах дневного света, лампах ДРЛ, СВД и других. Все они могут нормально работать только с балластом. Даже крохотные сигнальные люминесцентные лампы включаются в сеть с балластным сопротивлением, пусть маломощным. Но любое балластное сопротивление, большое оно или маленькое, потребляет энергию, расходует драгоценные ватты мощности, которые светотехники с удовольствием превратили бы в свет. Хотели бы, да не могут, потому что без балласта наступает гибель лампы.
Всегда ли? Этот вопрос решил проверить сотрудник лаборатории Московского электролампового завода, лауреат Государственной премии И. С. Маршак.
Ученый изучал поведение плазмы при пропускании импульсов тока через ксенон, заключенный в тоненькие подковообразные трубочки. Плазма в этих трубочках вспыхивала на мгновение и сразу же гасла. Ток в ней существовал доли секунды. И. С. Маршак стал все больше и больше увеличивать импульсы этого тока. К своему удивлению, он обнаружил, что, достигнув какого-то предела, ток через трубку больше не хотел увеличиваться. В чем дело? Почему лавина зарядов больше не меняется?
Оказалось, весь секрет заключался в самой плазме. Вы, очевидно, помните, что при возникновении плазмы в трубке появляется большое количество положительно заряженных ионов. Они-то и не дают увеличиваться лавине электронов.
Несмотря на то что в трубке еще имеется огромное число нейтральных атомов, движущиеся к аноду электроны чаще сталкиваются с плюс-ионами, чем с нейтральными атомами. Почему? Потому, что электрон и положительный ион имеют противоположные заряды и между ними существуют силы взаимного притяжения. Положительные ионы как бы заслоняют собой нейтральные атомы и не дают электронам с ними сталкиваться.
Такой режим разряда ученые назвали квазистационарным, то есть как бы стационарным; при нем протекание тока через трубку похоже на ток по обыкновенному металлическому проводнику.
Почему же такой режим не наблюдался в других случаях? Может быть, не стоило для укрощения тока через трубку ставить балластное сопротивление? Нет, это не так.
Плазма очень капризна, и квазистационарный режим в ней возникает при определенных условиях. Эти условия зависят и от газа, наполняющего трубку, и от размеров трубки, и от целого ряда других причин. Получив такой режим при импульсных, прерывистых разрядах, И. С. Маршак с сотрудниками еще немало потрудился над тем, чтобы добиться того же при постоянном протекании тока через трубку. Сделать это удалось после того, как была разработана теория квазистационарного разряда.
Многолетняя работа, в течение которой были проведены сотни опытов и сделан целый ряд теоретических изысканий, не пропала даром: в заводской лаборатории была изготовлена первая в мире газоразрядная лампа, которая могла работать без балласта, при прямом включении в сеть. Ее рассчитывали примерно так же, как рассчитывают спираль лампы накаливания, — ведь плазма в квазистационарном режиме подчиняется закону Ома!
Первые испытания — они проводились в 1959 году — прошли успешно. А в следующем году двадцатикиловаттная безбалластная ксеноновая лампа зажглась на Советской площади по соседству с Моссоветом. Позднее ксеноновые солнца вспыхнули в парке Сокольники, на Комсомольской площади, на Выставке новой строительной техники, перед Дворцом съездов. Это были предшественники «Сириуса» — лампы, равной которой нет в мире.
Триумфальное шествие новых ламп только начинается. Недалеко то время, когда ксеноновые безбалластные лампы станут освещать целые железнодорожные узлы, огромные строительные площадки, открытые разработки месторождений и даже теплицы в северных широтах. Их успешно можно применять для освещения городов. Поднятые на высоту, эти лампы заменят солнце и преобразят архитектуру города. Бесчисленные опоры для уличных фонарей окажутся ненужными — весь город будет освещаться одной или несколькими ксеноновыми лампами.
Мечта? Да, но вполне реальная. Создатель «Сириуса» И. С. Маршак говорит, что уже сейчас можно сделать лампу мощностью в пятьсот киловатт. А такой лампы, если ее установить на высокой башне или поднять на аэростате, вполне достаточно, чтобы осветить небольшой город.