Надо было найти для «Пионера» сильные и зоркие глаза, которые далеко проникали бы в мрак глубин и вовремя сообщали бы об опасности и препятствиях, возникающих на пути. Этими глазами сделались уши, которыми снабдил Крепин свою подлодку.
Эхолот давно уже применялся на подводных и надводных судах всех стран. Он основан на том, что звук распространяется не только в воздухе, но еще лучше и быстрее в воде. Если в воздухе звуковые волны распространяются со скоростью в триста тридцать метров в секунду, то в воде эта скорость равна тысяче пятистам метрам в секунду. Звук распространяется от своего источника сферическими волнами во всех направлениях, а встретившись с препятствием, он отражается от него и идет в обратном направлении. Используя это свойство звуковых волн,придумали такие приборы, с помощью которых прежде всего начали измерять глубины дна морей и океанов.С одной стороны судна под водой взрывом или ударом колокола производили звук и замечали время. Звуковые волны достигали дна, отражались от него и возвращались к судну. Там, с другого борта, под водой прикреплялся аппарат, который воспринимал этот отраженный звук и отмечал время, когда этот звук был им принят. Так как звук от судна до дна и от дна обратно до судна проходит в одинаковое время, то достаточно было знать все время, протекшее от взрыва до момента восприятия приемником отраженного звука,чтобы определить, сколько секунд и, следовательно, сколько метров звук прошел до дна. Затем появились эхолоты, которые автоматически, сами, показывали на особой шкале глубину в метрах и избавляли человека от разных вычислений и подсчетов. Действуя непрерывно, посылая в воду звуки и воспринимая их отражения,такие эхолоты сами отмечали,записывали и показывали на бумаге или на экране особой линией рельеф дна, над которым проходил корабль.Наконец, появились ультразвуковые эхолоты, как, например, излучатель Ланжевена.
Высота всякого звука зависит от частоты колебаний, в которые источник звука приводит частицы передающей среды— воздуха, воды или твердых тел, — а через них и барабанную перепонку в человеческом ухе. Человеческое ухо в состоянии воспринять в качестве звука лишь те колебания, которые происходят с частотой от шестнадцати раз до двадцати тысяч раз в секунду. Это — самое низкое гудение и самый высокий, тонкий комариный писк. Выше двадцати тысяч колебаний начинаются уже ультразвуки. Ультразвуки человеческое ухо уже не в состоянии воспринять.
Источником ультразвуковых колебаний является пластинка горного хрусталя, или пьезокварца.Если поместить такую пластинку, зажатую между металлическими электродами, в жидкость и подвергнуть ее воздействию радиопередатчика, то она приводится в частые и сильные колебательные движения, которые передаются окружающей жидкости. Чем больше частота колебаний пластинки, тем выше получаемый ультразвук.
Ультразвуки обладают двумя очень важными особенностями.Во-первых, их можно посылать не шаровыми волнами во все стороны, а тонким лучом. Во-вторых, как было известно еще из опытов Вуда и Лумиса, некоторые животные организмы вроде лягушек, мелких рыбок, головастиков, морских ракообразных, попав в ультразвуковое поле,погибают,а некоторые твердые тела,как лед, разрыхляются, разрушаются.
Инженер Крепин использовал обе эти особенности ультразвуков наилучшим образом, чтобы дать своей подлодке зрение, слух и сокрушительное оружие в борьбе с живой и мертвой природой.
Вместе со своим другом, ученым и изобретателем Власьевым, профессором Московского института по изучению колебаний высокой частоты, он построил аппарат, дававший до нескольких сот миллионов колебаний в секунду. Они нашли методы получения таких мощных колебаний, что пучок ультразвуковых волн, испускаемый их аппаратом, пронизывал водные пространства на расстояние до двадцати километров. Эти аппараты вместе с самопишущими приемниками Крепин установил на носу, на спине, с боков и в киле «Пионера», дав ему таким образом уши, каких не имеет ни одно живое существо в мире.
Но на этом Крепин и Власьев не успокоились. Они пошли дальше и превратили эти уши одновременно и в глаза своей подлодки.
Ультразвуковые лучи, выбрасываемые их аппаратом, отражались встречавшимися препятствиями не с одинаковой силой, а в соответствии с внешней формой этих препятствий. Поэтому ультразвуковой луч возвращался уже измененный. Изобретатели устроили приемную мембрану из тысячи микроскопических мембран. Каждая из них вибрировала в соответствии с силой только того пучочка возвратившегося ультразвукового луча, который падал именно на нее.
При помощи сложного устройства,превращающего звуковую энергию в световую, каждый пучок лучей давал на экране центрального поста подлодки изображение той части встреченного препятствия, от которой он отразился. Тысячи таких изображений от всех микроскопических мембран сливались в одно целое и давали в результате полную внешнюю форму предмета.Такие ультразвуковые «прожекторы» были расположены со всех сторон подлодки и непрерывно посылали на круговой экран центрального поста изображения всего, что встречалось впереди и кругом подлодки в радиусе двадцати километров.
Можно было бы построить такой прожектор, используя звуки обыкновенной, слышимой частоты. Но обыкновенные звуки, распространяясь в воде во всех направлениях, мог услышать любой корабль, оборудованный самым простым гидрофоном. Этого, конечно, ни в каком случае нельзя было допустить. Между тем для ультразвуковых прожекторов «Пионера» из огромного диапазона колебаний— от двадцати тысяч до нескольких сот миллионов в секунду— и их силы можно было подобрать такую комбинацию, которую найти и раскрыть для постороннего представляло бы почти невыполнимую задачу. А если бы даже кому-нибудь и удалось раскрыть эту тайну, то у него не было бы аппаратов, способных принимать ультразвуки такой большой частоты и такой необыкновенной мощности. Эти приемники и излучатели являлись последним изобретением Крепина и Власьева, и их тайна принадлежала великой стране социализма, родине изобретателей.
Эти же ультразвуковые лучи инженер Крепин применил в качестве нового оружия для борьбы с живой и мертвой природой. Тут ему помог известный зоолог и биолог профессор Лордкипанидзе, давно работавший в Институте экспериментальной медицины над проблемами применения ультразвуковых колебаний в биологии и медицине.Использовав уже готовый излучатель, Крепин и Лордкипанидзе сконструировали ультразвуковую пушку и небольшой ультразвуковой пистолет,которые при различных,точно определенных количествах колебаний способны были убийственно действовать на любую живую ткань и разрушительно— на большинство известных металлов и минералов.
Ультразвуковыми лучами,выпускаемыми пушкой или пистолетом, клеточки живого существа приводились в столь быстрые колебания, что разрывались на части, а молекулы металлов и минералов распадались на атомы, разрыхлялись и разрушались.
В тот момент, когда Крепин, Власьев, Лордкипанидзе и ряд работников, помогавших им, заканчивали уже постройку первых своих ультразвуковых аппаратов, оборонная промышленность Советского Союза предложила Крепину обратить внимание на новое открытие советского ученого-изобретателя Блейхмана в области инфракрасных, или невидимых, тепловых лучей.
Невидимые тепловые лучи, большей или меньшей интенсивности, испускаются любым нагретым телом— солнцем, горячим утюгом, жилым домом, теплокровными животными,деревьями и даже рыбами. При помощи особой аппаратуры инфракрасное фотографирование давно и широко применяли в ночное время, в густой туман, в серую, дождливую погоду. Поднявшись ночью на самолете на высоту в пять-шесть тысяч метров, можно было производить снимки с расстояний в пятьсот-шестьсот километров, используя не только теплоту, иногда ничтожную, которую излучают наземные предметы, но и разницу между их температурой и температурой окружающей среды.Уже были известны инфракрасные бинокли для ночного видения, для видения сквозь туман и густой дождь.