Первый опыт, проделанный Папеном для проверки этого предположения, был очень прост. Он взял цилиндр, закрытый снизу, и налил в него воду, а в верхнее отверстие ввел поршень. Подведя под дно цилиндра пламя, Папен стал нагревать воду. Образовался пар. При дальнейшем нагревании упругость пара росла, он стремился все больше расширяться и давить на поршень. Поршень начал подниматься. Когда он дошел до конца цилиндра, Папен убрал пламя. Цилиндр начал остывать, пар уменьшался в объеме — конденсировался. Его давление в цилиндре уменьшилось, и поршень стал опускаться. Когда весь пар превратился в воду, поршень оказался внизу — лег на воду.

Итак, мысль верна: пар способен, двигать поршень!

Однако это не было еще решением вопроса. Ведь пар охлаждается в цилиндре довольно медленно, и, следовательно, так же медленно опускается поршень. Как же ускорить его движение?

Долго размышлял над этим Папен, пока на память ему не пришло приспособление, однажды уже примененное им в паровой машине, — защелка!

И Папен лихорадочно принялся за постройку новой «огненной» машины. Устройство ее было таково: в цилиндр вставляется поршень с обмоткой из просаленной веревки. Эта обмотка увеличивает плотность прилегания поршня к стенкам цилиндра и мешает пару просачиваться наружу. К поршню прикрепляется стержень, в нижней части которого имеется выточка. На крышке цилиндра имеется защелка. Когда поршень поднимается и стержень целиком выдвинется из крышки цилиндра, защелка заскочит в выточку и закрепит стержень так, что он, а вместе с ним и поршень не смогут опуститься под давлением атмосферы. Пар сконденсируется, и в цилиндре образуется разрежение, которое по мере конденсации будет увеличиваться. Между тем наружный воздух сквозь щели пройдет в верхнюю часть цилиндра над поршнем и будет давить на него с силою атмосферы. Когда весь пар превратится в воду, достаточно отвести защелку, чтобы поршень беспрепятственно опустился вниз и машина пришла в действие.

Прежде чем постройка этой машины была доведена до конца, Папену пришло в голову еще одно усовершенствование: чтобы ускорить действие машины и увеличить число движений поршня, нужно заставить пар быстрее сгущаться. Для этого мало убрать огонь — нужно еще искусственно охладить цилиндр, хотя бы просто поливая его холодной водой. Первый же опыт оказался удачным. Дело пошло быстрее.

Папен был счастлив.

Но если радовался Папен, то едва ли не больше был доволен ландграф, когда увидел, как работает новая машина. Он заставил повторить опыты с нею много раз, демонстрировал ее всем гостям, приглашенным специально ради этого случая. Он готов был даже созвать всех своих соседей — владетельных принцев, так не терпелось ему похвастаться «огненной» машиной, изобретенной в его владениях и под его покровительством. Карл искренне считал, что честь открытия принадлежит ему ничуть не в меньшей мере, чем Папену.

А Папену было не до торжеств. Сейчас его занимали смелые планы применения новой паровой машины. Его практический ум не мог ограничиться одной лишь научной стороной дела. Ему не терпелось использовать машину на практике. Ослепленный ее успехом, он не замечал, что она еще очень несовершенна и едва ли сможет найти практическое применение.

Парообразование в цилиндре все еще происходило очень медленно. Нужно было каждый раз сызнова начинать нагревание и терпеливо ждать, когда поршень наконец поднимется. Конденсация пара тоже требовала времени. Пока пар сгущался, в цилиндре образовывалось все большее разрежение. При этом, несмотря на прокладку, в щель между поршнем и цилиндром всасывался воздух — добиться полной непроницаемости не удавалось. Поэтому к тому времени, когда поршень освобождался от защелки и начинал двигаться вниз, в цилиндре уже скапливалось некоторое количество воздуха. Это понижало мощность и без того очень слабого двигателя и не позволяло поршню опуститься до конца. С каждым ходом воздушная прослойка между водой в цилиндре и поршнем становилась все толще. Ход поршня все укорачивался, разрежение в цилиндре уменьшалось, и мощность постепенно снижалась.

Но ведь нельзя забывать, что это была первая в истории действующая паровая машина! До Папена никто и не видел ничего подобного. Понятно, что изобретатель был так рад своему открытию, что придавал ему преувеличенное практическое значение. Он считал, что теперь остается решить лишь одно: каким образом увеличить число ходов поршня в минуту. Для этого необходимо быстро наполнять цилиндр паром и быстро освобождать от пара — другого пути нет. Так не проще ли установить для образования питательного пара отдельный котел? Готовый пар будет подаваться в цилиндр; вместо того чтобы конденсировать отработавший пар, его можно будет просто выпускать через клапан наружу.

Прогуливаясь однажды по парку ландграфа, Папен задержался перед странными низкорослыми кустами, каких прежде ему не приходилось видеть. Зеленые кустики, насаженные аккуратными рядами на главной куртине перед фасадом замка, были покрыты небольшими розоватыми цветочками.

— Странное растение, — вслух сказал Папен. — Я не встречал такого…

— И не мудрено, мой друг, — раздался сзади голос ландграфа. — Эти кусты зацвели всего лишь несколько дней назад… Но скажи мне, о чем ты думаешь? — спросил он, заметив озабоченность Папена.

— Все о том же, ваша милость… Как извлечь для вашего государства пользу из огненной машины! Кое-какие мысли по этому поводу у меня уже есть.

Папен хотел было рассказать ландграфу о своих проектах, но тот перебил его:

— Мой Гессен поскрипит пока и без твоей машины. Недавно я увидел вещь поинтересней: на главной площади Берлина курфюрст поставил перед своим дворцом замечательные фонари. Они на столбах и не гаснут от ветра. Удивительное зрелище, право! На площади стало светлее, и не нужно таскать с собою фонарь, чтобы не сломать ноги. Курфюрст собирается осветить такими фонарями главную улицу Берлина. Вот бы и нам не отстать от него!

Папен с улыбкой слушал своего повелителя.

— Что же, ваша милость, это превосходная мысль, — сказал он голосом, в котором не было ничего, кроме разочарования.

Однако ландграф не уловил этого.

— Ты так думаешь? — обрадовался он. — Вот и займись этим делом. Твоя огненная машина подождет…

Это поручение опрокидывало планы Папена. Чтобы скрыть досаду, он низко поклонился и, боясь, что принцу придет в голову еще какая-нибудь блажь, поспешил уйти.

Но Карл вновь окликнул его.

— Бог с ними, с фонарями, — неожиданно сказал он, — ты подумай лучше вот над чем: мне нужно судно, которое могло бы двигаться под водой и незаметно приближаться к неприятельским кораблям. Располагая таким невидимым судном, мы могли бы уничтожить весь флот французского короля! Ты понял меня, Папен?

Это было уже лучше. Такими вопросами Папен готов заниматься днем и ночью. Однако идея передвижения под водой была настолько новой и смелой, что удивила даже Папена.

— Вы хотите, чтобы судно, как рыба, было погружено в воду?

— Вот именно! Ведь, приблизившись под водой к неприятельскому кораблю, оно сможет подвести под него взрывчатый заряд! Это было бы замечательно! На постройку этой посуды я дал бы тебе сколько угодно денег!

— Да, это очень сложная задача, — задумчиво сказал Папен. — Однако я немедленно возьмусь за нее.

И действительно, он бросил все, даже свою любимую машину, и принялся за дело, которое на первый взгляд казалось почти неосуществимым.

Научная сторона этого вопроса очень увлекала Папена. А когда он чем-либо увлекался, то неутомимо искал решения.

Папен думал: если взять герметически закрытый ящик и положить его на воду, то он будет плавать на ее поверхности. Чтобы ящик погрузился в воду, вес его должен быть больше веса воды, вытесненной его объемом. Значит, подвешивая ко дну ящика груз, можно заставить его опуститься в воду. Если же этот груз убрать, ящик, как поплавок, снова всплывет на поверхность. Казалось бы, просто? Да, но этого еще очень мало! Надо найти другое: как погружать ящик на различную глубину?