Помоги проекту - поделись книгой:
Это был непоправимый удар. Труды половины жизни изобретателя с моделями, чертежами, заметками, архивами, фотографиями и инструментами сгорели дотла, и восстановить их не представлялось возможным. Это были бесчисленные потери лабораторного оборудования и аппаратов собственного изготовления, копий которых не существовало, а также ущерб с точки зрения вложенных в лабораторию знаний и времени. Ни лаборатория, ни оборудование не были застрахованы. До того времени Тесла прекрасно жил благодаря продажам патентов, не заботясь о финансовой стороне, но все полученные средства он вложил в исследовательское оборудование. По расчетам прессы ущерб составлял 50 000 долларов, но изобретатель называл цифру в один миллион, принимая во внимание потери от будущих неполученных патентов и затраты на возобновление работ практически с нуля. Непосредственным следствием пожара стала задержка в его исследованиях, по некоторым направлениям Тесла так и не смог достичь прежнего уровня, как в случае с рентгеновскими лучами. Находки последних месяцев в этой области были уничтожены огнем.
Многие выказали солидарность с Теслой в его трагедии, в газетах печатались статьи с кричащими заголовками, такими как «Пропали труды гения». Сам Эдисон пришел на помощь бывшему врагу, дав разрешение временно пользоваться своей лабораторией в Нью-Джерси. Именно тогда, в сложных обстоятельствах, в которых оказался Тесла, Эдвард Дин Адамс, председатель комиссии по Ниагарскому водопаду и глава фирмы, занимающейся его использованием, предложил изобретателю полмиллиона долларов для создания нового общества при поддержке корпорации Джона Моргана. Тесла серьезно задумался над предложением. В пользу его принятия говорило то, что поручители обещали ему спокойную жизнь. С другой стороны, Морган был известен своей жесткостью: произошедшее по его инициативе слияние компаний Эдисона и Томсона в «Дженерал Электрик» нейтрализовало обоих изобретателей, что поставило в безвыходное положение Вестингауза. Решение Теслы было следующим: он принял помощь в размере 40000 долларов, но отказался создавать фирму. Многие из его окружения посчитали это его второй крупной ошибкой в мире бизнеса.
В ноябре 1895 года, когда Тесла еще не нашел места для новой лаборатории, немецкий физик Вильгельм Рентген (1845-1923), занимавшийся катодными лучами, обнаружил существование излучения неизвестной природы и назвал его икс-излучением. Его волны появлялись, когда катодные лучи воздействовали на стеклянные стенки вакуумной трубки и распространялись от этого источника во всех направлениях. Их траектория была прямолинейной, как у света, они воздействовали на фотоматериалы и не отклонялись в присутствии электрического или магнитного полей. В течение многих лет не было до конца понятно, волны это или частицы. Рентген открыл, что они легко могут проходить через вещества с низкой плотностью, такие как мускулы человека, и поглощаются материалами с высокой плотностью, такими как кости. Ученый предложил использовать лучи в медицине для получения внутренних изображений тела человека. В январе 1896 года был опубликован отчет о его открытии вместе с радиографией костей руки его жены. Данный снимок стал знаменитым на весь мир.
Скоро после публикации открытия Рентген получил письмо из США с поздравлениями от уважаемого изобретателя Николы Теслы, а также серию его «тениграмм», которые удалось спасти из пожара в лаборатории. Это были изображения, сделанные с помощью икс-лучей: одно из них демонстрировало кости руки самого изобретателя, другое — кости ноги, снятые через ботинок. Ответ немца не заставил себя ждать:
Немецкий ученый получил Нобелевскую премию по физике в 1901 году, став первым Нобелевским лауреатом в этой области научных знаний. Деньги он подарил своему университету, а изобретение не стал патентовать, заявив, что хочет, чтобы практическое применение его лучей принесло пользу человечеству. Кроме того, он не желал, чтобы эти лучи назывались его именем (хотя в некоторых странах их называют именно так). Тесла никогда не оспаривал авторство данного открытия. Рентген определил происхождение и характеристики лучей, а Тесле не удалось разгадать их необычную природу. Правда, догадки Теслы были верны; если бы не случилось ужасного пожара в лаборатории, скорее всего ему удалось бы закончить исследование раньше своего коллеги.
После пожара Тесла постарался как можно скорее вернуться к исследовательской деятельности в новой лаборатории на Хаустон-Стрит, рядом с Чайна-тауном. Ему не терпелось продолжить исследования с того же места, на котором он был вынужден прерваться, особенно его интересовало изучение радиосвязи, так как в данной области началась безжалостная борьба на мировом уровне. Вестингауз одолжил ему несколько приборов, хотя это стоило длительных и долгих переговоров с сотрудниками его компании — им Тесла вынужден был напомнить о выгодах, получаемых компанией благодаря его работам.
И все равно Тесле потребовалось много времени на восстановление. Сильно мешало отсутствие собственных аппаратов. Финансовая независимость была потеряна, и изобретателя затягивала пучина долгов. Пытаясь заработать, Тесла в 1896 и 1897 годах попробовал сделать рентабельными свои изобретения. Он считал, что его открытия в области электромагнитных волн могут применяться в разных сферах. Как раз тогда появились несколько его изобретений в области электротерапии, не имеющих большой значимости. Сегодня они забыты.
В начале 1898 года, когда страна готовилась к неотвратимой войне с Испанией на Кубе, у Теслы появилась возможность показать публике одно из своих передовых изобретений, которое подтверждало его значительные успехи в волновой беспроводной передаче энергии. Для демонстрации он воспользовался Первой ярмаркой электричества в Мэдисон-сквер-гарден. Там был представлен первый механический аппарат на радиоуправлении — небольшая подводная лодка, управлявшаяся на расстоянии с помощью беспроводной связи от дистанционного пульта. Демонстрация произошла за два года до официального дня рождения радио, отцом которого назвали Маркони. Так было доказано, что уже тогда Тесла мог отправлять информацию и инструкции, пользуясь данным видом связи, а также знал принципы автоматизации. Кроме того, Тесла дополнил лодку механическими устройствами контроля движения. Однако его надежда на то, что командование флота обратит внимание на возможности изобретения, пропала впустую.
За годы до появления приборов для улавливания радиосигналов и за полвека до изобретения транзисторов лодка Теслы уже была оснащена очень интересным, хотя более примитивным, чем вышеперечисленные устройства, приспособлением для приема сигналов радиопередатчика (см. рисунок 10). Тесла использовал цилиндрический сосуд из металла, наполненный гранулами проводящего материала, например оксида железа. Входящим сигналам хватало силы для перемещения гранул, так что они включались в цепь и могли проводить электричество, управлять двигателем или рулем. Для приведения детектора в начальное состояние небольшой моторчик поворачивал его как песочные часы с помощью центрального металлического стержня, пересекающего цилиндр.
Этот простейший прототип является общим предком всех радиоуправляемых моделей современности — от отрасли автоматизации производства до робототехники. Он был первой демонстрацией новой эры технологического развития, которая через много лет вступила в свои права. Действительно, во второй половине XX века много исследователей по информационным технологиям и робототехнике с удивлением столкнулись с патентами Теслы, когда пытались зарегистрировать свои изобретения.
Но эта передовая технология не стала известной.
Люди еще не были готовы к тому, чтобы принять возможность дистанционного управления и автоматизации. Отчеты военного руководства относительно изобретения говорят о непонимании сути идеи и о том, что в то время различиям акцентов и цвету кожи в США еще придавалось большое значение. В ту эпоху предприниматель Эндрю Карнеги, известный своей филантропической деятельностью, не уставал повторять: «Скоро у нас будет сильная раса англоговорящих людей, которые смогут справиться с почти любыми бедами в этом мире».
В начале 1899 года у Теслы возникли денежные затруднения. Из-за своей обычной рассеянности он не смог соблюсти сроки сдачи некоторых электротерапевтических моделей, таких как подушка Теслы. Высокий уровень продаж данных изобретений был обеспечен, так как люди уже ждали их. С другой стороны, научное сообщество критиковало его за радиоуправляемые аппараты, пытаясь доказать невозможность их использования в реальной ситуации. Тесле не оставалось ничего другого, как тратить время на объяснения, чтобы заставить обвинителей замолчать, писать ответные статьи с решениями для потенциальных проблем. По сути, критика была направлена скорее против его методов, индивидуализма, секретности и тяги к сенсационности, чем против его достижений. На самом деле финансовые возможности, открывшиеся при коммерциализации беспроводных аппаратов, привели к соглашению Пупина, Эдисона и Маркони об объединении усилий.
В то время Марк Твен находился в поездке с лекциями по Европе. Писатель был полностью солидарен со своим другом Теслой, надеясь на то, что наука станет двигателем прогресса и цивилизации. При этом он не мог спокойно наблюдать за тем, как в последние годы XIX века мировые державы использовали науку для создания сверхмощных машин уничтожения в гонке вооружений, которая впоследствии катастрофически проявила себя в годы Первой мировой войны. Когда он узнал о появлении радиоуправляемых роботов Теслы, он написал другу следующее письмо:
По всей видимости, писатель начал переговоры с европейскими правительствами, хотя никаких конкретных договоренностей не было достигнуто. История XX века развенчивает доктрину взаимного уничтожения как сдерживающего фактора в военных конфликтах. Сам Тесла признал годы спустя наивность этой мысли: увеличение мощности оружия не могло быть остановлено. Однако между 1898 и 1899 годами он попытался заинтересовать американское правительство, а также некоторых предпринимателей в своих автоматизированных средствах передвижения, но все посчитали его изобретение химерой.
В деятельности у Теслы продолжался застой, и ему нужен был решающий рывок. Тогда изобретатель подумал, что настал момент снова вернуться к тому, в чем он уже получил преимущество, — к беспроводной передаче энергии. Накопленный Теслой за последнее десятилетие опыт в данной сфере показывал ему, что земная кора — превосходный проводник для всех видов волн. Но для ее использования нужно было выяснить частоту колебания Земли. Поиск ответа на этот вопрос занял несколько следующих лет жизни исследователя.
ГЛАВА 4
Беспроводная мечта
На заре XX века Никола Тесла увидел, как грядет подтверждение его некоторых передовых научных идей о будущем. Это произошло благодаря опытам, которые он осуществил в горах Колорадо: данные работы позволили ему заручиться необходимым доверием для строительства мирового центра беспроводной передачи информации и электричества. Тесла мечтал создать мир, наполненный доступной информацией и не испытывающий энергетической зависимости.
В 1899 году Никола Тесла предложил вступить в дело своему другу, предпринимателю Джону Джейкобу Астору IV (1864- 1912); они часто вели длинные беседы за ужином в «Палм- Рум» — одном из ресторанов отеля «Уолдорф-Астория», хозяином которого и был друг изобретателя. Мультимиллионер соглашался инвестировать средства в дела с гарантированным доходом, но не хотел иметь ничего общего с непонятными и рискованными исследованиями. Тесла понял, что никогда не убедит его с помощью разговоров о революциях и будущем человечества, поэтому решил действовать иначе. Он предложил ему профинансировать проект разработки новой лампы, значительно более совершенной, чем его собственные лампы накаливания. Новая лампа должна была тратить в три раза меньше энергии по сравнению с другими моделями, работать вечно и дешево стоить. Астор согласился инвестировать 100000 долларов взамен на патенты на лампы и осцилляторы Теслы. Он не знал, что ученый намеревается направить его деньги на другой проект.
Тесла поговорил с Леонардом Кертисом, адвокатом, защищавшим интересы Вестингауза в войне токов, чтобы тот помог ему найти площадку для продолжения опытов. Это должно было быть безопасное место, где ничто не помешало бы измерениям и опытам; поэтому, с одной стороны, нужно было отдалиться от населенных пунктов, но с другой — для работы требовалось много электроэнергии, а также большие объемы воды. Там Тесла собирался построить лабораторию по своему проекту для проведения экспериментов с токами очень высокого напряжения, которые он был намерен проводить глубокой ночью, когда линии меньше загружены.
«Оставь надежду, всяк сюда входящий».
Кертис быстро нашел решение. Он был акционером электрической компании Колорадо-Спрингс, маленького и тихого городка в 100 километрах от Денвера, столицы штата Колорадо. Этот городок появился всего несколько десятилетий назад в отрогах Скалистых гор. Около него находится пик Пайк — огромная гора, на склонах которой пасутся стада скота. Такое место идеально подходило Тесле.
После долгого путешествия по пыльной дороге из Нью- Йорка и короткой остановки в Чикаго для демонстрации радиоуправляемого аппарата, 17 мая 1899 года изобретатель приехал в отель «Альта Виста Колорадо-Спрингс». Его ждали бессонные недели подготовки, строительство лаборатории, приемка и установка оборудования — все это за счет инвестиций Астора, который был уверен, что оплатил другой проект. Тесла устроился в номере 207 и попросил, чтобы каждый день ему приносили 18 чистых полотенец, заявив, что сам будет заниматься вопросами чистоты в своем номере.
В Колорадо Тесла преследовал тройную цель — разработать высокомощный передатчик, усовершенствовать методы дифференциации и изоляции передаваемой энергии и определить законы распространения энергии по Земле и в ее атмосфере. Если бы ему удалось разрешить все три задачи, он смог бы создать систему беспроводной передачи, которая была бы совершеннее системы Маркони и могла бы переносить дешевую беспроводную энергию по всей планете. Он также уверял, что энергию можно получать напрямую из воздуха. Эта идея получила название «утопия о бесконечном источнике»; Тесла мечтал ликвидировать проблему растущего энергетического спроса, а также управлять погодой, хотя в данных вопросах он так и не смог добиться значительных результатов.
Из-за гонений и насмешек, которые сопровождали его в последние годы, он решил никому ничего не рассказывать о своих планах. Тем не менее журналистам, приезжавшим в Колорадо взять у него интервью, Тесла признавался, что хочет отправить беспроводное сообщение в Париж на Всемирную выставку 1900 года (но это ему так и не удалось). Изобретатель говорил об этом проекте со времен своих лекций в начале 1890-х годов, что во многом и поддерживало у окружающих мнение о нем как о мечтателе. Никто не верил не только в то, что такое возможно, но даже в то, что Тесла попробует приступить к решению данной задачи. В 1892 году он говорил следующее:
«В верхних слоях атмосферы воздух разреженный. Нет сомнений, что с возможностями, предоставляемыми высокими частотами и изолирующими материалами, электрические разряды смогут проходить километры в разреженном воздухе, перенося таким образом сотни тысяч лошадиных сил энергии, способных запускать двигатели или зажигать лампы, как бы далеко они ни находились от генерирующей станции. [...] В будущем перемещение энергии перестанет быть необходимостью. Грядущие поколения смогут запускать машины с помощью энергии, получаемой в любой точке Вселенной [см. рисунок 1]».
По сути, установка в Колорадо-Спрингс являлась огромным передатчиком с мощным усилителем. В непростой для понимания статье, опубликованной в The Electrical Experimenter, Тесла называл его «резонансным трансформатором, приспособленным для нужд планеты, для ее постоянных и электрических свойств», способным работать на любой частоте — от самой малой до тысяч герц — и генерировать напряжение в сто миллионов вольт или, напротив, очень низкое. Ему уже удалось сделать катушку для генерирования четырех миллионов вольт, однако для проверки возможности передач в любую точку планеты ему нужно было гораздо более высокое напряжение.
Когда Тесла включал свое мощнейшее оборудование, на громоотводах зданий в радиусе 25 километров образовывались дуги света. Электричество распространялось также по почве, и испуганные лошади, обычно мирно пасущиеся на местных лугах, мчались сломя голову, а те, которые находились на более дальних расстояниях, проявляли беспокойство. Ночью, когда изобретатель работал с максимальным напряжением, небо над склоном горы Пайк превращалось в Пандемоний с искрами, громом, завихрениями, световыми ореолами и разрядами на металлических предметах, которые случайные зрители вспоминали с ужасом. Пока все это творилось снаружи, внутри лаборатории Тесла и его помощники работали, заткнув уши ватой и надев специальную обувь с резиновыми подошвами. Однажды, в результате одного из опытов на максимальном напряжении, случилась перегрузка генератора электрической компании, обслуживающей городок. На линии возник пожар, и весь район остался без света. Компания наотрез отказалась возобновлять подачу энергии на установки Теслы, и ему пришлось из личных средств заплатить бригаде рабочих, прибывших для ликвидации аварии.
После восьми месяцев экспериментов и постоянных срочных заказов все новых и новых материалов, после всех тайн и огромных расходов Никола Тесла так и не вынес из своего заточения никакого нового изобретения, практическое применение которого сулило ему обогащение. С точки зрения изобретателей, подобных Эдисону (обладающих деловой хваткой), он потерял много времени и зря растратил деньги. Но с другой стороны, накопленные за тот период знания утвердили Теслу в его предположениях и позволили подготовить концептуальную базу для нового великого проекта. Кроме того, был заложен фундамент для исследований, которые проводили позже другие ученые, приносившие что-то новое в науку на протяжении последующих лет.
Впервые в жизни Тесла позаботился о том, чтобы записывать результаты своих исследований. Тетради Колорадо-Спрингс представляют детальное описание день за днем всех экспериментов, поставленных с 1 июня 1899 года по 7 января 1900 года. В противоположность другим документам изобретателя эти записи велись постоянно и очень аккуратно. Однако сделаны они были не для публикации (и до 1978 года их не публиковали), это скорее можно назвать реестром данных; необходимость его заполнения, вероятно, была вызвана катастрофой после пожара 1895 года, поэтому зачастую записи требуют интерпретации. Позднее тетради помогли Тесле, когда он оформлял запросы на новые патенты.
Записи документируют его самое важное открытие, которое произошло во время одной из сильных и частых в тех местах гроз. Тесла обнаружил, что признаки электрической активности, сопутствующие грозам, продолжают присутствовать даже при удалении грозы. Их интенсивность начинала падать, только когда она удалялась более чем на 300 км. В чем причина? Тесла сделал вывод, что за это отвечают стационарные волны — геоэлектрический феномен, сегодня называемый резонансом Шумана. Обнаружив это, Тесла решил, что нашел краеугольный камень, на котором должен основываться его проект беспроводной передачи энергии и информации. После нескольких лет размышлений изобретатель, наконец, смог рассчитать радиоэлектрический резонанс Земли: по его заключению, он происходит при частотах 6, 18 и 30 Гц (хотя экспериментально подтвердить это не удалось — требовалось больше мощности).
Идеи Теслы о резонансе Земли были забыты до 1950-х годов, когда группа ученых начала исследования по распространению электромагнитных волн очень низкой и сверхнизкой частоты (от 3 до 30 кГц и от 1 до 3000 Гц соответственно). Эта группа подтвердила выводы Теслы. Передатчик-усилитель Теслы стал первым аппаратом, способным создавать резонанс на сверхнизкой частоте (ELF — от англ. Extremely Low Frequency) для того, чтобы передать волны через слои под ионосферой. В 1960-е годы экспериментально были установлены три наименьшие частоты резонанса Шумана: 7, 83 Гц, 14, 1 Гц и 20, 3 Гц — их значения на удивление близки к расчетам Теслы, сделанным на 50 лет раньше, на оборудовании XIX века.
Согласно записям, Тесла посвятил большую часть своего времени (примерно 56%) разработке высокочастотного передатчика, 21 % времени — изготовлению приемников и сенсоров сигналов, 16 % — измерению емкости большой антенны лаборатории, 6% — другим, более мелким вопросам. И везде он достиг невероятных успехов: измерил электромагнитные излучения, возникающие при естественных электрических разрядах, разработал радиосистемы и системы освещения, модуляторы антенны, а также другие разнообразные приборы.
В области телеграфии Тесле удалось отправить несколько беспроводных сообщений на расстояние до 100 км. Во вступлении к записи от 27 июня в его дневнике изображена схема этой системы. Далее на рисунках 2, 3 и 4 показаны схемы некоторых устройств передающей станции, с помощью которых Тесла получал два типа колебаний разного тона. На рисунке 2 можно увидеть два разделенных контура передатчика, поочередно активирующихся при разряде конденсаторов через первичную обмотку. На рисунках 2 и 4 представлен контур-передатчик, период которого изменяется под воздействием индуктивности (см. рисунок 3) или в результате периодического замыкания части контура с помощью автоматического устройства прерывания. На станции-приемнике (R) два синхронизированных контура принимают сигналы отправителя с определенной частотой. Приемник отвечает, только когда оба контура I и II активируют сенсоры (а а{).
Поделиться книгой: