Великий изобретатель Нико­ла Тесла

// // Научно-популярные материалы //

Гениальный инже­нер-изобретатель Нико­ла Тесла вошел в исто­рию за свой величайший вклад в развитие все­мирной науки и техноло­гических процессов. На его счету более ста па­тентов - главным обра­зом в области электро- и радиотехники. Четыре привилегии были ему выданы в 1900-07 годах Министерством финан­сов России.

Серб по националь­ности, Никола Тесла ро­дился 10 июля 1856 г. в семье православного священника в местечке Смилян около неболь­шого г.Госпич (находил­ся в пограничной зоне Австро-Венгерской им­перии, ныне - Республи­ка Хорватия).

Учился в Политехническом институте в Граце (1875-78), а в 1880 г. был зачислен на курсы естественной философии в Пражском Университете Чарльза. В 1981-82 годах работал ин­женером в Центральном офисе Телеграфа в Будапеште, в ко­тором начал свою карьеру изобретателя: внес улучшение в усилитель для голоса телефонного приемника, а в феврале 1882 г. пришел к идее вращающегося магнитного поля.

В середине 1882 г. Тесла приезжает в Париж и поступает на службу в «Edison Continental Company» (ECC). В 1883 г. пе­реезжает в Страсбург, где создает опытный образец индукци­онного двигателя.

На следующий год он возвращается в Париж и по реко­мендации парижского Правления ECC переезжает в Нью-Йорк для работы на заводах компании «Edison Machine Works».

В начале 1885 г. Тесла оставляет работу у Эдисона и основывает в Нью-Йорке свою собствен­ную компанию - «Tesla Arc and Light Co.», которая начинает выпуск двигателей и генераторов многофазного переменного тока. 16 мая с.г. он подает свою первую заявку на патент - «Коммутатор для динамо электрических машин», за которой последовал ряд его патентов на «Электрические регуляторы для дуговых ламп».

В 1888 г. Никола Тесла дал строгое научное описание су­щества явления вращающегося магнитного поля (первые ре­зультаты им были получены независимо от и несколько ранее итальянского физика и электротехника Галилео Феррариса [1847-1897], в 1883 г.).

В том же году он получил свои основные патенты на изоб­ретение многофазных электрических двигателей (в т.ч. асинх­ронного электродвигателя - «рабочей лошади» современной индустрии), генераторов переменного тока и системы пере­дачи электроэнергии посредством многофазного переменно­го тока, которые предопределили генеральную линию разви­тия мировой электротехники.

16 мая 1888 г. в американском Институте Инженеров-элек­триков (AIEE) Тесла прочитал свою первую лекцию - «Новые системы двигателей и трансформаторов переменного тока». Сразу после данной лекции «Westinghouse Electric Corporation» (WEC) подписывает с ним контракт на использование сорока его патентов, касающихся многофазных токов.

В течение двух лет в Питтсбурге Тесла занимается прак­тическим воплощением своих патентов: с 1889 г. вместе с ин­женерами WEC начинает производство двигателей и ведет подготовку к строительству ряда пром. электроустановок с использованием двухфазной системы, которую Тесла считал наиболее экономичной. 12 января 1895 г. была пущена в экс­плуатацию Ниагарская ГЭС - крупнейшая в те годы в мире элек­тростанция, которая сразу была признана как «настоящее чудо света».

С 1890 г. Никола Тесла приступил к исследованию токов высо­ких частот (ВЧ), заложив тем самым фундамент современной техники ВЧ и высоких напряжений. Им были изобретены пер­вые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в т.ч. ин­дукторного типа) и в 1891 г. - высокочастотный трансформа­тор (без металлического сердечника), вошедший в электро­технику под названием «Трансформатор Тесла».

В 1890 г. им были опубликованы результаты исследования физиологического воздействия токов ВЧ, а 20 мая 1981 г. Тес­ла в AIEE прочитал лекцию «Эксперименты с переменными токами очень высоких частот, и их применение для искусст­венного освещения».

В 1892 г. Никола Тесла по приглашению Лондонского Королевс­кого Общества и французского Физического Общества при­езжал в Лондон (февраль) и Париж, где прочитал лекции (с демонстрацией опытов) по «Экспериментам с переменными токами высокого потенциала и высокой частоты». Его выступ­ления вызвали огромный интерес среди научной обществен­ности. Известный английский физик Уильям Крукс (1832-1919), пожалуй, одним из первых ясно представил себе, какие перс­пективы таятся за новациями Теслы. В том же году Крукс пи­сал в научном журнале: «Лучи света не могут проникать ни через стену, ни, как мы хорошо знаем, через лондонский ту­ман. Но электрические лучи... с длиной волны в один ярд и более могут легко проникать через среды, являющиеся для них прозрачными. В таком случае здесь открывается ошеломляю­щая возможность телеграфирования без проводов».

Ровно через год, выступая в феврале 1893 г. во Франкли- новском университете в Филадельфии, Тесла говорил: «В связи с резонансными эффектами... я хотел бы сказать несколько слов о предмете, который все время у меня на уме и который затрагивает благосостояние всех нас. Я имею в виду переда­чу осмысленных сигналов, а может быть, даже и энергии на любое расстояние вовсе без помощи проводов. С каждым днем я все более убеждаюсь в практической осуществимости этой схемы. И хотя я знаю, что большинство ученых не верит, что такие результаты могут быть реализованы в ближайшее вре­мя, все же я думаю, все согласятся с тем, что прогресс, дос­тигнутый за последние годы многими исследователями, мо­жет поощрить дальнейшее обдумывание и эксперименты в этом направлении. Мое убеждение установилось так прочно, что я рассматриваю этот проект передачи энергии или энер­гии в пространстве без проводов не просто как теоретичес­кую возможность, а как весьма серьезную проблему электро­техники, которая должна быть решена со дня на день».

В период 1891-96 годов Тесла запатентовал различные варианты искрового генератора в сочетании с резонансным трансформатором (т.н. его патент - «Трансформатор без ме­таллического сердечника»), которые он использовал в своих исследованиях вместо генератора Герца (Генрих Герц [1857-­1894]) и катушки индуктивности Румкорфа. Кро­ме того, он также зарегистрировал многочисленные патенты на различное вспомогательное оборудование: выключатели тока, конденсаторы и др.

В 1893 г. системой четырех резонансных контуров он на­глядно доказал, что антенна, соединенная с землей и резо­нанс - это три необходимых условия для системы беспрово­лочной телеграфии. Об этом им была прочитана лекция, со­вмещенная с проведенной совместно с Д.Вестингаузем демонстрацией, которая имела большой успех на Все­мирной выставке в Чикаго. Следует отметить, что уже 15 ок­тября того же года Александр Степанович Попов (1858-1905) в своем докладе «Электрический отдел на Чикагской выставке», который был прочитан в Минном офицерском классе (МОК) утверждал, что «употребление мачты на станции отправ­ления и на станции приема для передачи сигналов с помощью электрических колебаний - заслуга Теслы». Чуть позже в саду МОК данная антенна Теслы была продемонстрирована Попо­вым.

В 1895 г. он продолжил исследования токов ВЧ, используя трубки Ленарда, их эффектов в разреженных га­зах. Он был одним из первых ученых на американском конти­ненте, сделавшим рентгеновские снимки частей тела и ука­завшим на вредность длительного воздействия рентгеновско­го излучения на человеческий организм. Случается непредви­денное - пожар уничтожает его лабораторию в Нью-Йорке, что на несколько лет исследователя «выбивает из колеи»... .

Первопроходческими и весьма плодотворными, открывши­ми новую широкую сферу применения радиоволн были нача­ты в 1897 г. труды Тесла по конструированию управляемых дистанционно автоматических механизмов, названных им са­моходными автоматами или телеавтоматами (был получен патент на метод и аппарат для управления механизмами дви­жущихся судов и транспортных средств). Именно с этих работ Теслы началось развитие телерадиоуправления. Он сконстру­ировал ряд радиоуправляемых самоходных механизмов, на­званных им «телеавтоматами».

Наиболее удачным и техничес­ки цельным автоматом оказалась модель управляемого по радио судна, которая в начале 1898 г. была опробована на озере в окрестностях Нью-Йорка, а в сентябре - демонстриро­валось в бассейне на электротехнической выставке в Медисон-сквер-гардене. Судно (с палубой длиной 2 м и шириной 0,6 м) было полностью электрифицировано. Бортовая аккуму­ляторная батарея напряжением 60 В обеспечивала электро­энергией двигатели гребного винта, руля и других механиз­мов. К палубе крепились два стержня с электролампами, по которым контролировалась работа электродвигателей. При­емная аппаратура состояла из антенны, заземленной через металлическое днище лодки, и связанного с антенной зернис­того когерера, действующего через электромагнитное реле и соответствующую кинематику на исполнительные органы элек­трохода. Установленный на берегу пульт управления представ­лял собой передатчик-осциллятор с четырехмостовым пере­ключателем, с помощью которого подавались импульсы на приемное устройство лодки.

В дальнейшем Никола Тесла развил свою схему и предложил устройство, работающее на двух и более частотах. Позднее он писал, что его судно вызвало такую сенсацию, как ни одно другое его изобретение. Оно и понятно - в апреле 1898 г. раз­разилась испано-американская война и фабриканты оружия не прочь были использовать новшество для радиоуправления торпедами.

В декабре 1899 г., отвечая на вопросы журналиста, Тесла говорил: «Я убежден, что овладение электрической силой было великим достижением и очевидным благодеянием нашего века. Что касается будущего, то... возможность управлять на расстоянии движением и другими действиями автоматов по­казывает, что машину можно приспособить работать так, буд­то она наделена разумом». И далее: «Уже давно я задумал построить автомат, который, как и человек, реагировал бы на внешние воздействия. Важно, чтобы автомат функциониро­вал наподобие разумного существа. Необходимо создать какой-то элемент, соответствующий мозгу, который управлял бы работой автомата, искусно и рассудительно руководил бы его действиями при непредвиденных обстоятельствах».

В тот год, когда Тесла делился этими провидческими мыс­лями, отцу кибернетики Н.Вагнеру было всего 4 года, а автор теории автоматов американец Джон фон Нейман (1903-1957) еще не родился... Тесле не удалось, да и не под силу было, в начале века сконструировать робот. Это выпало на долю сле­дующего поколения. Но приоритет телеуправления остается за ним.

Исследуя токи ВЧ и уверовав в безграничные возможнос­ти электричества, он загорелся идеей передачи электричес­кой энергии без проводов на большие расстояния, которое позволило бы избавиться от дорогостоящих линий электропе­редач. В 1989 г. Тесла обосновывается в г.Колорадо-Спрингс и при финансовой поддержке состоятельных лиц и энтузиас­тов в Скалистых горах штата Колорадо (на высоте 2000 м над уровнем моря) строит передающее устройство мощностью 200 кВт и высоковольтную лабораторию, в которой осуществил сенсационные опыты для реализации своего замысла - с по­мощью осциллятора получил сверхвысокие напряжения (по­рядка 12 миллионов В). В основе его изобретения по переда­че электрической энергии без проводов лежала идея электри­ческого резонанса, что опережало аналогичные идеи Томаса Эдисона [1847-1931]. В своих записках этого периода он зая­вил, что стоячие волны распространяются сквозь землю и, та­ким образом, этот эффект может быть использован для бес­проводной связи. В 1900 г. Н.Тесла публично заявил о возможности переда­чи электроэнергии через Атлантический океан при помощи радиоволн.

Свое устройство он назвал «Всемирная бепроводная сис­тема» или «Всемирный телеграф». В 1901-05 годах на острове Лонг Айленд (около Нью-Йорка) строится большая башенная антенна... . Но известный американский банкир - миллиардер Джон Морган вдруг прекращает финансирова­ние этого проекта, заявив о якобы его нереальности и фанта­стичности... . Следует отметить, что в конце прошлого столе­тия американские ученые (под руководством Джеймса Корума) доказали, что идея Теслы была не такая уж фантастика.

Существует и версия, что все технические материалы проек­та у Н.Теслы выкупил другой американский миллиардер - про­мышленник Генри Форд [1863-1947], который опасался гро­мадных убытков от изобретения в своей автомобильной индустрии.

Еще одна область радиотехники связана с именем Нико­лы Тесла - радиолокация. Еще в 1900 г. в одной журнальной статье и в брошюре «Глобальная система» Тесла высказал вполне аргументированную мысль, что по аналогии с акусти­ческим эхом можно добиться отражения и приема также и элек­тромагнитных волн, что позволит определять точное местопо­ложение не только земных, но и небесных объектов. «Суще­ствует возможность определить местоположение подводной лодки с помощью эл. магнитных волн, писал Тесла. - Если мы в ничтожно малую долю секунды направим сноп концентриро­ванных волн сверхвысокой частоты и если после отражения от препятствия мы сделаем их видимыми на флуоресцирующих экранах, установленных как на судне с излучателем, так и на другом корабле, то мы, таким образом, сможем определить ее местоположение... Эти волны должны быть ультракоротки­ми и обладать большой мощностью». Приложенный к статье рисунок облегчал понимание выдвинутой идеи радиолокации Теслы. Он же ранее других высказался в пользу радиолока­ции небесных тел.

После 1900 г. Тесла получил много др. патентов на изоб­ретения в различных областях техники (эл. счетчик, частото­мер, ряд усовершенствований в радиоаппаратуре, в паровых турбинах и пр.).

В 1908 г. он создает первую модель турбины, основанную на новом принципе: использование энергии жидкости и вязко­сти трения. Годом позже делает эскизы и чертежи аэромобиля.

В 1911-12 годах испытывает свои новые паровые турбины на электростанции Эдисона в Нью-Йорке (в 1913 г. получает на них патенты).

В 1913-14 годах Тесла сотрудничает с «Дрессел компани» по проекту генератора для переднего света локомотива; па­тентует механические устройства: несколько типов индикато­ров скорости, расходомеры и безлопастный насос (применя­ется и в настоящее время); строит новые типы фонтанов.

Более подробно - с практической точки зрения - к теме радиолокации Н.Тесла вернулся в августе 1917 г., когда объяв­ленная Германией подводная война (в рамках Первой миро­вой войны) достигла небывалых масштабов и в странах Ан­танты усиленно изыскивали средства противолодочной борь­бы. Им был предложен принцип действия устройства для ра­диообнаружения подводных лодок.

В 1920-23 годах Тесла сотрудничает с «Бад Компани» по производству автомобильных двигателей, а в 1928 г. патенту­ет самолет вертикального взлета.

В 1930 г. он изучает возможности усовершенствований в производстве и обработке железа, меди и серы.

В 1936 г. Тесла делает последнюю в своей жизни крупную работу - проектные предложения по телегеодинамике (пере­даче энергии сквозь землю) и оборонительному оружию, из­вестному в те годы как «лучи смерти».

Никола Тесла был бессребренником, не имел семьи и даже не удосужился иметь собственное жилье. Последние годы жиз­ни он провел в Нью-Йоркской гостинице «Нью-Йорк» и умер 7 января 1943 г. практически в полной нищете... .

Его именем названа единица магнитной индукции Меж­дународной системы единиц - Тесла (обозн. на русском яз. - тл, межд. обозначение - Т), которая равна магнитной индук­ции, при которой магнитный поток сквозь поперечное сече­ние площадью в 1 м.кв. равен 1 веберу.

А торговая марка одной из старейших в Европе фирмы TESLA, производительнице всевозможной продукции электро-радиотехнического назначения, хорошо известна во мно­гих странах мира.

C 1955 г. в Белграде открыт для посетителей большой му­зей «Никола Тесла», в котором собрано о нем много материалов (вкл. его личную библиотеку и архивы).

На фасаде Физического института (входит в состав Страсбургского Университета - одного из старейших ВУЗов Фран­ции, который был осн. в 1621 г.), в ряду с именами Пьера Лап­ласа [1749-1827], Эрнеста Резерфорда [1871-1937], Макса Планка [1858-1947], Альберта Эйнштейна [1879-1955] и Нильса Бора [1885-1962] увековечено имя и Николы Теслы, ибо он, признанный многими учеными с мировым именем ПОЭТОМ электротехники, был равным им по мощи своего гения, фан­тастической работоспособностью и мерой своего служения че­ловечеству.

Новые материалы интернет-журнала "Нано Дайджест":

Наномашина. Уходящий 2011 год оказался не менее плодотворным на различные интересные инновации в области нанотехнологий, чем предыдущий.

Что такое нанотехнологии. Появившись совсем недавно, нанотехнологии все активней входят в область научных исследований, а из нее – в нашу повседневную   жизнь. 

Нанороботы. Современная наука и инженерия нуждаются в помощи роботизированной техники для решения различных задач.

Нанотехнологии в медицине. Идеи современной наномедицины были упомянуты еще Ричардом Фейнманом в его знаменитой лекции «Там внизу есть много места» в 1959 году.