Никола Тесла – Утраченные изобретения Николы Теслы (страница 16)
Что привлекало Теслу в Колорадо Спрингс, так это частые и бурные электрические возмущения в атмосфере, электромагнитные бури. Грозы с громом и молниями для Теслы были радостными событиями. Биографы свидетельствуют, что во время бури, происходящей восточнее, Тесла открывал окна в своей нью-йоркской лаборатории и располагался на кушетке на все время, что гремела гроза, что-то бормоча про себя в экстазе. В Колорадо Спрингс он настраивал аппаратуру и наблюдал за грозами при помощи элементарного радиоприемника. Так он обнаружил, что молнии представляют собой колебания так называемых стоячих волн, вызванных грозовыми разрядами в земной атмосфере и вибрирующих с резонансной частотой, соответствующей электрической емкости Земли. Частота, резонансная по отношению к Земле, как он полагал, это идеальная частота для беспроводной передачи электроэнергии, на которую он и настроил свой усиливающий передатчик. В литературе имеется множество исследований явления резонансной частоты. Некоторые утверждают, что резонансная частота Земли — это 150 тысяч периодов в секунду, что гораздо больше, чем частота колебаний передатчика в Колорадо Спрингс. Другие называют существенно меньшие числа, 11.78 или 6.8 периодов в секунду, которые являются гармониками для частоты передатчика Теслы. С усилением интенсивности благодаря явлению земного резонанса количество энергии в процессе передачи на самом деле увеличится. Во время одного незабываемого эксперимента с усиливающим пере- датчиком в Колорадо Спрингс Тесла сфотографировал шаровые молнии диаметром в 135 футов, отлетающие от шаровой антенны и издающие гром, который было слышно на расстоянии 15 миль, а сила тока в них достигала такой величины, что от молний загорелся муниципальный генератор. Во время другого эксперимента он беспроводным способом зажег батарею ламп накаливания мощностью 10 000 Ватт на расстоянии 26 миль от лаборатории. Через три года после экспериментов в Колорадо Спрингс Тесла подал патент на гораздо более совершенный усиливающий передатчик, изображение которого вы можете видеть в начале следующей главы, патент на который он смог получить почти через полтора десятка лет. В этом патенте он больше не упоминает об энергии, передаваемой через «верхние слои» атмосферы, а пишет о «наземном резонирующем контуре». Тесла предсказывал, что его усиливающий пере- датчик «проявит себя как очень важное и ценное для будущих поколений устройство», что он вызовет «инду- стриальную революцию» и сделает возможным «грандиозные гуманитарные достижения». Вместо этого, как мы видим, усиливающий передатчик Теслы стал для него своего рода Ватерлоо.
Colorado Springs. Notes (Заметки из Колорадо Спрингс) (No Lit, Belgrade) издано 21а Century Books. Ими же выпущена книга Джо- на Ритцклаффа Serbo Croation Diary Comparisons (Сравнения с сербско-хорватским дневником), в которой рассказывается о не- которых забавных нестыковках в сербско-хорватском варианте Colorado Springs Notes и их английской редакции. Edison (Эдисон) — биография соперника знаменитого соперника Теспы, написанная Мэтью Джозефсоном (Matthew Josephson, McGraw-Hill).
5. Усиливающий передатчик II
При поддержке Дж. П. Моргана Тесла вскоре по возвращении из Колорадо Спрингс приступил к строительству башни для усиливающего передатчика в Уорденклиффе близ Шорхэма на Лонг-Айленде. Расположенная в непосредственной близости от места жительства ярого сторонника беспроводной передачи энергии и предназначенная для дальнейших экспериментов в этой области башня была спроектирована как первый этап предложенной Теслой Всемирной системы радиовещания. Программы системы радиовещания планировалось ориентировать как на широкую публику, так и на частных слушателей. Тесла первым предложил организовать вещание новостей и развлекательных программ для населения; до него экспериментаторы передавали сигнал непосредственно на конкретный приемник. Полностью завершенная и принятая в эксплуатацию Всемирная система радиовещания должна была осуществлять мультичастотное беспроводное соединение с любой существующей аппаратурой в виде телефонов, телеграфных аппаратов и телетайпов по всей планете. Исключительность и недоступность частных коммуникаций должна быть гарантирована при помощи мультиплексорной технологии. Гигантский передатчик должен был также иметь универсальный счетчик времени, навигационные радиомаяки и устройства факсимильной связи. И все это происходило в 1902 году! Как мы далее увидим, вклад Теслы в развитие радио оказался совершенно недооценен.
Кружевной деревянный остов Уорденклиффской башни, которую спроектировал Стэнфорд Уайт, возвышался на 187 футов. Ее венчала похожая на шляп- ку гриба конструкция, выполняющая функцию оконечного устройства, диаметром 68 футов. В отдельном блоке в основании башни располагались генераторы и прочее оборудование. Все сооружение занимало 200 акров земли, а обслуживанием его занимались 2000 работников. Тесла полагал, что эта башня «будет принимать волновой сигнал максимальной мощностью в 10 миллионов лошадиных сил». Верх всей конструкции завершался платформой, на которой, как планировалось, должны были размещаться мощные ультрафиолетовые лампы, которые Тесла хотел приспособить для экспериментальной системы излучения и передачи электроэнергии, начинающей вырисовываться в его проектах. Строительство башни и прилегающих к ней построек было завершено, и она даже была оборудована необходимыми устройствами, но функционировать так и не начала.
Очевидно, что самыми ранними генераторами колебаний, изобретенными Теслой, были динамо-машины, но, принимая во внимание тот факт, что с их помощью он так и не смог получить необходимые ему высокие частоты, он оставил дальнейшую работу над ними и приступил к разработке искрового осциллятора, катушки Теслы и усиливающего передатчика. Но нашло ли хотя бы одно из этих устройств применение в качестве первого в мире радиопередатчика на дальние расстояния? Увы, нет. По иронии судьбы первым коммерческим радиопередатчиком на дальние дистанции стал генератор переменного тока Александерсена, работающий на частоте 21,8 тысячи периодов в секунду, который был построен компанией Дженерал Электрик и управлялся Американской радиовещательной корпорацией, а конструкция его была полностью скопирована с ранних динамо-машин Теслы. Вот так Тесле не повезло с радио. Официальные историки часто связывают имя Теслы с изобретением многофазных систем, но что касается его более поздних изобретений, их либо игнорируют, либо пишут о них как о фантастических идеях сумасшедшего изобретателя. Но среди тех, кто проделал и опубликовал честные исследования этого вопроса, существует стопроцентное согласие в том, что Теслу обманным путем свергли с его заслуженного пьедестала в истории радио и электротехники, значительно принизив его статус ведущего изобретателя в области радиотехники.
Ранние радиоустройства удивительны и достойны изучения хотя бы потому, что они напоминают нам, что мощные радиотехнологии могут быть настолько просты и доступны для каждого, несмотря на современные сложнейшие микротехнологии. Как мы уже убедились, ранние передатчики, широко используемые радиолюбителями, основывались не на принципе генератора переменного тока, а работали как импульсные осцилляторы. Для того чтобы выйти в эфир, вам понадобились бы всего лишь батарея, телеграфный ключ, катушка индуктивности, искровой разрядник, длинный провод в качестве антенны и земля. И, разумеется, конденсатор, который значительно улучшил бы конструкцию. Самые ранние эксперименты в области приема радиосигналов использовали искровые осцилляторы в качестве приемников. Когда вы видите над ним электрическую дугу — это является признаком возмущения проводящей среды. По этому принципу устроен детектор, называемый когерером. Он представляет собой просто-напросто горизонтальную стеклянную трубку, плотно заполненную металлической стружкой из железа или никеля. Серия из нескольких таких трубок соединяется с источником питания и телеграфным ключом, и одна сторона цепи идет на антенну, а другая заземляется. Когерер представляет собой коммутатор (практически полупроводник), который пропускает электрический ток, когда возникает возмущение среды. Чтобы вернуть когерер обратно в непроводящее состояние, требуется переключение, которое можно осуществить как вручную, так и механическим соединением с телеграфным ключом. Тесла в своих исследованиях пришел к технологии, подобной вышеописанной. Он усовершенствовал когерер, приведя его в постоянное вращение (вращающийся когерер), так что ему не нужен был переключатель для перезагрузки.
Передатчик по принципу действия искрового осциллятора был нечувствителен к частоте возмущений. Он выдавал сложный набор частот, состоящих из основной частоты, зависящей от ширины искрового промежутка, паразитических колебаний, гармоник, шумов и так далее. Когерер реагировал на любое колебание. В Колорадо Спрингс Тесла использовал вращающийся когерер для наблюдения за электромагнитными бурями.
Прославленный Маркони использовал этот принцип в своей технологии передачи сигналов. Но почему Маркони стал широко известен? Потому что, как и Эдисон с Вестингаузом, он построил на своем изобретении целую индустрию и получил известность, раскручивая свое предприятие. Компания Маркони в конечном счете была поглощена Американской радиовещательной корпорацией (к настоящему времени вошедшей в состав Дженерал Электрик). Но частью своих технологических идей Маркони обязан Тесле и его изобретениям. Вклад Теслы заключался не в чем ином, как в избирательной настройке. Он использовал забытый принцип настроенных в резонанс контуров из своего патента 1896 года на катушку Теслы и принцип настроенных на прием и передачу контуров из патента на беспроводную передачу электроэнергии, полученного годом позже. Катушка Теслы — это одновременно мощный и простой радиопередатчик. Если заставить первичную катушку равномерно колебаться в области звуковых частот, то, меняя некоторые элементы колебательного контура, ее сигнал можно модулировать для передачи голоса. В некоторых опубликованных записках Теслы на тему модуляции описаны первые шаги в этой области, когда он варьировал ширину искровых промежутков, и, по-видимому, индуктивный сердечник, механически соединенный с преобразователем репродуктора, мог модулировать сигнал с достаточной точностью. Тесла и его соратники вели борьбу за признание его основателем радио. Они одержали окончательную победу в Верховном суде, но это произошло уже после смерти Теслы.