Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы
Шрифт:
Около года ушло у него на обустройство лаборатории и на постройку ряда экспериментальных аппаратов. Из того, что он использовал, почти ничего нельзя было купить, и его мастерам приходилось под его руководством все изготавливать специально. К весне 1897 года он собрал свой беспроводной передатчик и приемник для дистанционной передачи сигналов и был готов к испытаниям, которые два года назад не удалось провести из-за пожара. Об успехе этих испытаний Тесла сообщил в интервью корреспонденту «Электрикал ривью», напечатанном в номере этого журнала за 9 июля 1897 года. Там сказано:
Почти каждый изобретатель в области телеграфии годами мечтал о возможности беспроводной связи.
Время от времени в техниеских журналах появляются рассказы об экспериментах, отражающих почти всеобщее убеждение в том, что когда-нибудь необходимость в проводах отпадет. С помощью экспериментов было проверено много разных возможностей, но лишь г-ну Николе Тесле удалось
Корреспондент «Электрикал ривью» получил личные заверения от г-на Теслы — который обычно был весьма сдержан в прогнозах — в том, что беспроводная электрическая связь уже реальное достижение и ничто не мешает передаче и приему вразумительных сообщений между отдаленными пунктами.
Им уже сконструированы и передающий аппарат, и электрический приемник, который на больших расстояниях чувствителен к сигналам передатчика, независимо от земных токов и стран света. И достигается это при удивительно небольших затратах энергии.
Естественно, что г-н Тесла не склонен разъяснять все детали своего изобретения, но дает понять, что использует то, что пока можно назвать электростатическим равновесием, и что если нарушить его в любой точке Земли, то полученное возмущение можно с помощью соответствующего аппарата воспринять в отдаленном пункте. Таким образом, разработав конкретные приборы, мы получим реальное средство передачи и приема сигналов. Г-н Тесла сказал о своей убежденности в этих возможностях, причем сказал лишь после того, как получил удовлетворительные результаты испытания сконструированного им аппарата. Нужно проделать еще большую работу, и он с тех пор очень серьезно занимается этой проблемой.
Деталями, по понятным причинам, мы пока не располагаем и сейчас лишь констатируем заявление г-на Теслы о том, что он действительно осуществил беспроводную связь на довольно больших расстояниях при малых затратах энергии.
Ему лишь осталось усовершенствовать свой аппарат, чтобы неограниченно увеличить дальность его действия. Давнишний эксперимент Морзе по передаче сообщений на 64 км имел под собой гораздо менее твердое основание, чем возможности беспроводной связи сегодня.
Достойна внимания и работа Теслы с высокочастотными токами высоких напряжений. Еще в 1891 году он предсказал нынешние результаты и в отношении освещения с помощью вакуумной трубки, и в отношении связи без проводов. Первое он уже довел до стадии, когда может показывать публике явления, связанные с электростатическими молекулярными силами. В результате бесчисленных экспериментов г-н Тесла поднял ошеломлявшую тогда частоту тока в 10000 герц до привычной ныне величины в 2000000 герц.
Это сообщение отмечает рождение современного радио — того радио, что распространено сегодня, — родившегося на лодочке, проплывшей с приемником вверх по реке Гудзон больше сорока километров от лаборатории на Хьюстон-стрит — расстояние, составлявшее лишь небольшую часть дальности действия аппарата, но вполне достаточное для демонстрации его возможностей. Такое свершение было достойно самых громких объявлений вместо весьма скромного заявления Теслы и еще более консервативной манеры подачи этой новости «Электрикал ривью». Но Тесла не только должен был защитить свои патентные права, которые оказались бы под угрозой из-за преждевременной огласки, но и остерегаться охотников за чужими изобретениями и нарушителей патентного права, с которыми он уже имел опыт неприятного общения. А издатели «Электрикал ривью» вполне естественно боялись навлечь на себя критику как последствие слишком оптимистического сообщения, сделанного на основании далеко не полной информации.
Основные патенты на систему Теслы были получены 2 сентября 1897 года — ровно через два месяца после его заявления — и проходят под номерами 645576 и 649621. В этих патентах он описывает все основные особенности радиопередачи и приемных схем, которые применяются сегодня. Закрепив за собой патентные права, Тесла без промедления начал рассказывать всем о своих открытиях. Его демонстрация превратилась в зрелищное представление на Мэдисон-сквер-гарден.
Беспроводная передача информации — это современное осуществление одного из древнейших стремлений человека, который всегда мечтал об устранении расстояний с помощью общения через разделяющее пространство без материальных проводников. Первыми экспериментаторами — главным образом, с телефоном — были энтузиасты, искавшие способ беспроводного электрического сообщения, при котором голос передавался бы через пространство также, как переносится воздухом звук. В 1879 году Дэвид Эдвард Хьюз заметил, что, когда где-нибудь в доме возникает электрическая искра, он слышит в своей телефонной трубке шум. Он проследил этот эффект до действия угольного порошка в контакте с металлическим диском в телефонной трубке: когда, действуя как детектор пространственных волн, порошок слегка
Профессор А.Э. Долбер из Колледжа Тафтса заинтересовался этим наблюдением и в 1882 году построил на этом принципе демонстрационную модель, но без телефонного аппарата. Он использовал индукционную катушку для создания волн и угольный порошок для их обнаружения. Этой есть та самая «беспроводная связь», которую четырнадцать лет спустя «изобрел» Маркони. Эдисон, нанятый компанией «Вестерн юнион телеграф», чтобы уничтожить монополию, связанную с изобретением телефона Беллом, добился успеха в 1885 году, послав «беспроводное» сообщение из движущегося поезда.
В поезде был натянут провод, проходивший параллельно телеграфным проводам, тянувшимся вдоль железнодорожного пути. Между проводом в поезде и проводами вдоль пути возникал индукционный эффект, преодолевавший небольшое расстояние между поездом и телеграфной линией, — тот эффект, что становится иногда причиной раздражающего вмешательства в телефонные разговоры или взаимных помех между двумя телефонными линиями, проходящими рядом друг с другом. Приблизительно в то же время подобный эксперимент поставил в Англии У.М. Прис. Но из-за очень коротких расстояний, на которых работают такие системы, они не пригодны для практического применения.
Совершенно иной вид беспроводной связи разрабатывался в 1880 и 1881 годах Александером Грейамом Беллом.
Его называли «радиофоном», но Белл настаивал на названий «фотофон». Фотофон передавал голос посредством светового луча. Передатчик состоял из очень тонкого стеклянного или слюдяного зеркала, которое вибрировало от звуков голоса. Зеркало отражало луч — как правило, солнечного света — на отдаленное приемное устройство. Простой приемник состоял из химической пробирки, заполненной специальным материалом. Пробирка закрывалась пробкой, из которой выходили две резиновые трубочки, вставлявшиеся в уши. В качестве детектора в пробирке можно было использовать самый разнообразный наполнитель. Когда луч света, несущий вибрации голоса, соприкасался с наполнителем, тот поглощал тепло, а тепло вызывало вибрации воздуха в пробирке, который и воспроизводил голос. В качестве наполнителя Белл также использовал селен, который реагировал на видимые лучи и создавал электрический эффект. Очевидно, что как основа системы беспроводного сообщения результаты этих опытов не имели большого практического значения.
В 1845 году в Лондоне Майкл Фарадей описал свою теорию взаимосвязи между светом и электромагнитными силовыми линиями, а в 1862 году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал анализ работы Фарадея, где математически обосновал теорию о том, что световые волны имеют электромагнитную природу и что такие волны могут быть как короче, так и длиннее известных волн видимого света Ученым был брошен вызов доказать существование подобных волн.
В немецком городе Бонне профессор Генрих Герц с 1886 по 1888 годы занимался исследованием более длинных волн, чем световые и тепловые. Он посылал их с помощью искрового разряда индукционной катушки и улавливал из пространства с небольших расстояний в виде крошечной искры, которая проскакивала в проволочном кольце. В это же время в Англии сэр Оливер Лодж искал способы измерения коротких электрических волн в проводных линиях.
Таково было положение в научном мире, когда в 1889 году Тесла начал свою работу. План беспроводного сообщения, который он представил в 1892 и в 1893 годах, как мы еще увидим, показывает, что своей замечательной концепцией и огромными для своего времени знаниями он намного опередил своих современников.
Когда осенью 1889 года Тесла оставил завод Вестингауза, то сразу же приступил к следующей фазе развития системы переменного тока — он занялся разработкой нового способа распределения энергии посредством высокочастотных переменных токов, которые по своему значению должны были превзойти его многофазную систему, и за два последовавших года изучил принципы, на которых возможно беспроводное распространение энергии. Действие этих принципов он показал с помощью мощных катушек в своей лаборатории. Передача информации, названная позднее «беспроводной связью», явилась лишь одним из аспектов более широкого проекта.
В 1892 году Тесла описал первую электронную лампу, задуманную как детектор в радиосистеме, и показал ее особенности в своих лекциях в Лондоне и Париже в феврале и марте того же года. (Однако, эта лампа была разработана еще в 1890 году.) В феврале и марте следующего, 1893 года в лекциях в Институте Франклина в Филадельфии и на собрании Национальной ассоциации электрического освещения в Сент-Луисе он описал свою систему радиопередачи и детально раскрыл ее принципы.
Электронная лампа Теслы, изобретенная им в 1890 году, явилась прообразом детекторных и усилительных ламп, которые используются сегодня. Демонстрация этой лампы стала событием, занесенным в архивы четырех научных обществ, которым он показывал ее в феврале-марте 1892 года, — это Институт инженеров-электриков и Королевское общество в Лондоне, Общество физиков Франции и Международное общество инженеров-электриков в Париже. На этих лекциях он говорил: