Читать книгу "Богатство наций. Электричество и потребности мира"
Автор книги: Роберт Брайс
Жанр: Техническая литература, Наука и Образование
Возрастные ограничения: 12+
сообщить о неприемлемом содержимом
Например, к концу 1920‐х годов производство на заводе Ривер-Руж компании Ford Motor в Дирборне, штат Мичиган, обеспечивалось электричеством, которое вырабатывали генераторы общей мощностью 315 мегаватт, потреблявшие двести тонн угля в час[66]66
Nye, Electrifying America, 228.
[Закрыть]. Смил вычислил, что на заводе Ривер-Руж плотность мощности составляла примерно 1000 ватт на квадратный метр, в пятьдесят раз больше, чем на фабрике Мерримак столетием раньше[67]67
Smil, Power Density, 166.
[Закрыть]. Электроэнергия дала возможность сверлам и прочим прецизионным инструментам заводов Форда работать со скоростью, невообразимой для прежних систем с приводным шкивом, в которых были задействованы валы, ремни и цепи, соединенные с водяными колесами или паровыми двигателями. В период расцвета на заводе Ривер-Руж было занято более 100 тысяч рабочих, и с конвейера каждые 49 секунд сходил новый автомобиль[68]68
“Ford Rouge Timeline,” The Henry Ford, www.thehenryford.org/visit/ford-rouge-factory-tour/history-and-timeline/timeline. См. также: “Henry Ford River Rouge Plant,” Detroit: The History and Future of Motor City, http://detroit1701.org/Ford%20Rouge%20Plant.html.
[Закрыть]. Этот невероятный уровень производительности оказался достижим исключительно благодаря электричеству. Оно позволило Форду настроить компоненты сборочных линий на оптимальный режим выпуска продукции, чтобы они не зависели от близости к паровым двигателям или водяным колесам. Как выразился сам Форд, электричество «освободило промышленность от кожаного ремня и трансмиссионного вала»[69]69
Nye, Electrifying America, 225.
[Закрыть].
Плотность мощности, которую мы получили благодаря электричеству, стимулировала продолжающуюся миграцию в города. Сегодня мы живем преимущественно в урбанистическом мире, а всем горожанам в повседневной жизни требуется электричество. На примере Рокфеллер-центра легко понять, какое значение имеет плотность мощности. Известнейший кластер небоскребов в центре Манхэттена занимает площадь примерно 103 600 квадратных метров. Согласно докладу 1999 года энергетической компании Consolidated Edison, обслуживающей центральный Манхэттен, электрическая нагрузка от зданий Рокфеллер-центра составляла 93 мегаватта[70]70
Eliot Spitzer, Con Edison’s July 1999 Electric Service Outages: A Report to the People of the State of New York (Albany, March 9, 2000), G‐2, G‐3.
[Закрыть]. Следовательно, средняя плотность мощности по всем зданиям Рокфеллер-центра составляла почти 900 ватт на квадратный метр. Такой уровень плотности мощности не даст никакой табун лошадей, никакая батарея паровых машин. Это возможно исключительно благодаря высокоорганизованной энергии, которую мы получаем от электричества.
Насколько значима плотность мощности, очевидно не только на примере небоскребов Рокфеллер-центра, но и на примере чипов, которые работают в наших компьютерах. Так, один из новейших микропроцессоров компании Advanced Micro Device (AMD), Phenom II X940, имеет площадь 12,25 квадратных сантиметра и потребляет 45 ватт мощности. Если увеличить этот микропроцессор до метра, он будет иметь плотность мощности 3672 ватта на квадратный метр, что почти в четыре раза больше, чем было на заводе Форда в Ривер-Руж.
Лазеры – один из наиболее ярких примеров того, как электричество, в отличие от других видов энергии, делает невозможное реальным. Например, канадский физик Пол Коркум постоянно работает с лазерами, в которых достигается плотность мощности 1018 ватт на квадратный метр[71]71
См. Jayanth C. P. Koliyadu et al., “Optimization and Characterization of HighHarmonic Generation for Probing Solid Density Plasmas,” Photonics 4, no. 2 (March 30, 2017), www.mdpi.com/2304-6732/4/2/25.
[Закрыть]. В обычной записи это выглядит так: 1 000 000 000 000 000 000 ватт. Коркум, специалист в области высокогармоничной интерферометрии и высокогармоничной спектроскопии, использует такую невероятную плотность мощности для получения ультракоротких световых импульсов, что позволяет ему фотографировать электроны. Разумеется, сейчас мы используем лазеры в самых различных областях – в хирургии, волоконной оптике или, например, для удаления татуировок.
В 2000 году Национальная инженерная академия США выбрала 20 величайших инженерных достижений ХХ века. На первом месте оказалась электрификация. Но это не все. Из 20 достижений 13 напрямую зависят от электрификации: к ним отнесли электронику, компьютеры, кондиционеры воздуха, медицинские технологии, лазеры и бытовую технику[72]72
Wm. A. Wulf, “Great Achievements and Grand Challenges,” The Bridge (Fall/Winter 2000): 5, www.nae.edu/File.aspx?id=7327.
[Закрыть]. На самом деле можно сказать, что каждое достижение, попавшее в этот перечень, в том числе автомобили, самолеты, водоснабжение и механизация сельского хозяйства, зависит от электричества. И вот что главное: все эти технологии помогают людям жить дольше, свободнее и богаче.
Преобразующая сила электричества – тема множества научных статей. В 2014 году двое турецких исследователей, Йылмаз Баяр и Хасан Алп Озил, проанализировали около 20 опубликованных статей, посвященных электричеству и экономическому росту. Они установили «прямую причинно-следственную связь между потреблением электричества и экономическим ростом». Иными словами, использование электричества стимулирует экономический рост[73]73
Yilmaz Bayar and Hasan Alp Özel, “Electricity Consumption and Economic Growth in Emerging Economies,” Journal of Knowledge Management, Economics and Information Technology 4, no. 2 (April 2014).
[Закрыть].
Электричество стимулирует экономику, и в то же время рост благосостояния увеличивает потребление электричества. В этом есть смысл. Например, люди, живущие в только что электрифицированном доме, в первую очередь наверняка купят какие-то светильники и холодильник. Потом им захочется кондиционер и, вероятно, электрическую плиту. Эту двустороннюю связь благосостояния и электрификации рассматривал Роджер Эндрюс в исследовании 2015 года. Он пришел к заключению, что в развивающихся странах «богатство создает электричество, а не наоборот. Нет сомнений в том, что страна, повышающая благосостояние, не может обходиться без электричества. Когда исчезает электричество, богатство исчезает вместе с ним»[74]74
Roger Andrews, “Electricity and the Wealth of Nations,” Energy Matters (blog), November 22, 2015, http://euanmearns.com/electricity-and-the-wealth-of-nations/.
[Закрыть].
В другой статье, опубликованной в 2010 году двумя учеными из университета Карачи, исследовалась «причинно-следственная связь между потреблением энергии и экономическим ростом» в Бангладеш, Индии и Пакистане. Они исследовали данные за 1971–2008 годы. Авторы статьи, Кашиф Имран и Масуд Машкур Сиддики, не сосредотачивались специально на электричестве, но вывод их однозначен: «Энергия является двигателем экономического роста, и экономическая активность зависит от изменений в потреблении электричества… Уровень ВВП, в основном, определяется энергией»[75]75
Kashif Imran and Masood Mashkoor Siddiqui, “Energy Consumption and Economic Growth: A Case Study of Three SAARC Countries,” European Journal of Social Sciences 16, no. 2 (2010), www.scribd.com/document/39466448/Energy-Consumption-and-Economic-Growth.
[Закрыть].
Тесная корреляция между использованием электричества и ростом экономики и благосостояния человечества настолько очевидны, что банкиры, занимающиеся международными инвестициями, приняли электричество в качестве меры экономической активности. В конце 2000‐х годов, когда китайская экономика находилась в неустойчивом состоянии, специалисты по анализу акционерного капитала из JPMorgan Chase и других инвестиционных банков использовали сведения о выработке электричества в Китае в качестве косвенного показателя объема промышленного производства[76]76
Keith Bradsher, “China’s Unemployment Swells as Exports Falter,” New York Times, February 5, 2009, www.nytimes.com/2009/02/06/business/worldbusiness/06yuan.html. Аналитики Goldman Sachs указали, что они также используют данные по электроэнергии в качестве показателя производства в Китае.
[Закрыть]. То, что справедливо для Китая, справедливо и для всего мира. Корреляция между использованием электричества и экономическим ростом показана на приведенном ниже графике, который подтверждает, что оба показателя движутся практически в унисон и идут рука об руку на протяжении десятилетий.
Другой способ уловить связь между использованием электричества и богатством – посмотреть на освещенность территорий в темное время суток.
В 2010 году экономист из Йельского университета Уильям Нордхаус опубликовал статью, в которой показал, что ночное освещение, которое определялось по фотографиям, сделанным со спутников, имеет тесную корреляцию с персональными доходами. Нордхаус, удостоенный в 2018 году Нобелевской премии по экономике, установил, что освещенность не очень показательна для анализа богатых стран, но весьма полезна для анализа благосостояния в развивающихся странах, где традиционная статистическая информация доступна не всегда[77]77
Xi Chen and William D. Nordhaus, “The Value of Luminosity Data as a Proxy for Economic Statistics” (working paper no. 16317, National Bureau of Economic Research, Cambridge, MA, August 2010), www.nber.org/papers/w16317.pdf.
[Закрыть]. В 2012 году сходный принцип был применен тремя учеными из Национального бюро экономических исследований в статье «Измерение экономического роста из космоса». Они пришли к выводу, что ночная освещенность является «очень полезным показателем роста ВВП за длительный период, а также показывает краткосрочные флуктуации роста»[78]78
J. Vernon Henderson, Adam Storeygard, and David N. Weil, “Measuring Economic Growth from Outer Space,” American Economic Review 102, no. 2 (April 2012), www.aeaweb.org/articles?id=10.1257/aer.102.2.994.
[Закрыть].
Разумеется, совершенно не обязательно рассматривать снимки из космоса, чтобы увидеть корреляцию между использованием электричества и благосостоянием. Это можно увидеть по показателям потребления, которые публикует Всемирный банк. В 2014 году Исландия, Норвегия, Бахрейн, Канада и Катар имели наивысшие показатели потребления электроэнергии на душу населения, и все пять находились среди богатейших стран мира. И напротив, страны, где потребление электричества чрезвычайно мало, например, Гаити, Газа, Южный Судан, Нигер, Эфиопия и Танзания, считаются одними из беднейших[79]79
OECD/IEA, “Electric Power Consumption (kWh per capita),” World Bank, http://data.worldbank.org/indicator/EG.USE.ELEC.KH.PC?year_high_desc=true.
[Закрыть].
Итог очевиден: увеличение потребления электричества стимулирует рост экономики, что, в свою очередь, означает повышение уровня жизни населения. Использование электричества – надежный барометр здоровья и благополучия или бедности индивидуумов и обществ в целом. Международное энергетическое агентство (МЭА) называет электричество «важнейшим для развития человечества» и отмечает, что его потребление – «один из наиболее ясных и четких показателей статуса энергетической бедности».
Иными словами, электричество подхлестывает рост экономики, а рост экономики подхлестывает потребности в электричестве. Вместе они помогают людям вырваться из бедности.
Как четко сформулировал Пол Коллиер, автор книги «Нижний миллиард: почему беднейшие страны терпят неудачи и что с этим можно сделать», «рост – не панацея от всего, но его отсутствие – гибель для всего»[80]80
Цитирует Marian L. Tupy в кн. The False Promise of Gleneagles: Misguided Priorities at the Heart of the New Push for African Development (Washington, DC: Cato Institute, 2009), https://object.cato.org/sites/cato.org/files/pubs/pdf/dpa9.pdf.
[Закрыть].
Возможно, самый простой способ понять, почему электричество сыграло и продолжает играть преобразующую роль в нашей жизни, это присмотреться к одному из величайших изобретений человечества – к городам[81]81
За это благодарен Edward Glaeser и его книге Triumph of the City: How Our Greatest Invention Makes Us Richer, Smarter, Greener, Healthier, and Happier (New York: Penguin, 2011).
[Закрыть].
3
Вертикальный город
Наконец, город был освещен, и мы получили наглядное свидетельство нашего успеха. Мы сделали гала-ночь. Улицы и магазины были заполнены людьми, большие лампы в 150 свечей сияли почти вдвое сильнее своей обычной яркости, и горожане, хотя и очень скептически относились к опасности находиться рядом с лампами, ликовали вместе со мной.
В 1882 году, когда Томас Эдисон открыл эру электричества, проложив первую коммерческую электросеть в Нижнем Манхэттене, город Нью-Йорк был приземистым и грязным. Самыми высокими городскими строениями были башни Бруклинского моста, вздымавшиеся на 84 метра (276 футов). Знаменитый мост, спроектированный инженером Джоном Реблингом, возводился уже тринадцать лет, и строительство близилось к завершению[83]83
“Brooklyn Bridge,” History.com, last updated August 21, 2018, www.history.com/topics/brooklyn-bridge.
[Закрыть]. Эдисон и его сотрудники с удовольствием следили за работами на этом примечательном мосту, который располагался в нескольких кварталах к востоку от электростанции Эдисона по адресу: Перл-стрит, 255–257.
Улицы Нью-Йорка, как обычно, насквозь пропахли фекалиями и мочой животных. На дорогах доминировали лошади, фургоны и трамваи на конной тяге. Воздух обычно был полон дыма от множества паровых двигателей, работавших на угле и обеспечивавших деятельность фабрик, типографий и прочих предприятий. В жилых домах, учреждениях и на фабриках использовалось преимущественно газовое освещение со всеми вытекающими последствиями, в том числе жарой и вредоносной копотью. Там, где не было газоснабжения, пользовались керосиновыми лампами.
Первым небоскребом города стало здание компании Equitable Life Insurance по адресу: Бродвей, 120[84]84
“Population History of New York from 1790–1990,” Boston University Physics, http://physics.bu.edu/~redner/projects/population/cities/newyork.html.
[Закрыть]. Расположенный примерно в полумиле от электростанции Эдисона, Equitable Building достигал 40 метров (130 футов) в высоту и почти вдвое превышал все предыдущие здания коммерческого назначения. Построенный в 1870 году, он рекламировался как пожароустойчивый. У него был стальной каркас, десять этажей и пять лифтов с паровыми двигателями. Здание часто посещали туристы, чтобы прокатиться в лифте и побывать на обзорной площадке на крыше, где также располагалась городская метеостанция[85]85
David W. Dunlap, “Consumed in Fire, Cloaked in Ice, Equitable’s Headquarters Fell 100 Years Ago,” City Room (blog), New York Times, January 8, 2012, https://cityroom.blogs.nytimes.com/2012/01/08/consumed-in-fire-cloaked-in-ice-equitables-headquarters-fell‐100‐years-ago/.
[Закрыть]. Жители города восхищались сооружением, потому что почти все они жили и работали в зданиях, уступавших ему по высоте вдвое, если не больше.
На протяжении почти всей истории человеческой цивилизации высота зданий ограничивалась желанием человека карабкаться по лестницам. Любое здание выше четырех – шести этажей было совершенно непрактичным. Подняться на два-три лестничных пролета – еще куда ни шло. Но тащить мешки с продуктами или хнычущего младенца на четыре – пять пролетов вверх по крутым, темным лестницам… прошу прощения, совсем другая история.
Электрифицируя часть Нижнего Манхэттена, Эдисон способствовал рождению вертикального города. На самом деле эра электричества и небоскребы возникли практически в одно время и в одном месте: на территории Нижнего Манхэттена площадью около одной квадратной мили[86]86
Карту первой сети Эдисона см.: Kelsey Campbell-Dollaghan, “The Forgotten Story of NYC’s First Power Grid,” Gizmodo, January 26, 2015, https://gizmodo.com/the-forgotten-story-of-nycs-first-power-grid‐1681857054. Пешеходную карту см. Google Maps, https://bit.ly/2VkeewT.
[Закрыть]. Здесь Эдисон, Никола Тесла и Джордж Вестингауз создавали компоненты первой современной электросети. Но менее знаменитый изобретатель, человек, который, как и Тесла, одно время работал у Эдисона, тоже оставил неизгладимый след в формировании современной городской среды. Его звали Фрэнк Джулиан Спрейг.
Фамилия Спрейга не так известна, как фамилия Теслы, сербского гения, который изобрел электромотор переменного тока. Спрейг не так знаменит, как Вестингауз, гениальный промышленник, внедривший трансформатор – устройство, дающее возможность производителям электроэнергии повышать (или понижать) напряжение в конкретной электрической сети. Тесла, Вестингауз и Эдисон удостоились полностью заслуженного внимания. Но именно Спрейг разработал первые электромоторы, которые работали в сети Эдисона. Спрейг занимался электрификацией транспорта: его моторы устанавливались в трамваях, в подземке и на железных дорогах. В здании по адресу: Бродвей, 253, примерно в полумиле к северо-западу от первой электростанции Эдисона на Перл-стрит, Спрейг установил первые лифты с электромоторами. Этой технологии суждено было кардинально изменить облик наших городов. Прокладывая путь в создании электродвигателей, электрифицированных железных дорог и электрических лифтов, Спрейг кардинально изменил место и образ жизни людей. «Благодаря электричеству мы имеем современные города», – говорил Джесси Осубел, директор программы по человеческой среде обитания Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке.
Осубел, уроженец Нью-Йорка, в беседе со мной суммировал значимость электрификации: «Она полностью преобразила структуру, географию и геометрию городов». Он еще отметил, что «в Риме две тысячи лет назад жил один миллион человек. Но в принципе города оставались неизменными на протяжении сотен и тысяч лет». Пределом для всех старых великих городов, «будь то Пекин или Багдад, Рим или Каир», был миллион человек. После электрификации «мы внезапно получили возможность развиваться в трех измерениях». Благодаря электричеству у нас появились «города с двумя, тремя, пятью, десятью миллионами жителей».
Осубел продолжал: «В принципе, высота – это электричество». Иными словами, чем выше здание, тем больше мы ограничены в видах энергии, которые можем использовать. В одноэтажном здании, говорил Осубел, «не представляет проблемы принести мешок соломы, или вязанку дров, или что-то еще, чтобы получить тепло или другой вид энергии. А если у вас десятиэтажное здание, дрова и солома уже не очень помогут».
Множество факторов стимулировали появление вертикального города. Но только смелость, энергия и изобретательность Спрейга превратили идею транспорта на электрической тяге в реальность.
Фрэнк Джулиан Спрейг родился 25 июля 1857 года в Милфорде, штат Коннектикут. С ранних лет он познал трудности. Мать умерла, когда Фрэнку было восемь лет. Через несколько месяцев после ее смерти отец оставил сыновей – Фрэнка и его брата Чарльза. Детей взяла к себе тетя, Эльвира Бетси Энн Спрейг, которая жила в городке Норт-Адамс, штат Массачусетс. В 1874 году Фрэнк поступил в Морскую академию, которая тогда считалась одним из лучших учебных заведений страны. Курсанты изучали широкий круг предметов, включая навигацию и геометрию. Как выразился один из биографов Спрейга, студентов «учили думать конкретно, абстрактно и, самое главное, систематически». Эти навыки сыграли решающую роль в успехе Спрейга. Он закончил учебу в 1878 году седьмым из 50 выпускников своего курса, показав отличные знания по математике, физике и химии. Позже он вспоминал, что в Аннаполисе «приобрел особый вкус к математике, и в особенности к морской архитектуре и физике»[87]87
Frederick Dalzell, Engineering Invention: Frank J. Sprague and the U. S. Electrical Industry (Cambridge, MA: MIT Press, 2009).
[Закрыть].
Спрейг рано ушел в отставку из военно-морских сил и начал работать у Эдисона. Первый день работы у великого изобретателя совпал с днем открытия Бруклинского моста – 24 мая 1883 года[88]88
Dalzell, Engineering Invention, 768.
[Закрыть]. Эдисон немедленно назначил Спрейга руководить прокладкой новых электросетей в Санбери, штат Пенсильвания, и в Броктоне, штат Массачусетс[89]89
Paul Israel, Edison: A Life of Invention (New York: John Wiley & Sons, 1998), 223.
[Закрыть]. Спрейг почти сразу же проявил свои достоинства, показав сотрудникам Эдисона, как применять математические вычисления для определения сечения проводов, соответствующих требованиям конкретной электросети.
Техническая подготовка и математические навыки Спрейга резко контрастировали с методом бесконечных экспериментов, которого придерживался Эдисон. На Спрейга деятельность Эдисона произвела сильное впечатление, но он не был удовлетворен своей работой. Его мечтой было создание и применение электромоторов в промышленности и на транспорте. Как говорил мне выдающийся историк электрификации Нью-Йорка и автор блестящей книги New York Power (2013) Джозеф Каннингем, «Спрейгу стала ясна ценность практичного мотора», когда он еще работал у Эдисона. Но Эдисон не проявил интереса к созданию электродвигателя и сосредоточился на освещении.
В апреле 1884 года, проработав у Эдисона всего одиннадцать месяцев, Спрейг решил открыть свое дело – шаг, который, как он позже признавал, был связан с «большим риском».
Фрэнк Спрейг в 1892 году, когда он выиграл контракт на строительство лифта для здания Postal Telegraph
Источник: Cassier’s Magazine II (May – October 1892), доступно на Wikimedia Commons.
Это еще мягко сказано. Спрейгу было 28 лет, он был новичком в Нью-Йорке и имел мало денег. Его зарплата у Эдисона была скромной – 2500 долларов в год (примерно 68 тысяч долларов в ценах 2018 года). Уход от самого знаменитого и успешного изобретателя своего времени был одним из многих рискованных шагов, на которые решится Спрейг в последующие 20 лет.
Спрейгу часто не хватало денег, необходимых для коммерциализации своих изобретений, но всегда хватало уверенности в своих способностях и интеллекте. До Спрейга электрические моторы существовали в основном в теории. Эдисон и другие создавали моторы из генераторов, переключая их на обратный ход: вместо того чтобы подсоединять ротор к генератору для производства электротока, они подавали электроток на генератор. Эдисон поражал гостей своей лаборатории в Менло-Парк, предлагая им прокатиться на миниатюрном поезде, который построил там же. Полотно было протяженностью около мили, ток для электровоза подавался по рельсам. Поезд развивал скорость 40 миль (64 километра) в час, но настоящего двигателя у него не было: там стояла динамо-машина, работающая в обратную сторону. Конструкция действовала, но был использован генератор, который выполнял не предназначенную для него работу.
Спрейг увидел перспективу. Его уверенность привлекла инвесторов, самым ценным из которых оказался Эдвард Хибберд Джонсон. Он же был одним из первых, кто в свое время поддержал Эдисона. При поддержке Джонсона Спрейг организовал собственную мастерскую и начал проектировать и создавать электродвигатели постоянного тока. Через несколько месяцев у него уже было несколько действующих прототипов, которые он продемонстрировал на Международной выставке электротехники в Филадельфии в сентябре 1884 года[90]90
Joseph J. Cunningham, New York Power (Self-published, CreateSpace, 2013), 19.
[Закрыть].
Как объясняет Каннингем, двигатели Спрейга «взяли промышленность штурмом». Они были мощными, компактными, работали с постоянной скоростью и при этом почти не искрили. Сам Эдисон одобрил изобретение Спрейга. Он сказал, что это «единственный настоящий мотор; все прочие – лишь динамо-машины, превращенные в моторы. Его двигатель постоянно работает с неизменной скоростью, которая не меняется от количества выполняемой работы»[91]91
Frank Rowsome Jr., The Birth of Electric Traction: The Extraordinary Life and Times of Inventor Frank Julian Sprague (Self-published, CreateSpace, 2013).
[Закрыть]. Некоторое время Эдисон допускал к работе на своей нью-йоркской электросети только двигатели Спрейга. Самыми активными покупателями продукции Спрейга были производители текстиля и другие промышленники. Через год после открытия своего дела Спрейг продал 3000 электродвигателей. В течение десятилетия 47 различных видов электромоторов, выпускаемых Спрейгом и другими компаниями, «нашли применение в грузоподъемных кранах, лифтах, станках и прочем оборудовании»[92]92
Cunningham, New York Power, 20.
[Закрыть].
Двигатели имели мгновенный успех, но Спрейгу было мало размещать их на кранах, в лифтовых шахтах и на ткацких фабриках. Он хотел электрифицировать транспорт. На это было много причин. В 1880‐е годы Нью-Йорк, как и другие быстрорастущие города, отчаянно пытался найти альтернативу транспорту на гужевой тяге. Ежедневно на улицах Нью-Йорка погибало около 40 лошадей. Они становились жертвами несчастных случаев, истощения, ломали ноги на скользких булыжных мостовых[93]93
Robert Bradley Jr., “Horsepower Sure Beats Horses!” MasterResource (blog), September 29, 2009, http://masterresource.org/?p=5016.
[Закрыть]. Средняя продолжительность жизни лошади, таскавшей конку, составляла менее двух лет[94]94
Eric Morris, “From Horse Power to Horsepower,” Access (Spring 2007): 7, www.accessmagazine.org/spring‐2007/horse-power-horsepower/.
[Закрыть]. Эти табуны лошадей также ежедневно оставляли на улицах города сотни тонн навоза и тысячи галлонов мочи[95]95
Gregory Curtis, “Review: A Wild Ride Through History in a ‘Farewell to the Horse,’” Wall Street Journal, February 9, 2018, www.wsj.com/articles/review-a-wild-ride-through-history-in-a-farewell-to-the-horse‐1518212178.
[Закрыть]. В местах стоянок громоздились горы вонючего навоза. Они представляли собой рассадники для туч мух, которых считали виновниками вспышек брюшного тифа и прочих опасных для здоровья проблем. В сухие периоды навоз был просто вонючей неприятностью, которая добавлялась к городской пыли. Во время затяжных дождей дерьмо смешивалось с грязью, превращаясь в липкое, едкое месиво, которое проникало повсюду.
Спрейг понимал, что его электромотор – путь к более быстрому, дешевому и чистому городскому транспорту. В 1884 году, вскоре после демонстрации своих моторов в Филадельфии, Спрейг и Джонсон основали компанию Sprague Electric Railway & Motor. В последующие месяцы Спрейг, по его собственным словам, «продумывал планы» электрифицированной железной дороги и начал испытывать прототип в Нью-Йорке. Он надеялся, что его первым клиентом станет Манхэттенская эстакадная железная дорога, «надземка», которую контролировал финансист Джей Гулд, один из богатейших людей Америки и один из самых ненавистных. (В 1869 году Гулд и еще один финансист, Джим Фриск, попытались монополизировать рынок золота. Им это не удалось, но попытка привела к резкому падению цен на акции и сельскохозяйственную продукцию[96]96
Robert C. Kennedy, “Gold at 160. Gold at 130,” On This Day (blog), New York Times, http://movies2.nytimes.com/learning/general/onthisday/harp/1016.html.
[Закрыть].) Гулд владел контрольным пакетом акций компании Manhattan Railway, которой принадлежали Вторая, Третья, Шестая и Девятая линии, проходящие над одноименными авеню. Здесь работали локомотивы с паровыми двигателями[97]97
Jim Mackin, “The Ninth Avenue El,” Bloomingdale History (blog), September 13, 2013, https://bloomingdalehistory.com/2013/09/13/the-ninth-avenue-el/.
[Закрыть]. Паровозы обеспечивали перемещение пассажиров, но ньюйоркцы терпеть их не могли из-за грязи и шума. А поскольку они ходили по эстакадам, на пешеходов внизу нередко сыпались искры и угольная пыль.
У Спрейга появилась возможность продемонстрировать свою технологию Гулду. Но демонстрация провалилась после того, как Спрейг (он сам взялся управлять прототипом электропоезда) внезапно поменял направление тока в контроллере, что привело к взрыву и туче искр. Гулд, напуганный взрывом, спрыгнул с поезда и, разгневанный, удалился. Не сумев пристроить свою технологию в Нью-Йорке, Спрейг в мае 1887 года подписал контракт на создание электрической железной дороги в Ричмонде, штат Вирджиния. Это была явно рискованная сделка. Компания Richmond Union Passenger Railway обязывалась выплатить Спрейгу 110 тысяч долларов (около 3,1 миллиона в ценах 2018 года), но только в случае, если вся система – 40 вагонов, 80 моторов и центральная электростанция мощностью 280 тысяч ватт (375 л. с.) – будет работать удовлетворительно. Таким образом, Спрейгу нужно было построить электростанцию примерно в половину мощности электростанции Эдисона (которая вырабатывала около 600 тысяч ватт), но он собирался создать нечто гораздо более сложное, чем сделал Эдисон. Сеть Спрейга должна была не только обеспечивать освещение, но и снабжать энергией тяжелые, движущиеся составы с десятками пассажиров. Нужно было создать достаточно сильный и надежный мотор, который справлялся бы с весьма разнообразными нагрузками. Спрейгу нужно было придумать, как разместить моторы на платформах, и изобрести систему, которая непрерывно обеспечивала бы мощностью движущиеся объекты. Более того, он должен был доказать, что все это можно сделать дешево, безопасно и в кратчайшие сроки. Позже Спрейг признавал, что контракт с компанией Ричмонда был из тех, что «благоразумный бизнесмен обычно не заключает». Если ему не удастся создать такую железнодорожную систему, это будет означать «крушение надежд и финансовый крах»[98]98
Dalzell, Engineering Invention.
[Закрыть].
Вначале у Спрейга было только общее представление о Ричмондской системе. Ему нужно было спроектировать, испытать и запустить в действие все, что требовалось: от воздушной линии электропроводов до соединения моторов с осями вагонов. Дело осложнялось тем, что Ричмонд оказался кошмарным местом для испытания системы. Вскоре после начала реализации проекта «появились серьезные проблемы. Крутые склоны и острые повороты топографии Ричмонда, немощеные улицы и глинистая почва обеспечили этой трассе название “убийца лошадей”, и работать там по традиционным технологиям было сокрушительно дорого»[99]99
Там же.
[Закрыть].
Как поясняет Фрэнк Роусом младший, автор блестящей биографии Спрейга под названием «Рождение электрической тяги» (The Birth of Electric Traction), улицы Ричмонда бросали вызов великому изобретателю на каждом шагу. Но Спрейг обладал гениальным чутьем на механизмы и инструменты, которые требовались для их создания и ремонта. Как выразился Роусом, Спрейг «был человеком, для которого техника хотела работать… У него был талант к элегантной простоте в дизайне и конструкции механизма, убеждающий его работать без бесконечных ухищрений»[100]100
Rowsome, The Birth of Electric Traction.
[Закрыть]. Несмотря на гениальность и склонность к трудной работе, Спрейг и его команда вынуждены были преодолевать мириады проблем, включая сходы с рельсов и сгоревшие моторы. Неудачи обходились дорого. Спрейг не смог уложиться в обозначенные сроки. Владельцы железной дороги потребовали и получили снижение окончательной стоимости контракта до 92 тысячи долларов.
Но Спрейг и его команда инженеров и механиков не отступили, и в мае 1888 года, через 12 месяцев после подписания контракта, Ричмондская пассажирская железная дорога праздновала успех. Рельсовые тележки Спрейга перевозили до 40 тысяч пассажиров еженедельно и проходили в целом 11 тысяч миль (17 700 километров). Владельцы железной дороги были в экстазе. К моменту расплаты со Спрейгом новая железная дорога приносила инвесторам по 6000 долларов ежемесячно[101]101
Dalzell, Engineering Invention.
[Закрыть].
В Ричмонде Спрейг спроектировал, построил и успешно ввел в эксплуатацию первую в мире полномасштабную коммерческую электрическую железную дорогу. Успех стимулировал создание аналогичных систем по всему миру. И дело не только в этом. Инженерные решения, которые применил Спрейг при создании Ричмондской системы, включая способ соединения моторов с осями и крепления на рельсовые тележки, сделаются стандартом для электрических дрезин и железнодорожных систем по всему миру.
Придумав, как с помощью электромоторов перемещать пассажиров за горизонт, Спрейг решил придумать, как отправлять их в поднебесье. В 1892 году он создал компанию Sprague Electric Elevator. Его предприятие получило возможность проявить себя, когда компания Postal Telegraph Cable решила построить в нижнем Манхэттене небоскреб по адресу: Бродвей, 253. «Постал телеграф», созданная в 1883 году, была одной из самых эффективных компаний того времени и быстро стала основным конкурентом компании Western Union, которую контролировал Джей Гулд. Новое здание должно было стать одним из самых высоких в городе и тем самым показать, что молодая компания способна конкурировать с «Вестерн Юнион». Разумеется, проект был очень престижным, и началась яростная конкуренция за получение контракта. В то время на рынке доминировала компания Элиши Отиса с гидравлическими лифтами. Тем не менее контракт достался компании Спрейга.
По условиям контракта компания Спрейга должна была установить шесть лифтов, причем два скоростных. Остальные четыре предназначались для обычного обслуживания. К тому же электрические лифты должны были не уступать или даже превосходить гидравлические в скорости движения, требовать меньшего обслуживания и занимать меньше места. Так же, как и в случае с контрактом Ричмондской железной дороги, условия были крайне жесткими. Если лифты Спрейга не будут работать, как он обещал, ему придется демонтировать их и заменить (за свой счет) гидравлическими. Таким образом, Спрейгу нужно было с нуля спроектировать, протестировать и установить все, что ему могло потребоваться. Неудача означала покупку всей лифтовой системы (которую он считал весьма посредственной) у конкурента. Тем не менее 8 октября 1892 года Спрейг подписал контракт на установку электрических лифтов в здании «Постал телеграф»[102]102
Rowsome, The Birth of Electric Traction.
[Закрыть].
В ближайшие два года Спрейгу и его компании пришлось решать десятки проблем. Самым сложным было обеспечить плавность хода кабин, без рывков и резких остановок. Пассажиры трамваев на конной тяге привыкли, что вагон может внезапно остановиться или дернуться вперед, если лошадь вдруг поскользнется или понесет, и крепко держались за поручни, чтобы не вывалиться за борт. Но эти рывки можно было предвидеть, глядя по сторонам и наблюдая за уличным движением. Пассажиры лифта никак не могли предвидеть, что случится в ближайшую секунду. Никакие ориентиры не могли стать визуальным или звуковым сигналом опасности.
Благодаря настойчивости и терпению Спрейгу удалось решить проблему резких стартов и остановок. Он также усовершенствовал другие важнейшие компоненты вертикального транспорта, в том числе автоматическую систему выравнивания кабины с полом и автоматическую систему контроля присутствия оператора, которая останавливает кабину лифта, если та сорвется: механизм, получивший название «контроль мертвеца»[103]103
Там же.
[Закрыть]. К 1894 году, когда заканчивалось строительство здания «Постал телеграф», лифты Спрейга работали безупречно. Спрейг получил поздравительное письмо от архитекторов, в котором говорилось, что система с электрическим приводом является «радикально новым шагом в практике строительства лифтов» и в «плане экономии занимаемого места, скорости, плавности движения, безопасности и стоимости обслуживания, поэтому комитет строительства здания, как и мы лично, пришли к мнению, что результаты намного превзошли наши ожидания»[104]104
Там же.
[Закрыть].
Слева: архитектурное изображение здания Postal Telegraph в 1893 году. Обратите внимание на высоту зданий рядом с небоскребом – большинство из них имеют четыре-пять этажей.
Справа: Здание Postal Telegraph в 2017 году
Источники: Moses King, King’s Handbook of New York City: An Outline History and Description of the American Metropolis (Boston: M. King, 1893), доступно на Wikimedia Commons; фото автора.
