Текст книги "Никола Тесла. Маг от науки?"

На гребне славы

Даже беглый обзор развития электротехники, достижений учёных и изобретателей разных стран показывает, как много выдающихся открытий было сделано, прежде чем пришёл черёд выйти на первый план Николе Тесле.

В марте 1885 года он и Лемюэль Серрел, бывший патентный агент Эдисона, подали заявку на усовершенствованную модель дуговой лампы. Никола Тесла получил свой первый американский патент. Однако с осени следующего года, когда он, по его словам, «стал свободен», начался один из самых тяжёлых периодов его жизни: «спал, где придётся, ел, что найдет», нанимался на любую работу. Разочаровавшись в Новом Свете, он готов был вернуться в Европу.

В апреле 1887 года Тесла познакомился с инженером Брауном, близким к некоторым руководителям Западной телеграфной компании. Браун, оценив талант Теслы и достоинства его дуговой лампы, вместе со своими знакомыми учредил акционерное общество «Тесла арк лайт компани».

У Николы появилась своя лаборатория, где можно было создавать опытные модели электродвигателей. Его контора располагалась в доме № 35 на Пятой авеню (неподалеку от дома «Общества электрического освещения» Эдисона). После успешных испытаний он подал осенью 1887 года в Патентную комиссию США заявку на два патента, в которых описал несколько своих изобретений системы передачи энергии с помощью электродвигателей переменного многофазного тока. 1 мая 1888 года ему выдали патенты за номерами 381968 и 382280. Его заявки на изобретение также были зарегистрированы в Англии и Германии.

Никола Тесла в своей лаборатории

Судя по всему, на стороне Теслы были опытные дельцы, юристы, а также люди, готовые вложить свои деньги в его предприятие. Им удалось получить заказ на освещение улиц и площадей в нескольких городах США дуговыми лампами, патент на которые получил Тесла.

Популярность Николы Теслы среди специалистов-электротехников возросла настолько, что его пригласили прочесть лекцию в Американском институте электроинженеров в Нью-Йорке. Она состоялась 16 мая 1888 года под названием: «Новый принцип устройства двигателей и трансформаторов переменного тока» (её перепечатали электротехнические журналы разных стран). Это был звёздный час сербского изобретателя.

После слов благодарности за поддержку его идей он посетовал: «У меня не было достаточно времени, чтобы подготовиться лучше и охватить предмет шире, как я бы того хотел, к тому же здоровье мое сейчас не самое лучшее. И потому прошу о снисхождении и надеюсь, что то немногое, что я хочу представить вашему вниманию, заслужит одобрение».

Сделав краткий обзор систем переменного и постоянного тока, он отметил недостатки существующей системы выработки, передачи и использования электроэнергии. Сделал вывод: «В действительности все машины – это машины переменного тока, а постоянными они являются только на участке внешней цепи при переходе от генератора к двигателю. Поэтому и только поэтому переменный ток более предпочтительное воплощение электроэнергии, а использование постоянного тока может быть оправдано только в том случае, если у нас имеются динамо-машины, которые вырабатывают, и двигатели, которые непосредственно используют такой ток…»

Он сообщил о своих изобретениях и продемонстрировал модели своих двигателей на переменном токе. На обсуждении доклада профессор У. Энтони, побывавший в мастерских Теслы, высоко оценил работу его моторов и предрёк им большой успех в ближайшем будущем.

Профессор Э. Томсон сказал: «Я был очень заинтересован описанием этого небольшого, но восхитительного мотора, приведенного в действие мистером Теслой… Я работал примерно в том же направлении, пытаясь достичь того же результата. Опыты, которые я производил, заключались в использовании одноконтурной схемы – не двухконтурной, которая работает в моторе, использующем принцип переменности для производства вращения». И завершил выступление: «Несомненно, есть перспектива для развития электромоторов переменного тока, и вне всяких сомнений возможно создание моторов, которые будут превосходить по показателям электромоторы постоянного тока».

Никола Тесла признал, что профессор Томсон является лидером в этой области электротехники: «Могу сказать, что я работал параллельно с ним в одной и той же области, не зная о том, что он меня предвосхитил. Я создал двигатель, идентичный тому, который создал он, но он сделал это раньше меня».

Выходит, идея, что называется, созрела и начались попытки её реализовать. Возможно, Э. Томсон действительно в чём-то опередил Н. Теслу, но у последнего уже был патент на данное изобретение, а потому он имел права на лавры, а также доллары за его внедрение в производство.

Изобретения Теслы всерьёз заинтересовали Джорджа Вестингауза – инженера, изобретателя и крупного промышленника. Наибольшую известность и крупный капитал он приобрёл как изобретатель пневматического железнодорожного тормоза, организовав компанию по их производству. Его тормоза получили широчайшее распространение в США, Европе, России. Он разработал более совершенную систему сигнализации на железных дорогах и сделал ряд других изобретений.

С 1886 года его акционерное общество стало выпускать различное электрооборудование постоянного тока. Оно владело многими заводами с центром в городе Питсбурге и первой в США наладила производство моторов и оборудования переменного тока. Однако их можно было использовать только для питания осветительных ламп.

Спрос на использование переменного тока резко возрастал в вечерние часы. А днём основным потребителем электроэнергии были промышленные предприятия, работавшие на постоянном токе. Вестингауз резонно рассудил, что ему требуются экономичные электродвигатели на переменном токе.

Так скрестились пути его и Николы Теслы.

Дальнейшие события настолько неординарны, что я сошлюсь на Б. Н. Ржонсницкого, который внимательно изучал архивы Н. Теслы и материалы, связанные с его жизнью и деятельностью:

«В июле 1888 года в лаборатории Николы Теслы на Пятой авеню появился необычайно подвижный для своей тучной фигуры мужчина с крупным выразительным лицом. Это был Георг Вестингауз, один из наиболее оригинальных деятелей среди капиталистов Соединенных Штатов…

Естественно, что слух о патенте Теслы привел главу фирмы в Американский институт электроинженеров на лекцию изобретателя. Некоторое время он обдумывал реальность услышанного, а затем решился на смелый шаг. Он был человеком дела и привык прямо излагать свои мысли. Появившись в лаборатории Теслы, он, не тратя лишних слов, обратился к учёному:

– Надеюсь, вы правильно поймете меня. Мы оба инженеры, оба изобретатели, для нас обоих дороже всего развитие любимой нами электротехники, будущее которой немыслимо без применения переменного тока. Я дам вам миллион долларов за все патенты, полученные вами до сегодняшнего дня и те из них, которые уже заявлены вами и относятся к переменному току. Подумайте, я жду ответа.

…Слова Вестингауза поразили Теслу необычайной верой в будущее переменного тока. И все же он ничем не выдал своего восторга. Да, переменный ток и многофазная система обеспечат будущее развитие промышленности. Но они требуют дальнейшего совершенствования, а значит, и средств.

– Если вы прибавите к этому обязательство платить мне по одному доллару за каждую лошадиную силу генераторов и электродвигателей двухфазного переменного тока, установленных вашей фирмой, я могу принять это предложение, – ответил Тесла Вестингаузу.

– Хорошо, я согласен. Чек на миллион долларов вы получите немедленно, как и обязательство платить по одному доллару за каждую лошадиную силу, – ответил после минутного раздумья Вестингауз.

Никогда еще в практике никакой капиталистической страны не было случая заключения соглашения на такую сумму в такое короткое время, причем обе стороны не проявили никакого интереса к формальным сторонам договора, по которому Вестингауз приобрел свыше 40 патентов Теслы, в среднем по 25 тысяч долларов за патент. Это была очень хорошая по тем временам оплата изобретений, но для Теслы смысл этого соглашения был выше всех коммерческих расчётов. Он смотрел далеко вперёд и видел будущее развитие техники. Он верил в это будущее и понимал значение своих изобретений. Вестингауз, в свою очередь, верил в этого необычайного человека. Оба совершенно довольные друг другом, они расстались, полные надежд на быстрое осуществление своих планов».

Никола Тесла получил должность консультанта на заводе компании «Вестингауз электрик» в Питсбурге. Ему пришлось столкнуться с производственными проблемами. Его система строилась на использовании низкочастотных токов, а эксперты компании предпочли более высокую частоту, не желая отступать от своих типовых моделей.

Имея крупный капитал, Тесла не стал долго задерживаться в Питсбурге и, проработав год, вернулся в свою нью-йоркскую лабораторию. Вскоре он отправился в Европу для посещения парижской Всемирной выставки 1889 года, где был представлен широкий спектр электромашин и приборов. Кроме того, приехал как триумфатор в родные края, навестил мать и сестру Марицу.

Вернувшись в Нью-Йорк, Тесла узнал, что «Вестингауз электрик компани» перешла, как он и советовал, на частоту переменного тока 60 периодов в секунду. Преимущества переменного тока давали о себе знать. Фирма Г. Вестингауза процветала, переводя электрическое оборудование промышленности США с постоянного на переменный ток.

Сторонники постоянного тока в конкурентной борьбе за первенство показывали казнь на электрическом стуле как пример опасности переменного тока

Согласно закону капитализма, за периодом процветания последовала глубокая депрессия. Чтобы противостоять конкурентам, мелкие фирмы объединялись с более крупными. Одним из таких объединений стала «Вестингауз электрик энд мануфактуринг компани». Но у неё оказался непомерный долг перед Николой Теслой. В США общая мощность электрооборудования переменного тока, созданного на основе его патентов, превысила 12 миллионов лошадиных сил. Значит, следовало уплатить ему столько же миллионов долларов. Для фирмы это стало бы финансовой катастрофой.

Вновь произошло нечто необычайное. Не знаю, по каким оригиналам восстанавливал Б. Н. Ржонсницкий эту версию, но у него она представлена так: «Вестингауз был вынужден лично обратиться к Тесле. Изложив положение дел в “Вестингауз электрик энд мануфакчуринг компани”, он сказал:

– Ваш ответ решает судьбу компании.

– Что, если я откажусь уничтожить соглашение и потребую уплаты всей причитающейся мне суммы? – спросил Никола Тесла.

– В этом случае я покину компанию, и все дело перейдет в другие руки, в руки банкиров, вряд ли способных понять величие ваших открытий. Я больше не буду руководить технической политикой фирмы, а создать новую я не в состоянии, – ответил Вестингауз.

– А если я уничтожу контракт и ваша компания будет спасена, вы сможете управлять ею и дадите миру мою многофазную систему? – спросил Тесла.

Утвердительный ответ Георга Вестингауза решил исход дела. Тесла встал, выпрямился во весь свой рост и, глядя сверху вниз своим лучезарным взглядом, не без пафоса сказал:

– Мистер Вестингауз, вы видели во мне то, чего не видели другие. Вы поверили в меня тогда, когда другие отвернулись от меня и моих изобретений. Это большая плата за все то, что я дал фирме, хотя и дал я немало. – С этими словами он достал из сейфа текст соглашения и, разорвав, бросил его в корзину для бумаг.

– Этого достаточно? – спросил Тесла Вестингауза, с изумлением следившего за всеми движениями изобретателя, так легко расставшегося с состоянием, превышающим десяток миллионов долларов.

– Я не нахожу слов для оценки вашего поступка. Мне всегда было ясно, что вы не преследовали своими изобретениями никаких корыстных целей, а изобретали потому, что не могли не изобретать. Теперь я обещаю вам, что фирма “Вестингауз” приложит все усилия для распространения многофазной системы во всем мире, – эта тирада была произнесена Георгом Вестингаузом несколько торжественно, но совершенно искренне».

На мой взгляд, эпизод получился слишком картинным. При этом разговоре никто не присутствовал, кроме двух собеседников, а слова их не стенографировались. Полагаю, в Америке убивали людей и за меньшие суммы, чем десяток миллионов долларов, причём былых, полновесных, не нынешних, зависящих от производительности печатного станка.

Никола Тесла мог совершить благородный поступок. Его характер это не исключает. Правда, Георг Вестингауз мог бы прикинуть, что речь идёт о мощностях в сотни тысяч и миллионы лошадиных сил. Как он собирался расплачиваться с изобретателем, которому и без того выделил огромную сумму? И почему не платили Тесле по мере ввода в строй новых мощностей на переменном токе, а дожидались, когда придётся разом выплатить десяток миллионов долларов?

Не исключено, что всё происходило более или менее так, как изображают биографы Теслы. Но на месте Вестингауза, если он подписал столь непродуманный контракт, следовало бы сказать изобретателю: «Дорогой Никола, вы знаете, как высоко ценю я ваш талант. Но сейчас для промышленности и, в частности, для нашей фирмы настали трудные времена. Сумма, о которой идёт речь, нас разорит. Среди тех, кто пострадает, есть немало решительных и жестоких людей, и они сделают так, чтобы эти миллионы не были выплачены. Вы понимаете, что для этого будет сделано. Помешать им я не могу. Решайте, как вам следует поступить».

Не сомневаясь в высоких моральных качествах великого изобретателя, приходится помнить, что он жил и творил в капиталистическом обществе, хорошо зная его законы.

Итак, Никола Тесла благодаря своим патентам на генератор и электродвигатель двухфазного тока, а также на счётчик переменного тока стал состоятельным человеком. Постоянный ток стал быстро сдавать свои позиции, несмотря на то, что в газетах писали о смертельной опасности переменного тока. Это продемонстрировал «электрический стул Эдисона», на котором летом 1988 года умертвили преступника, осуждённого на смертную казнь.

И тут сказал своё веское слово русский инженер и изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Его путь в науку был не прост. Как студент, разделявший революционные идеи, он вынужден был завершить высшее образование в Германии, где стал работать инженером на заводе, принадлежащем эдисоновской компании.

Летом 1888 года Доливо-Добровольский прочёл статью Г. Феррариса в английском научном журнале. Итальянский электротехник сообщал, что создал прибор, работающий на переменном токе (доклад об этом он сделал 18 марта того же года в Турине). Правда, усомнился, что в приборе можно достичь КПД больше 50 %. М. О. Доливо-Добровольский произвёл расчёты, выяснил, что Феррарис ошибся, и стал разрабатывать свою систему многофазного тока.

Тесла использовал двухфазный ток (сдвиг в 90°). Доливо-Добровольский выяснил, что более рационален сдвиг фаз на 120° (трехфазный ток). В октябре 1891 года были проведены испытания его системы. При напряжении в 15 тысяч вольт КПД достиг 75,2 %, а при 28 тысячах вольт – 78,9 %. Но для использования этой системы пришлось выкупать патент Н. Теслы у Г. Вестингауза, хотя там без конкретного описания говорилось лишь в общем виде – о многофазном токе.

Фирма Г. Вестингауза получила контракт на электрооборудование Всемирной электрической выставки в Чикаго (1893 год). Демонстрировались, в частности, системы двухфазного и трёхфазного тока.

Пользовался огромной популярностью у посетителей стенд Теслы, показавшего решение проблемы устойчивости яйца, поставленного на острие. Как известно, Колумб решил задачу некорректно, разбив острый конец яйца. Решение Теслы было более оригинальным, хотя яйцо было медным. Оно лежало на металлическом диске, находившемся в зоне действия вращающегося магнитного поля. Когда включался ток, оно начинало вращаться и, встав на острый конец, перемещалось по окружности диска.

Учтём: выставка посвящалась 300-летию открытия Нового Света Колумбом. Нельзя не отдать должное остроумию Теслы и его умению поразить воображение публики.

Высшим достижением системы двухфазного тока было создание крупнейшей в мире на то время гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. Был принят проект фирмы Г. Вестингауза, имевший один недостаток: генераторы вырабатывали двухфазный ток, его переводили в трёхфазный, передавали на десятки километров в крупный промышленный центр Буффало, а там вновь переводили в двухфазный. Ниагарская ГЭС начала работать в 1896 году. Через несколько лет на ней установили генераторы трехфазного тока.

Тем временем Никола Тесла начал эксперименты с токами высокой частоты (более 100 тысяч периодов в секунду). Для этого он сконструировал в 1891 году прибор, который считал высшим своим достижением: «усиливающий передатчик». Его называют резонансным трансформатором (катушкой) Теслы, используя для получения токов высокой частоты и высокого напряжения.

В отличие от обычного трансформатора здесь работают два колебательных контура, настроенные на одну резонансную частоту. Это позволяет добиваться высоких и сверхвысоких частот и напряжений.

Сам он объяснял рождение идеи поэтически. В детстве он был изумлен, когда брошенный с горы по склону снежный комок покатился, увеличиваясь в размерах, стал величиной с дом и с грохотом рухнул в долину. По его словам, столь сильное впечатление помогло ему довести до конца опыты с усиливающим передатчиком.

Схема трансформатора Теслы

Правда, суть резонанса точней иллюстрирует не модель лавины в горах, а раскачивание качелей. Хотя при этом растёт амплитуда колебаний и уменьшается частота, а в усиливающем передатчике частота увеличивалась многократно.

Эксперименты Теслы были не только оригинальны, но и опасны. Он первым стал работать с такими токами. В частности, ему пришлось искать способ изоляции для катушек сверхвысокого напряжения. Ознакомившись с литературой по изоляционным материалам, он решил погружать трансформатор в масло минеральное, парафиновое или льняное.

В 1891 году, накопив энергию в конденсаторе и разрядив его, Тесла получил искру более 10 см. Через два десятилетия он писал: «Получив в 1900 году мощные разряды 100 футов (30 м), я направил ток вокруг Земли…» Не эти ли его слова позже некоторые журналисты расценили как признание успеха беспроводной передачи крупных порций энергии, что и доказал Тунгусский феномен?

20 мая 1891 года Никола Тесла прочитал в Колумбийском университете лекцию для сотрудников Американского института электроинженеров: «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в искусственном беспроводном освещении». На эту тему он опубликовал несколько статей и прочёл ряд лекций. В 1893 году, без защиты диссертации, Никола Тесла, не закончивший официально высшего образования, получил докторскую степень сначала от Колумбийского колледжа, а затем от Йельского университета.

Он признан и оценён научно-техническим сообществом как выдающийся специалист: не по формальным показателям защиты диссертаций, а по реальным достижениям.

«Шаг за шагом исследовал Тесла действие переменного электрического тока на человека при разных частотах и напряжениях, – писал Ржонсницкий. – Опыты он проводил на самом себе. Сначала через пальцы одной руки, затем через обе руки, наконец, через всё тело пропускал он токи высокого напряжения и высокой частоты. Исследования показали, что действие электрического тока на человеческий организм складывается из двух составляющих: воздействия тока на ткани и клетки нагревом и непосредственного воздействия тока на нервные клетки.

Оказалось, что нагревание далеко не всегда вызывает разрушительные и болезненные последствия, а воздействие тока на нервные клетки прекращается при частоте свыше 700 периодов, аналогично тому, как слух человека не реагирует на колебания свыше 2 тысяч в секунду, а глаз – на колебания за пределами видимых цветов спектра.

Так была установлена безопасность токов высоких частот даже при высоких напряжениях. Более того, тепловые действия этих токов могли быть использованы в медицине, и это открытие Николы Теслы нашло широкое применение: диатермия, лечение УВЧ и другие методы электротерапии есть прямое следствие его исследований. Тесла сам разработал ряд электротермических аппаратов и приборов для медицины, получивших большое распространение как в США, так и в Европе. Его открытие было затем развито другими выдающимися электриками и врачами…

Писатель Марк Твен в лаборатории Теслы

В лаборатории Тесла пропускал через своё тело токи напряжением в 1 миллион вольт при частоте 100 тысяч периодов в секунду (ток достигал при этом величины в 0,8 ампера)».

На фотографиях 1894 года в лаборатории Теслы проводят эффектные опыты с токами высокой частоты Марк Твен, известный актёр Джозеф Джефферсон, писатель и дипломат Роберт Ундервуд Джонсон. Благодаря демонстрации «чудес электричества» и умению заинтриговать влиятельных финансистов и промышленных деятелей, Тесла смог проводить всё более масштабные эксперименты, обещая великие результаты.

Вот хронология некоторых событий конца XIX века (из Интернета):

1892–1894 годы. Тесла проводит опыты по радиотелеграфии в своей лаборатории и на выставке в Чикаго.

13 марта 1895 года. Пожар уничтожает лабораторию Теслы в Нью-Йорке со всеми приборами. Продолжение радиоэкспериментов в лаборатории на Хаустон-стрит.

Весна 1897 года. Тесла осуществляет под Нью-Йорком двухстороннюю передачу по беспроволочному телеграфу на расстояние более 20 миль.

Весна 1898 года. Тесла демонстрирует управление на большом расстоянии по радио судном, на котором не было команды. Испытания производились в открытом море, близ Нью-Йорка.

1899 год. Тесла строит в Колорадо большую радиостанцию мощностью 200 киловатт, а осуществляет передачу по беспроволочному телеграфу на расстоянии свыше 1000 километров, заставляет светиться лампы и приводит в движение моторы беспроволочным методом на расстоянии свыше 25 километров, создает напряжение в 12 миллионов вольт.

Это было триумфальным для Николы Теслы завершением века. Даже сгоревшая лаборатория не стала ему помехой. Казалось, впереди ожидают его ещё более грандиозные свершения. Но…