Страница:
Это не только позволяет слать телеграфные сообщения на любые расстояния без проводов, как я уже давно понял, но и передавать на всю планету слабые модуляции человеческого голоса, гораздо более тихие, и как угодно далеко переносить в неограниченных количествах и почти без потерь энергию.
Чтобы лучше понять проблему, с которой столкнулся Тесла в попытках установить, обладает ли Земля электрическим зарядом и можно ли возбудить в ней электрические колебания, представим себе разницу между пустой и наполненной ваннами. Незаряженная Земля подобна пустой ванне, а заряженная -наполненной. В наполненной ванне нетрудно создать волны. Для этого достаточно опустить в ванну руку и двигать ею вперед-назад с небольшой амплитудой вдоль ванны в равномерном ритме. Волны будут ходить сообразно движению руки, а их высота будет быстро расти, и, если не прекратить двигать рукой, они могут подняться до потолка.
Землю можно представить и как огромный сосуд с жидкостью и плунжерным устройством в центре, поршень которого равномерно ходит вверх-вниз с небольшой амплитудой. При этом образуются волны, которые движутся до стенок сосуда и возвращаются к его центру, откуда - усиленные движением поршня -вновь направляются к стенкам сосуда.
Взаимодействие волн, идущих во взаимно противоположных направлениях и резонирующих со средой их распространения, порождает стоячие волны, которые на поверхности воды выглядят как бы застывшими на месте.
В экспериментах Теслы грозовые разряды, игравшие роль образующего волны поршня, быстро перемещались на восток и несли с собой целую серию стоячих волн. Поскольку эта серия волн со своими узлами и пучностями проходила через остававшийся на месте измерительный прибор, то последний и отмечал подъемы и спады ее потенциала.
Эксперимент показал, что Земля не только наполнена электричеством, но возмущением этого электричества можно еще возбудить колебания и вызвать очень сильный резонанс.
В качестве примера можно привести разрушение моста солдатами, марширующими по нему в ногу.
Тесла получал эффектные результаты с чрезвычайно высокими потенциалами и высокой частотой, вызывая в своих цепях резонанс с помощью электрической настройки.
А теперь он обнаружил, что сможет легко получать тот же результат и в Земле, как если бы она представляла собой сочетание из одного конденсатора и катушки индуктивности, то есть цепь для получения электрического резонанса. Для этого нужно ритмично заряжать и разряжать ее высокочастотными колебаниями высокого напряжения.
В этом грандиозном эксперименте сверхчеловек Тесла оказался на высоте. Смелость его предприятия будоражила воображение, а достигнутый им успех должен был принести ему немеркнущую славу.
Наконец гигантские катушки с наборами конденсаторов и другими аппаратами в колорадской лаборатории были готовы к полномасштабным экспериментам. После тщательной проверки Теслой каждого аппарата и прибора наступил момент решающего испытания в эксперименте с высочайшим напряжением, какое ранее никогда не достигалось. Тесла рассчитывал в сто раз превзойти собственные рекорды и получить напряжение в десятки тысяч раз более высокое, нежели то, что вырабатывалось для линий высоковольтной передачи напряжения на Ниагарском водопаде.
У Теслы не было и тени сомнения в том, что его гигантский осциллятор будет работать. Он знал, что это будет так, но знал он также и то, что собирается вырабатывать миллионы вольт и необычайно сильные токи, но ни он сам, ни кто-либо другой не знал, как поведут себя столь ужасающие всплески электрической энергии. По плану эксперимента, первые из когда-либо создававшихся человеком молний должны были выходить с самой верхушки мачты высотой в шестьдесят один метр.
Тесла попросил Колмана Шито (Czito), который много лет проработал вместе с ним в нью-йоркских лабораториях, подежурить возле распределительного щита, через который по трехкилометровой подвесной линии электропередачи с электростанции компании «Колорадо Спрингс электрик» в лабораторию поступала электроэнергия.
– Когда я дам команду, - сказал ему Тесла, - включите рубильник на одну секунду, но не больше. Изобретатель занял положение возле дверей лаборатории, откуда мог видеть гигантскую катушку в центре амбарообразного помещения, но не слишком близко, чтобы случайный разряд его собственной молнии не нанес ему болезненного ожога. Оттуда, где он стоял, ему сквозь раздвинутую крышу был виден медный шар диаметром почти в метр на вершине мачты высотой в шестьдесят один метр, основание которой находилось в центре напоминавшей клетку вторичной обмотки. В последний раз проверив все быстрым взглядом, Тесла скомандовал: -Включайте. Шито быстро включил и выключил рубильник. В этот краткий промежуток времени вторичная обмотка покрылась как бы шевелюрой электрического огня, из различных частей зала послышалось щелканье, а высоко над головой раздался резкий треск.
– Отлично, - произнес Тесла, - эксперимент идет прекрасно. Попробуем еще раз точно также. Включайте!
Шито опять на секунду вклюил и выключил рубильник. И вновь из обмотки посыпались брызги электрического огня, по всей лаборатории запрыгали искры, а через открытую крышу с большой высоты ворвался очень резкий треск.
–А теперь, - сказал Тесла, - я хочу посмотреть на вершину мачты снаружи. Когда я дам вам сигнал, включите рубильник и не выключайте до моей команды.
Сказав это, он направился к открытым дверям. Заняв положение, откуда ему был виден медный шар, венчавший тонкую, как игла, мачту, Тесла крикнул через дверь:
– Шито, включайте рубильник!
Шито включил рубильник и отпрянул назад, но не опустил руку, чтобы быстро выключить его, как только получит аварийный сигнал. При коротких включениях ничего особенного не случалось, но сейчас аппарату дается возможность заработать в полную силу, и никто не знает, что можно от него ожидать. Шито знал, что ерез первичную обмотку пойдет очень большой ток, какой бывает при коротком замыкании, и что короткие замыкания очень опасны, если не прекратить течение тока. Распределительный щит мог стать местом интересных явлений, если что-нибудь случится. Шито ждал краткую, яркую вспышку короткого замыкания через секунду или две после включения, но прошло несколько секунд, а никакого замыкания не произошло.
Когда он включил рубильник, началось то же щелканье и тот же треск сверху, какой он уже слышал. Но теперь звук ужасно усилился. Треск в катушке перерос в неистовое крещендо. За первым стаккато-щелчком с крыши последовал более резкий, за ним еще один, прогремевший, словно выстрел, а следующий был еще громче.
Пулеметной очередью они следовали один за другим. Грохот высоко над головой становился все ужаснее, напоминая орудийную пальбу. Разряды сыпались быстрой чередой, как будто над крышей разыгрывалось грандиозное артиллерийское сражение. Стоял страшный шум, и здание сотрясалось самым ужасающим образом.
Огромное амбарообразное помещение наполнилось внутри странным призрачно-голубоватым свечением. Обмотки пылали огненной шевелюрой. Все в здании было пронизано иглами пламени, а в результате искрения пространство наполнилось сернистым запахом озона. И всего этого было вполне достаточно, чтобы превратить помещение в настоящий ад.
Стоя возле рубильника, Шито чувствовал и видел искры, отскакивавшие от его пальцев и коловшие его, словно иглы, вонзавшиеся ему в плоть. Он думал о том, сможет ли он дотянуться до ручки рубильника и отключить энергию, создавшую этот электрический ад, ведь искры могут стать длиннее и сильнее, если он приблизит руку к рубильнику. Неужели этот умопомрачительный грохот будет продолжаться вечно? Бах, бах, бах - чудовищный шум над головой резал слух все сильнее. Почему Тесла не прекратит это, пока дом еще не рухнул? И не лучше ли самому отключить питание? А вдруг Тесла ранен или уже убит и не может дать команду?!
Шито казалось, что все это продолжается уже час, но на самом деле прошла лишь минута. Тем не менее этот короткий промежуток времени оказался весьма насыщенным.
А снаружи стоял Тесла, одетый соответственно моменту в визитку и котелок. Его худая, почти двухметровая фигура как бы свидетельствовала о близких отношениях с мачтой, торчавшей из его странного амбарообразного строения. Кроме того, его рост увеличивал еще слой изолирующей резины на его обуви толщиной в два с половиной сантиметра.
Дав команду о включении питания, Тесла взглянул на шар на вершине мачты. Он едва мог говорить, увидев короткую, тонкую, как волос, искру, отскочившую от шара. Она была лишь около трех с половиной метров длиной. Не успел он еще обрадоваться, как увидел вторую, третью, четвертую - и каждая длиннее, ярче и голубее предыдущей.
– Ого! - воскликнул Тесла, да так и позабыл закрыть свой широко открытый рот. От радости он сжал ладони в кулаки и поднял их в направлении верхушки мачты.
Еще искры! И все длиннее и длиннее! Три метра, шесть метров, девять метров, двенадцать, пятнадцать, восемнадцать, двадцать один метр! Все более яркие и более голубые! И уже не с волос, а с огненный палец толщиной, бьющие в небо извивающимся пламенным хлыстом. А вот уже от шара отрываются искры толщиной с руку Теслы.
С вытаращенными глазами смотрел он, как в воздух выстреливают настоящие молнии, сопровождаемые громовыми раскатами артобстрела. Вот уже молнии стали в полтора раза длиннее здания - более 41 метра, а гром слышался в Крипл-Крик на расстоянии двадцати четырех километров.
И вдруг… тишина!
Тесла бросился в здание.
– Шито! Шито! Шито! Зачем вы это сделали? Я не говорил вам выключать рубильник. Скорее включите его!
Но Шито указал на рубильник: он был включен. Он указал на амперметр и вольтметр на распределительном щите: стрелки обоих приборов стояли на нуле.
Тесла мгновенно все понял - электроэнергию отключили на станции.
–Шито, - резко сказал он, - быстро позвоните на станцию. Они не должны делать этого. Они оставили меня без энергии.
Его соединили со станцией. Тесла схватил трубку и заорал:
–Говорит Никола Тесла. Вы отключили у меня электроэнергию! Немедленно верните мне ее! Вы не можете оставлять меня без электричества.
–Отключили у вас электроэнергию? Как же! - услышал он грубый ответ. - Это вы со своими дурацкими экспериментами устроили на линии короткое замыкание и вывели из строя нашу станцию. Вы испортили нам генератор и вывели его из сети, и теперь он горит. Вы больше не получите электричества!
Тесла строил свой аппарат основательно, намереваясь пропускать через него необыкновенно большие токи, которые собирался получать из сети. Его оборудование было рассчитано на нагрузку, близкую к короткому замыканию, но он перегрузил генератор на электростанции компании «Колорадо Спрингс электрик», который стойко пытался выдержать дополнительную нагрузку, но резкий скачок тока оказался слишком сильным для динамо-машины, не рассчитанной на такие большие перегрузки. От нагрева ее обмоток вспыхнула наконец изоляция, и медный провод на якоре расплавился, как воск. В результате генератор отключился от сети и прекратил выработку энергии.
На станции был резервный генератор, который очень скоро начал работать. Тесла потребовал, чтобы лабораторию подключили к этой машине, как только она заработает, но его требование отклонили. В будущем, сказали ему, он будет получать напряжение от отдельного генератора, работающего независимо от того, с которого получают электроэнергию постоянные клиенты компании. А для этого будет использован сгоревший генератор, сообщили ему, но пока его не починят, Теслу обслуживать не будут. Тогда он предложил оплатить срочные ремонтно-восстановительные работы, если ему позволят самому заняться этим.
Ничего таинственного в генераторах переменного тока для него не было. Взяв сотрудников своей лаборатории, он вскоре приступил к ремонту на электростанции, и менее, чем через неделю, генератор заработал вновь.
Молния создает свои завораживающие пиротехнические эффекты, сотрясая землю, за смехотворную цену за электроэнергию - по пять центов за киловатт-час, что даже меньше, чем средняя плата за электроэнергию рядового обывателя. Состоит она из необычайно больших токов во много тысяч ампер при напряжении в миллионы вольт, однако длится лишь миллионные доли секунды. Но при непрерывном питании за «пятачок» она будет длиться бесконечно.
В своей лаборатории в Колорадо Спрингс Тесла откачивал в землю постоянный поток электроэнергии за дополнительную плату примерно в 15 $ в час.
За час он заряжал землю энергией со значением в несколько сотен раз выше того, что расходуется при одном грозовом разряде. Благодаря явлениям резонанса он мог наращивать в земле мощность электрического действия, намного превосходящую мощность молнии, поскольку для этого нужно было лишь возмещать потери на сопротивление при достижении резонанса.
Описывая работу с гигантским осциллятором и консервативно оценивая полученные результаты, Тесла писал в «Сенчури мэгазин» за июнь 1900 года:
Какими бы необыкновенными ни казались результаты, это лишь пустяк в сравнении с тем, что можно получить с помощью аппарата, разработанного на тех же принципах. Я получал электрические разряды, реальная длина которых от одного конца до другого превышала, наверное, 30,5 метра. Но нетрудно будет получать и разряды в сто раз длиннее. Я добивался электрической активности мощностью приблизительно в 100000 лошадиных сил, но можно легко развить и мощности в один, пять или десять миллионов лошадиных сил. В этих экспериментах достигались эффекты, несравненно более мощные, чем все, что достигалось до сих пор какими бы то ни было человеческими средствами, и все же результаты эти суть лишь зародыш того, что можно получить.
Способ возбуждения в земле электрических колебаний представляет собой электрический аналог описанного выше механического способа с плунжерным устройством, поршень которого равномерно ходит вверх-вниз, создавая в воде стоячие волны.
Тесла использовал поток электронов, которые закачивались в землю и выкачивались из нее в быстром темпе. В то время, когда проводились эксперименты, электрон еще не был известен как основной атом электричества, поэтому соответствующие процессы описывали просто как течение электричества.
Закачивание происходило на частоте в 150000 герц, при этом возникали электрические колебания с длиной волны в 2000 метров.
Из Колорадо Спрингс волны расходились во всех направлениях постоянно расширяющимися кругами. Достигнув границ одного полушария относительно исходной точки, они с растущей напряженностью и теперь уже постоянно уменьшающимися кругами сходились в противоположной точке Земли чуть западнее французских островов Амстердам и Св. Павла в районе между Индийским океаном и Антарктикой, на равном удалении от южной оконечности Африки и юго-западной оконечности Австралии. Здесь постепенно нарастал мощнейший электрический южный полюс, отмечавшийся волной с огромной амплитудой, которая опускалась и поднималась в унисон с действием аппарата Теслы на ее северном полюсе в Колорадо Спрингс. Опускаясь, волна посылала назад электрическое эхо, которое производило тот же эффект в Колорадо Спрингс. Как только она возвращалась туда, осциллятор вырабатывал волну, которая усиливала ее, и вновь, но в уже более мощном виде посылал ее в точку в противоположном полушарии, чтобы все опять повторилось.
Если бы при этом не было потерь - то есть если бы Земля была совершенным электрическим проводником и если бы не было никакого другого сопротивления, - развиваемый резонанс оказывал бы колоссальное разрушительное действие даже при мощности источника колебаний всего в 300 лошадиных сил, который использовал Тесла.
Создавались бы напряжения гигантских значений, и из Земли с огромной энергией выбрасывались бы заряженные частицы материи. В конце концов под воздействием оказалась бы даже твердая материя Земли, и вся планета разрушилась бы. Чистый резонанс, однако, недостижим, и Тесла часто подчеркивал этот благоприятный факт. В противном случае даже небольшие количества энергии могли бы приводить к катастрофическим результатам. Достижению чистого резонанса препятствует электрическое сопротивление земного шара, однако практический и безопасный резонанс можно получить, постоянно возмещая потери энергии на сопротивление. И это позволяет полностью контролировать ситуацию.
Если возбудить в Земле электрические колебания, то энергию можно получать в любой точке планеты. Ее можно будет черпать с помощью простого аппарата с теми же элементами, то и блок настройки радиоприемника (катушкой индуктивности и конденсатором), но больших размеров, заземлением и металлическим стержнем высотою с дом. Такая комбинация способна в любой точке земной поверхности извлекать энергию из волн, бегущих в обоих направлениях между электрическими северным и южным полюсами, создаваемыми осцилляторами Теслы. Для освещения домов, оснащенных простыми вакуумными лампами Теслы, и для обогрева помещений никакого другого оборудования не нужно. (Для работы обычных электродвигателей понадобится преобразователь астоты. Хотя Тесла и разработал не содержащие железа двигатели, работающие от высокочастотных токов, но они значительно уступают по эффективности двигателям, работающим от низкочастотных токов. Однако преобразование частоты широко распространено сегодня).
Принцип аппарата, использовавшегося Теслой для зарядки Земли, весьма прост. В элементарном виде он состоит из цепи с большой катушкой и конденсатором с соответствующими электрическими параметрами для получения нужной частоты колебаний, источника питания и повышающего трансформатора, тоже настроенного, для увеличения напряжения.
Получаемое с электростанции напряжение в несколько сотен вольт повышалось обычным трансформатором с железным сердечником до значения более 30000 вольт. Ток с этим напряжением заряжал конденсатор, который тут же разряжался в подсоединенную к его выводам катушку. Скорость бесконечного движения тока из конденсатора в катушку и обратно определяется емкостью конденсатора и длиной, или индуктивностью, катушки, принимающей разряд. Искра между соединенными выводами конденсатора и катушки завершала цепь свободных колебаний высокочастотного тока.
В начале каждого периода ток в колебательном контуре равен нулю. Затем он поднимается до максимального значения и в конце каждого полупериода вновь падает до нуля. То же происходит и с напряжением. И ток, и напряжение принимают максимальные значения в середине каждого полупериода.
Ток, текущий через катушку, возбуждает вокруг нее магнитное поле. При сильном токе это поле становится очень большим и характеризуется высокой напряженностью, особенно в середине каждого полу периода.
Первичная, или возбуждающая, обмотка осциллятора Теслы состояла из ряда витков толстого провода, намотанного на каркасе, напоминавшем круглый забор диаметром 24,38 м в просторном зале его лаборатории. В каждый полупериод тока в первичной катушке напряженность магнитного поля внутри этой ограды возрастала до крещендо. Концентрируясь по мере приближения к центру огражденной площади, кольца магнитной силы создавали в этом замкнутом пространстве высокую плотность энергии.
В центре этой огражденной площади стояла вторая катушка, точно настроенная так, чтобы вырабатывать электрические колебания в резонансе с крещендо той энергии, в которую она погружалась 300000 раз в секунду. Эта катушка - диаметром приблизительно 3,05 м и содержавшая около ста витков, намотанных на похожий на клетку каркас высотой около 3,05 м, - при возникновении резонанса наращивала потенциалы с максимальным значением более 100000000 вольт. Никому из ученых не удавалось с тех пор получить токи с напряжением хотя бы в десятую долю этого потенциала.
Заполнив эту обмотку, первый всплеск магнитной энергии погнал из нее в землю лавину электронов. Тем самым он накачал землю электричеством и поднял ее потенциал. Следующий всплеск магнитной энергии имел противоположную полярность и вызвал приливную волну электронов из земли, которая прошла через катушку к соединенному с ее выводом металлическому шару, поднятому на высоту в 61м.
Направленный в землю поток электронов распространялся по большой площади, однако обратный поток концентрировался в небольшом металлическом шаре на вершине мачты, где накапливались огромные потенциалы. Электроны в металлическом шаре испытывали взрывное электрическое давление, выбивавшее их с его поверхности. Они образовывали острие воздействия на окружающий воздух, пробивали в нем узкий канал и в неистовом стихийном бегстве устремлялись по нему бесчисленными миллиардами сквозь атмосферу, которая раскалялась на десятки футов. Так образовывалась молния.
Научившись возбуждать в земле колебания, словно это не планета, а лабораторный аппарат, Тесла был готов теперь на практике попробовать применить свой уникальный способ передачи энергии в мировом масштабе. (Описывая способ передачи колебательных токов через землю, Тесла утверждал, что путь разряда проходит от его станции прямо в центр Земли и по прямой линии в диаметрально противоположную точку земного шара и что возвращается ток по тому же пути, причем и туда и обратно он движется со своей нормальной скоростью - со скоростью света. Этот поток, по его словам, сопровождался поверхностным током, который протекал синхронно с ним, совпадая по фазе как в исходной точке, так и в противоположной ей точке планеты, а это значит, что по поверхности Земли ток должен был течь быстрее. Скорости на поверхности должны были быть бесконечными в каждой из двух точек и быстро снижаться до нормального значения в экваториальной области этой оси).
Полностью история свершений Теслы в Колорадо Спрингс так и не была и никогда не будет рассказана. Все свои записи, сделанные в его почти безотказной памяти, он унес с собой в могилу. Фриц Ловенштайн, квалифицированный и знающий инженер-электрик, интересовавшийся высокочастотными токами, был его ассистентом в Колорадо Спрингс, однако ни ему, ни кому-либо другому Тесла не доверял своих секретов.
Он не нуждался в детальных записях о своих экспериментах, которые ведут по заведенному порядку ученые и инженеры о своих лабораторных опытах. Тесла обладал самой замечательной памятью, которая дополнялась необычной способностью воспроизводить как самые реальные картины любые прошлые события. И ему не нужны были никакие справочники, так как он мог быстро вывести любую формулу из основополагающих концепций. Он даже держал в голове таблицу логарифмов. Поэтому и нет почти никаких письменных свидетельств о его экспериментах, а то, что имеется, это лишь самые краткие записи.
Фундаментальные данные огромной важности, которым он намеревался в дальнейшем найти практическое применение, хранились в архивах его памяти, ожидая того времени, когда он сможет создать действующую модель своих изобретений, основанных на его открытиях. Он не боялся, что его могут опередить, поскольку сам настолько далеко опередил своих современников, что мог спокойно ждать подходящего момента для развития своих идей.
Тесла смотрел на описание своих открытий как на отдельную задачу. В то время он был полностью уверен, что сможет прожить сто двадцать пять лет и активно заниматься творческой экспериментальной работой по меньшей мере до своего столетия, когда он начнет серьезно думать о написании своей биографии и полном описании своих экспериментов. И почти до восьмидесяти лет он держался этого плана, не сомневаясь в возможности его полного осуществления.
В результате столь прискорбного решения нам остались неизвестными технические детали его главных открытий, сделанных в Колорадо Спрингс. Однако собирая разрозненный и фрагментарный материал из ряда публикаций, мы узнаем, что помимо экспериментов с гигантскими переносами своих токов как основой всемирной радиосвязи и создания ряда детекторов для нее Тесла испытывал и свою систему передачи электроэнергии, передавая последнюю на расстояние 42 км от лаборатории. С помощью этой энергии ему удалось зажечь двести эдисоновских ламп накаливания. Лампы подключались прямо к земле и получали через нее электричество от включенного осциллятора. Потребляли они около пятидесяти ватт каждая, и если на испытаниях их было двести, то все вместе они потребляли 10000 ватт, или приблизительно тридцать лошадиных сил.
Беспроводную передачу тридцати лошадиных сил через землю на расстояние 42 км можно считать вполне достаточным доказательством осуществимости замысла Теслы. Он говорил, что кпд такого способа передачи энергии 95%. Поэтому с осциллятором в 300 л.с. он, без сомнения, мог провести одновременно более десятка таких демонстраций в разных местах планеты, тем более что позднее он сказал: «Для этой новой системы не имеет большого значения - да практически никакого, - происходит ли передача на один километр или на несколько тысяч километров».
Чтобы лучше понять проблему, с которой столкнулся Тесла в попытках установить, обладает ли Земля электрическим зарядом и можно ли возбудить в ней электрические колебания, представим себе разницу между пустой и наполненной ваннами. Незаряженная Земля подобна пустой ванне, а заряженная -наполненной. В наполненной ванне нетрудно создать волны. Для этого достаточно опустить в ванну руку и двигать ею вперед-назад с небольшой амплитудой вдоль ванны в равномерном ритме. Волны будут ходить сообразно движению руки, а их высота будет быстро расти, и, если не прекратить двигать рукой, они могут подняться до потолка.
Землю можно представить и как огромный сосуд с жидкостью и плунжерным устройством в центре, поршень которого равномерно ходит вверх-вниз с небольшой амплитудой. При этом образуются волны, которые движутся до стенок сосуда и возвращаются к его центру, откуда - усиленные движением поршня -вновь направляются к стенкам сосуда.
Взаимодействие волн, идущих во взаимно противоположных направлениях и резонирующих со средой их распространения, порождает стоячие волны, которые на поверхности воды выглядят как бы застывшими на месте.
В экспериментах Теслы грозовые разряды, игравшие роль образующего волны поршня, быстро перемещались на восток и несли с собой целую серию стоячих волн. Поскольку эта серия волн со своими узлами и пучностями проходила через остававшийся на месте измерительный прибор, то последний и отмечал подъемы и спады ее потенциала.
Эксперимент показал, что Земля не только наполнена электричеством, но возмущением этого электричества можно еще возбудить колебания и вызвать очень сильный резонанс.
В качестве примера можно привести разрушение моста солдатами, марширующими по нему в ногу.
Тесла получал эффектные результаты с чрезвычайно высокими потенциалами и высокой частотой, вызывая в своих цепях резонанс с помощью электрической настройки.
А теперь он обнаружил, что сможет легко получать тот же результат и в Земле, как если бы она представляла собой сочетание из одного конденсатора и катушки индуктивности, то есть цепь для получения электрического резонанса. Для этого нужно ритмично заряжать и разряжать ее высокочастотными колебаниями высокого напряжения.
В этом грандиозном эксперименте сверхчеловек Тесла оказался на высоте. Смелость его предприятия будоражила воображение, а достигнутый им успех должен был принести ему немеркнущую славу.
*
Наконец гигантские катушки с наборами конденсаторов и другими аппаратами в колорадской лаборатории были готовы к полномасштабным экспериментам. После тщательной проверки Теслой каждого аппарата и прибора наступил момент решающего испытания в эксперименте с высочайшим напряжением, какое ранее никогда не достигалось. Тесла рассчитывал в сто раз превзойти собственные рекорды и получить напряжение в десятки тысяч раз более высокое, нежели то, что вырабатывалось для линий высоковольтной передачи напряжения на Ниагарском водопаде.
У Теслы не было и тени сомнения в том, что его гигантский осциллятор будет работать. Он знал, что это будет так, но знал он также и то, что собирается вырабатывать миллионы вольт и необычайно сильные токи, но ни он сам, ни кто-либо другой не знал, как поведут себя столь ужасающие всплески электрической энергии. По плану эксперимента, первые из когда-либо создававшихся человеком молний должны были выходить с самой верхушки мачты высотой в шестьдесят один метр.
Тесла попросил Колмана Шито (Czito), который много лет проработал вместе с ним в нью-йоркских лабораториях, подежурить возле распределительного щита, через который по трехкилометровой подвесной линии электропередачи с электростанции компании «Колорадо Спрингс электрик» в лабораторию поступала электроэнергия.
– Когда я дам команду, - сказал ему Тесла, - включите рубильник на одну секунду, но не больше. Изобретатель занял положение возле дверей лаборатории, откуда мог видеть гигантскую катушку в центре амбарообразного помещения, но не слишком близко, чтобы случайный разряд его собственной молнии не нанес ему болезненного ожога. Оттуда, где он стоял, ему сквозь раздвинутую крышу был виден медный шар диаметром почти в метр на вершине мачты высотой в шестьдесят один метр, основание которой находилось в центре напоминавшей клетку вторичной обмотки. В последний раз проверив все быстрым взглядом, Тесла скомандовал: -Включайте. Шито быстро включил и выключил рубильник. В этот краткий промежуток времени вторичная обмотка покрылась как бы шевелюрой электрического огня, из различных частей зала послышалось щелканье, а высоко над головой раздался резкий треск.
– Отлично, - произнес Тесла, - эксперимент идет прекрасно. Попробуем еще раз точно также. Включайте!
Шито опять на секунду вклюил и выключил рубильник. И вновь из обмотки посыпались брызги электрического огня, по всей лаборатории запрыгали искры, а через открытую крышу с большой высоты ворвался очень резкий треск.
–А теперь, - сказал Тесла, - я хочу посмотреть на вершину мачты снаружи. Когда я дам вам сигнал, включите рубильник и не выключайте до моей команды.
Сказав это, он направился к открытым дверям. Заняв положение, откуда ему был виден медный шар, венчавший тонкую, как игла, мачту, Тесла крикнул через дверь:
– Шито, включайте рубильник!
Шито включил рубильник и отпрянул назад, но не опустил руку, чтобы быстро выключить его, как только получит аварийный сигнал. При коротких включениях ничего особенного не случалось, но сейчас аппарату дается возможность заработать в полную силу, и никто не знает, что можно от него ожидать. Шито знал, что ерез первичную обмотку пойдет очень большой ток, какой бывает при коротком замыкании, и что короткие замыкания очень опасны, если не прекратить течение тока. Распределительный щит мог стать местом интересных явлений, если что-нибудь случится. Шито ждал краткую, яркую вспышку короткого замыкания через секунду или две после включения, но прошло несколько секунд, а никакого замыкания не произошло.
Когда он включил рубильник, началось то же щелканье и тот же треск сверху, какой он уже слышал. Но теперь звук ужасно усилился. Треск в катушке перерос в неистовое крещендо. За первым стаккато-щелчком с крыши последовал более резкий, за ним еще один, прогремевший, словно выстрел, а следующий был еще громче.
Пулеметной очередью они следовали один за другим. Грохот высоко над головой становился все ужаснее, напоминая орудийную пальбу. Разряды сыпались быстрой чередой, как будто над крышей разыгрывалось грандиозное артиллерийское сражение. Стоял страшный шум, и здание сотрясалось самым ужасающим образом.
Огромное амбарообразное помещение наполнилось внутри странным призрачно-голубоватым свечением. Обмотки пылали огненной шевелюрой. Все в здании было пронизано иглами пламени, а в результате искрения пространство наполнилось сернистым запахом озона. И всего этого было вполне достаточно, чтобы превратить помещение в настоящий ад.
Стоя возле рубильника, Шито чувствовал и видел искры, отскакивавшие от его пальцев и коловшие его, словно иглы, вонзавшиеся ему в плоть. Он думал о том, сможет ли он дотянуться до ручки рубильника и отключить энергию, создавшую этот электрический ад, ведь искры могут стать длиннее и сильнее, если он приблизит руку к рубильнику. Неужели этот умопомрачительный грохот будет продолжаться вечно? Бах, бах, бах - чудовищный шум над головой резал слух все сильнее. Почему Тесла не прекратит это, пока дом еще не рухнул? И не лучше ли самому отключить питание? А вдруг Тесла ранен или уже убит и не может дать команду?!
Шито казалось, что все это продолжается уже час, но на самом деле прошла лишь минута. Тем не менее этот короткий промежуток времени оказался весьма насыщенным.
А снаружи стоял Тесла, одетый соответственно моменту в визитку и котелок. Его худая, почти двухметровая фигура как бы свидетельствовала о близких отношениях с мачтой, торчавшей из его странного амбарообразного строения. Кроме того, его рост увеличивал еще слой изолирующей резины на его обуви толщиной в два с половиной сантиметра.
Дав команду о включении питания, Тесла взглянул на шар на вершине мачты. Он едва мог говорить, увидев короткую, тонкую, как волос, искру, отскочившую от шара. Она была лишь около трех с половиной метров длиной. Не успел он еще обрадоваться, как увидел вторую, третью, четвертую - и каждая длиннее, ярче и голубее предыдущей.
– Ого! - воскликнул Тесла, да так и позабыл закрыть свой широко открытый рот. От радости он сжал ладони в кулаки и поднял их в направлении верхушки мачты.
Еще искры! И все длиннее и длиннее! Три метра, шесть метров, девять метров, двенадцать, пятнадцать, восемнадцать, двадцать один метр! Все более яркие и более голубые! И уже не с волос, а с огненный палец толщиной, бьющие в небо извивающимся пламенным хлыстом. А вот уже от шара отрываются искры толщиной с руку Теслы.
С вытаращенными глазами смотрел он, как в воздух выстреливают настоящие молнии, сопровождаемые громовыми раскатами артобстрела. Вот уже молнии стали в полтора раза длиннее здания - более 41 метра, а гром слышался в Крипл-Крик на расстоянии двадцати четырех километров.
И вдруг… тишина!
Тесла бросился в здание.
– Шито! Шито! Шито! Зачем вы это сделали? Я не говорил вам выключать рубильник. Скорее включите его!
Но Шито указал на рубильник: он был включен. Он указал на амперметр и вольтметр на распределительном щите: стрелки обоих приборов стояли на нуле.
Тесла мгновенно все понял - электроэнергию отключили на станции.
–Шито, - резко сказал он, - быстро позвоните на станцию. Они не должны делать этого. Они оставили меня без энергии.
Его соединили со станцией. Тесла схватил трубку и заорал:
–Говорит Никола Тесла. Вы отключили у меня электроэнергию! Немедленно верните мне ее! Вы не можете оставлять меня без электричества.
–Отключили у вас электроэнергию? Как же! - услышал он грубый ответ. - Это вы со своими дурацкими экспериментами устроили на линии короткое замыкание и вывели из строя нашу станцию. Вы испортили нам генератор и вывели его из сети, и теперь он горит. Вы больше не получите электричества!
Тесла строил свой аппарат основательно, намереваясь пропускать через него необыкновенно большие токи, которые собирался получать из сети. Его оборудование было рассчитано на нагрузку, близкую к короткому замыканию, но он перегрузил генератор на электростанции компании «Колорадо Спрингс электрик», который стойко пытался выдержать дополнительную нагрузку, но резкий скачок тока оказался слишком сильным для динамо-машины, не рассчитанной на такие большие перегрузки. От нагрева ее обмоток вспыхнула наконец изоляция, и медный провод на якоре расплавился, как воск. В результате генератор отключился от сети и прекратил выработку энергии.
На станции был резервный генератор, который очень скоро начал работать. Тесла потребовал, чтобы лабораторию подключили к этой машине, как только она заработает, но его требование отклонили. В будущем, сказали ему, он будет получать напряжение от отдельного генератора, работающего независимо от того, с которого получают электроэнергию постоянные клиенты компании. А для этого будет использован сгоревший генератор, сообщили ему, но пока его не починят, Теслу обслуживать не будут. Тогда он предложил оплатить срочные ремонтно-восстановительные работы, если ему позволят самому заняться этим.
Ничего таинственного в генераторах переменного тока для него не было. Взяв сотрудников своей лаборатории, он вскоре приступил к ремонту на электростанции, и менее, чем через неделю, генератор заработал вновь.
*
Молния создает свои завораживающие пиротехнические эффекты, сотрясая землю, за смехотворную цену за электроэнергию - по пять центов за киловатт-час, что даже меньше, чем средняя плата за электроэнергию рядового обывателя. Состоит она из необычайно больших токов во много тысяч ампер при напряжении в миллионы вольт, однако длится лишь миллионные доли секунды. Но при непрерывном питании за «пятачок» она будет длиться бесконечно.
В своей лаборатории в Колорадо Спрингс Тесла откачивал в землю постоянный поток электроэнергии за дополнительную плату примерно в 15 $ в час.
За час он заряжал землю энергией со значением в несколько сотен раз выше того, что расходуется при одном грозовом разряде. Благодаря явлениям резонанса он мог наращивать в земле мощность электрического действия, намного превосходящую мощность молнии, поскольку для этого нужно было лишь возмещать потери на сопротивление при достижении резонанса.
Описывая работу с гигантским осциллятором и консервативно оценивая полученные результаты, Тесла писал в «Сенчури мэгазин» за июнь 1900 года:
Какими бы необыкновенными ни казались результаты, это лишь пустяк в сравнении с тем, что можно получить с помощью аппарата, разработанного на тех же принципах. Я получал электрические разряды, реальная длина которых от одного конца до другого превышала, наверное, 30,5 метра. Но нетрудно будет получать и разряды в сто раз длиннее. Я добивался электрической активности мощностью приблизительно в 100000 лошадиных сил, но можно легко развить и мощности в один, пять или десять миллионов лошадиных сил. В этих экспериментах достигались эффекты, несравненно более мощные, чем все, что достигалось до сих пор какими бы то ни было человеческими средствами, и все же результаты эти суть лишь зародыш того, что можно получить.
Способ возбуждения в земле электрических колебаний представляет собой электрический аналог описанного выше механического способа с плунжерным устройством, поршень которого равномерно ходит вверх-вниз, создавая в воде стоячие волны.
Тесла использовал поток электронов, которые закачивались в землю и выкачивались из нее в быстром темпе. В то время, когда проводились эксперименты, электрон еще не был известен как основной атом электричества, поэтому соответствующие процессы описывали просто как течение электричества.
Закачивание происходило на частоте в 150000 герц, при этом возникали электрические колебания с длиной волны в 2000 метров.
Из Колорадо Спрингс волны расходились во всех направлениях постоянно расширяющимися кругами. Достигнув границ одного полушария относительно исходной точки, они с растущей напряженностью и теперь уже постоянно уменьшающимися кругами сходились в противоположной точке Земли чуть западнее французских островов Амстердам и Св. Павла в районе между Индийским океаном и Антарктикой, на равном удалении от южной оконечности Африки и юго-западной оконечности Австралии. Здесь постепенно нарастал мощнейший электрический южный полюс, отмечавшийся волной с огромной амплитудой, которая опускалась и поднималась в унисон с действием аппарата Теслы на ее северном полюсе в Колорадо Спрингс. Опускаясь, волна посылала назад электрическое эхо, которое производило тот же эффект в Колорадо Спрингс. Как только она возвращалась туда, осциллятор вырабатывал волну, которая усиливала ее, и вновь, но в уже более мощном виде посылал ее в точку в противоположном полушарии, чтобы все опять повторилось.
Если бы при этом не было потерь - то есть если бы Земля была совершенным электрическим проводником и если бы не было никакого другого сопротивления, - развиваемый резонанс оказывал бы колоссальное разрушительное действие даже при мощности источника колебаний всего в 300 лошадиных сил, который использовал Тесла.
Создавались бы напряжения гигантских значений, и из Земли с огромной энергией выбрасывались бы заряженные частицы материи. В конце концов под воздействием оказалась бы даже твердая материя Земли, и вся планета разрушилась бы. Чистый резонанс, однако, недостижим, и Тесла часто подчеркивал этот благоприятный факт. В противном случае даже небольшие количества энергии могли бы приводить к катастрофическим результатам. Достижению чистого резонанса препятствует электрическое сопротивление земного шара, однако практический и безопасный резонанс можно получить, постоянно возмещая потери энергии на сопротивление. И это позволяет полностью контролировать ситуацию.
Если возбудить в Земле электрические колебания, то энергию можно получать в любой точке планеты. Ее можно будет черпать с помощью простого аппарата с теми же элементами, то и блок настройки радиоприемника (катушкой индуктивности и конденсатором), но больших размеров, заземлением и металлическим стержнем высотою с дом. Такая комбинация способна в любой точке земной поверхности извлекать энергию из волн, бегущих в обоих направлениях между электрическими северным и южным полюсами, создаваемыми осцилляторами Теслы. Для освещения домов, оснащенных простыми вакуумными лампами Теслы, и для обогрева помещений никакого другого оборудования не нужно. (Для работы обычных электродвигателей понадобится преобразователь астоты. Хотя Тесла и разработал не содержащие железа двигатели, работающие от высокочастотных токов, но они значительно уступают по эффективности двигателям, работающим от низкочастотных токов. Однако преобразование частоты широко распространено сегодня).
Принцип аппарата, использовавшегося Теслой для зарядки Земли, весьма прост. В элементарном виде он состоит из цепи с большой катушкой и конденсатором с соответствующими электрическими параметрами для получения нужной частоты колебаний, источника питания и повышающего трансформатора, тоже настроенного, для увеличения напряжения.
Получаемое с электростанции напряжение в несколько сотен вольт повышалось обычным трансформатором с железным сердечником до значения более 30000 вольт. Ток с этим напряжением заряжал конденсатор, который тут же разряжался в подсоединенную к его выводам катушку. Скорость бесконечного движения тока из конденсатора в катушку и обратно определяется емкостью конденсатора и длиной, или индуктивностью, катушки, принимающей разряд. Искра между соединенными выводами конденсатора и катушки завершала цепь свободных колебаний высокочастотного тока.
В начале каждого периода ток в колебательном контуре равен нулю. Затем он поднимается до максимального значения и в конце каждого полупериода вновь падает до нуля. То же происходит и с напряжением. И ток, и напряжение принимают максимальные значения в середине каждого полупериода.
Ток, текущий через катушку, возбуждает вокруг нее магнитное поле. При сильном токе это поле становится очень большим и характеризуется высокой напряженностью, особенно в середине каждого полу периода.
Первичная, или возбуждающая, обмотка осциллятора Теслы состояла из ряда витков толстого провода, намотанного на каркасе, напоминавшем круглый забор диаметром 24,38 м в просторном зале его лаборатории. В каждый полупериод тока в первичной катушке напряженность магнитного поля внутри этой ограды возрастала до крещендо. Концентрируясь по мере приближения к центру огражденной площади, кольца магнитной силы создавали в этом замкнутом пространстве высокую плотность энергии.
В центре этой огражденной площади стояла вторая катушка, точно настроенная так, чтобы вырабатывать электрические колебания в резонансе с крещендо той энергии, в которую она погружалась 300000 раз в секунду. Эта катушка - диаметром приблизительно 3,05 м и содержавшая около ста витков, намотанных на похожий на клетку каркас высотой около 3,05 м, - при возникновении резонанса наращивала потенциалы с максимальным значением более 100000000 вольт. Никому из ученых не удавалось с тех пор получить токи с напряжением хотя бы в десятую долю этого потенциала.
Заполнив эту обмотку, первый всплеск магнитной энергии погнал из нее в землю лавину электронов. Тем самым он накачал землю электричеством и поднял ее потенциал. Следующий всплеск магнитной энергии имел противоположную полярность и вызвал приливную волну электронов из земли, которая прошла через катушку к соединенному с ее выводом металлическому шару, поднятому на высоту в 61м.
Направленный в землю поток электронов распространялся по большой площади, однако обратный поток концентрировался в небольшом металлическом шаре на вершине мачты, где накапливались огромные потенциалы. Электроны в металлическом шаре испытывали взрывное электрическое давление, выбивавшее их с его поверхности. Они образовывали острие воздействия на окружающий воздух, пробивали в нем узкий канал и в неистовом стихийном бегстве устремлялись по нему бесчисленными миллиардами сквозь атмосферу, которая раскалялась на десятки футов. Так образовывалась молния.
Научившись возбуждать в земле колебания, словно это не планета, а лабораторный аппарат, Тесла был готов теперь на практике попробовать применить свой уникальный способ передачи энергии в мировом масштабе. (Описывая способ передачи колебательных токов через землю, Тесла утверждал, что путь разряда проходит от его станции прямо в центр Земли и по прямой линии в диаметрально противоположную точку земного шара и что возвращается ток по тому же пути, причем и туда и обратно он движется со своей нормальной скоростью - со скоростью света. Этот поток, по его словам, сопровождался поверхностным током, который протекал синхронно с ним, совпадая по фазе как в исходной точке, так и в противоположной ей точке планеты, а это значит, что по поверхности Земли ток должен был течь быстрее. Скорости на поверхности должны были быть бесконечными в каждой из двух точек и быстро снижаться до нормального значения в экваториальной области этой оси).
*
Полностью история свершений Теслы в Колорадо Спрингс так и не была и никогда не будет рассказана. Все свои записи, сделанные в его почти безотказной памяти, он унес с собой в могилу. Фриц Ловенштайн, квалифицированный и знающий инженер-электрик, интересовавшийся высокочастотными токами, был его ассистентом в Колорадо Спрингс, однако ни ему, ни кому-либо другому Тесла не доверял своих секретов.
Он не нуждался в детальных записях о своих экспериментах, которые ведут по заведенному порядку ученые и инженеры о своих лабораторных опытах. Тесла обладал самой замечательной памятью, которая дополнялась необычной способностью воспроизводить как самые реальные картины любые прошлые события. И ему не нужны были никакие справочники, так как он мог быстро вывести любую формулу из основополагающих концепций. Он даже держал в голове таблицу логарифмов. Поэтому и нет почти никаких письменных свидетельств о его экспериментах, а то, что имеется, это лишь самые краткие записи.
Фундаментальные данные огромной важности, которым он намеревался в дальнейшем найти практическое применение, хранились в архивах его памяти, ожидая того времени, когда он сможет создать действующую модель своих изобретений, основанных на его открытиях. Он не боялся, что его могут опередить, поскольку сам настолько далеко опередил своих современников, что мог спокойно ждать подходящего момента для развития своих идей.
Тесла смотрел на описание своих открытий как на отдельную задачу. В то время он был полностью уверен, что сможет прожить сто двадцать пять лет и активно заниматься творческой экспериментальной работой по меньшей мере до своего столетия, когда он начнет серьезно думать о написании своей биографии и полном описании своих экспериментов. И почти до восьмидесяти лет он держался этого плана, не сомневаясь в возможности его полного осуществления.
В результате столь прискорбного решения нам остались неизвестными технические детали его главных открытий, сделанных в Колорадо Спрингс. Однако собирая разрозненный и фрагментарный материал из ряда публикаций, мы узнаем, что помимо экспериментов с гигантскими переносами своих токов как основой всемирной радиосвязи и создания ряда детекторов для нее Тесла испытывал и свою систему передачи электроэнергии, передавая последнюю на расстояние 42 км от лаборатории. С помощью этой энергии ему удалось зажечь двести эдисоновских ламп накаливания. Лампы подключались прямо к земле и получали через нее электричество от включенного осциллятора. Потребляли они около пятидесяти ватт каждая, и если на испытаниях их было двести, то все вместе они потребляли 10000 ватт, или приблизительно тридцать лошадиных сил.
Беспроводную передачу тридцати лошадиных сил через землю на расстояние 42 км можно считать вполне достаточным доказательством осуществимости замысла Теслы. Он говорил, что кпд такого способа передачи энергии 95%. Поэтому с осциллятором в 300 л.с. он, без сомнения, мог провести одновременно более десятка таких демонстраций в разных местах планеты, тем более что позднее он сказал: «Для этой новой системы не имеет большого значения - да практически никакого, - происходит ли передача на один километр или на несколько тысяч километров».