Текст книги "Никола Тесла. Наследие великого изобретателя"

Глава 2. Чудеса в Колорадо-Спрингс

Прогресс человечества неотъемлемо связан с изобретением. Это важнейший продукт его творческого мысли. Его конечного целью является полное покорение материального мира разумом использование сил природы на благо человека. Это сложная задача изобретателя, которого часто не понимают и недооценивают. Но все эти неприятности он с лихвой компенсирует удовольствием от осознания своей власти и принадлежности к тому привилегированному слою, без которого человечество давно бы уже пало в бесплодной борьбе с безжалостной стихией. Что касается меня, то я уже в полной мере испытал это величайшее наслаждение, так что в течение многих лет моя жизнь была полна нескончаемого восторга.

Н. Тесла. Дневники

Лаборатория Теслы в Колорадо-Спрингс

Какими бы необыкновенными ни казались полученные мною результаты, это лишь пустяк по сравнению с тем, что можно получить с помощью моих новых аппаратов, разработанных на тех же принципах. Так, я получал электрические разряды, реальная длина которых от одного конца до другого составляла не менее тридцати метров. Но нетрудно будет получить и разряды в сто раз длиннее.

Я добивался электрической активности мощностью приблизительно в сто тысяч лошадиных сил, но теперь легко развить и мощности от одного до десяти миллионов лошадиных сил. В этих экспериментах достигались эффекты несравненно более мощные, чем все, что было получено где бы то ни было до этого, но все эти результаты являются лишь зародышем того, что можно было бы получить…

Н. Тесла. Статьи и лекции

Заканчивался XIX век, век пара и электричества, который его современника называли и бурным, и судьбоносным, и изменившим историю человечества. Знали бы они в своей наивности неведения, что принесет новый век, век неистовой, всесокрушающей ярости революций, мировых войн, век, который с ужасом и гордостью назовут «атомным»…

Для Теслы конец столетия совпал с очередной «агонией неудач», которая, казалось, все никак не достигнет своего апогея, чтобы наконец пойти на спад и смениться долгожданным «блаженством успеха». Тучи над головой изобретателя начали сгущаться после серии инновационных опытов с резонансными осцилляторами механических колебаний, которые неожиданно продемонстрировали устрашающую силу вроде бы обычного механического резонанса. Дело дошло до всеобщей паники, когда жители окружающих домов приняли мелкую дрожь фундаментов своих строений за толчки землетрясения. Разумеется, вскоре последовал поток судебных исков, и Тесле под угрозой судебного преследования запретили проводить эксперименты в городской лаборатории. По тому, с какой скоростью окружной судья принял столь странное решение, совершенно не разобравшись в сути дела и не вняв серьезным доводам защиты, чувствовалось, что здесь в очередной раз не обошлось без американского «короля изобретателей».

Тесла попытался перенести небезопасные опыты на окраинный полигон. Однако перевозка оборудования в неприспособленные помещения и монтаж новых приборов потребовали много времени и средств, а изобретателя, так и не прислушавшегося к советам Шерфа, как раз накрыла очередная волна финансового кризиса…

Поэтому письмо своего давнего знакомого, случайно узнавшего о трудностях изобретателя, с предложением организовать исследовательский центр в Скалистых горах штата Колорадо (где располагался популярный бальнеологический курорт Колорадо-Спрингс, обязанный своим возникновением горячим целебным источникам минеральной сероводородной воды), Тесла воспринял как спасение. Здесь на курортной теплоэлектростанции работал давний поклонник творчества Теслы – инженер-электрик Ленард Куртис, который к тому же имел крупный пакет акций «Электрокомпании колорадских источников». Он предложил Тесле долговременную и очень дешевую аренду обширного земельного участка с обеспечением практически бесплатной электроэнергией лабораторного комплекса в счет полагающихся ему личных квот. Но более всего Теслу заинтересовало в письме Куртиса описание частых круглогодичных гроз, сопровождаемых сильнейшими молниевыми разрядами.

Оставалась только одна проблема, правда, постоянно возникавшая в последнее время: требовалось найти источник финансирования… Но и этот вопрос в конце концов как-то решился. Так, фирма бакалейных товаров Симпсона и Крауфорда одолжила изобретателю десять тысяч долларов. Но главный взнос сделал Джон Джакоб Астор, владелец фешенебельного отеля «Уолдорф-Астория», который не только предложил Тесле стать его гостем, что освобождало от платы за роскошный номер, но и выразил готовность вложить тридцать тысяч долларов в строительство научно-исследовательской станции в Колорадо-Спрингс. По расчетам Шерфа, ставшего финансовым директором проекта, этой суммы должно было хватить на несколько этапов исследований; со своей стороны Тесла весьма самоуверенно, в обычной манере, гарантировал появление новых источников финансирования.

Итак, изобретатель с небольшой группой постоянных помощников и ассистентов, а также несколькими вагонами лабораторного оборудования двинулся на небольшую железнодорожную станцию, затерявшуюся в отрогах Скалистых гор. В конце второй декады мая 1899 г. научная экспедиция Теслы после остановки в Чикаго, где изобретатель демонстрировал новые телеуправляемые автоматы, в том числе знаменитый радиоуправляемый «катер Теслы», достигла цели, прибыв на станцию Колорадо-Спрингс. Встречающей группе местных журналистов изобретатель дал краткое интервью, в котором очень самонадеянно сообщил об амбициозных планах в кратчайшие сроки воплотить в жизнь разработанную им беспроводную систему передачи энергии и информации в любую точку земного шара. Для первых опытов он уже заручился согласием французского правительства на передачу энергии и сообщений прямо на Всемирную выставку в Париже. Тесла также с удовлетворением отметил, что природа Скалистых гор весьма подходит для его экспериментов благодаря чистому, сухому воздуху, буквально потрескивающему от статического электричества.

Оставив вещи в отеле «Альта Виста», изобретатель тут же двинулся осматривать место, рекомендованное Куртисом для опытной станции. Вскоре он уже стоял среди огромного пустыря, расположенного в полутора километрах от отеля у подножия скалистого двухкилометрового пика Пайк. В своем путевом дневнике Тесла записал, что просто очарован хрустально чистым горным воздухом, глубокой синевой чистых небес, прекрасной панорамой близких гор и, главное, полной тишиной в сочетании с уединенностью.

Сразу же по прибытии экспедиции была нанята бригада плотников, и закипела работа по сооружению исследовательской станции с лабораторией, небольшой мастерской и жилым коттеджем. Главная трудность состояла в размещении гигантского резонансного трансформатора, сконструированного изобретателем. Когда основные постройки были закончены, Тесла распорядился обнести всю территорию проволочной изгородью с устрашающими плакатами «Близко не подходить – смертельно опасно!». Он также собственноручно прикрепил над входным проемом изречение из Дантова «Ада» – «Оставь надежду, всяк сюда входящий!». Так изобретатель иронизировал по поводу океана электрической энергии, который он готов был выпустить на свободу в своих опытах. При этом надо отметить, что Тесла очень тщательно следил за ходом монтажа лабораторного оборудования, вникая во все детали. Он всегда подчеркивал, что, прокладывая новый путь в науке, необходимо самому разрабатывать и конструировать буквально каждую деталь необычных аппаратов и приборов. Ведь именно от уровня «приборного обеспечения» в основном и зависит успех инновационных исследований. Кроме того, работа с миллионвольтными напряжениями была чрезвычайно опасна и тут нельзя было допускать даже малейших неточностей, не говоря уже о небрежности или ошибках.

В состав экспедиции Теслы входил техник-метеоролог, который с первых дней развернул небольшой метеопост для наблюдения в этой дикой гористой местности за действительно частыми и исключительно сильными грозами. Вскоре изобретатель, не доверяя авторитетам и основываясь только на собственных метеонаблюдениях, полностью подтвердил факт, что искусственные разряды и атмосферные электрические явления имеют абсолютно одинаковую природу. На очередной пресс-конференции, которую Тесла проводил в холле «Альта Висты», он с восторгом сообщил журналистам о своих амбициозных планах:

Главной причиной моего приезда в Колорадо служит создание резонансного трансформатора, способного влиять на электрический фон на отдельных территориях, если не на всей планете, и таким образом передавать сообщения на большие расстояния без проводов. Мой план прост: я считаю, что Земля обладает резонансной частотой, которая может быть измерена и использована как гигантская несущая волна для распределения электрической энергии. Поскольку вся планета будет находиться в гармонии с моим оборудованием, интенсивность передаваемых импульсов не уменьшится. Можно даже усилить их на расстоянии от станции согласно точному математическому закону…

Я дам свет целым городам, а мои машины будут наделены разумом. Но моим первым намерением является сбор сведений, установка приборов и запись экспериментов на различных атмосферных уровнях…

С помощью своего беспроводного телеграфного осциллятора я смогу говорить с марсианами, если они сумеют принять мое сообщение, и буду разговаривать с жителями Земли, находящимися на любом расстоянии, без проводов…

Затем изобретатель с усмешкой рассказал, что, как бы в отместку за попытку похитить у небесного громовержца его тайны, тот однажды в грозу ударил столь сильным молниевым разрядом, что взрывная волна уничтожила почти законченное здание опытной станции. Впрочем, такое вмешательство природы, задержавшее окончание монтажных работ, дало возможность перепроверить изобретателю некоторые из своих предположений по схеме размещения оборудования, сделав ее гораздо более безопасной. А закончил Тесла беседу с «акулами пера» афористичной фразой: «Теперь я знаю о молниях больше, чем сам Господь Бог».

По свидетельствам побывавших на стройке репортеров, экспериментальная станция вначале чем-то напоминала громадный квадратный амбар, вскоре превратившийся в «судно», увенчанное башенкой и многометровой телескопической мачтой с полым медным шаром наверху. Внутри была размещена специальная установка для наблюдения за грозами и изменениями земного электрического потенциала, включавшая резонансный трансформатор Теслы с заземленной первичной обмоткой, соединенной с проводящим шаром-электродом на верхушке выдвижной мачты. Поскольку электрическая емкость всей конструкции зависела от положения шара над земной поверхностью, мачта, подобно телескопическому перископу субмарины, могла в широких пределах изменять высоту. К вторичной обмотке трансформатора было подключено особое полуавтоматическое устройство, связанное с высокочувствительным прибором – самописцем.

Гроза в Скалистых горах

Многие из виденных мною молнии напоминали огненные деревья со стволом, направленным вверх или вниз. Мне страстно хотелось установить способ их образования, чтобы создать их искусственным путем…

Я наблюдал, полный страстного ожидания. Как я и думал, немного погодя показания прибора появились вновь, становясь все сильнее и, пройдя через максимум, постепенно спадали и снова возобновлялись. То же самое повторялось много раз через регулярные интервалы времени, до тех пор пока гроза, которая, как следовало из простых подсчетов, двигалась с почти неизменной скоростью, не удалилась на расстояние примерно трех сотен километров. Однако и тогда эти странные явления не прекратились, а продолжались с неубывающего интенсивностью. Впоследствии аналогичные наблюдения были выполнены моим ассистентом Фрицем Левенштейном, и вскоре собранные сведения позволили неопровержимо установить истинную природу этого чудесного явления. Не оставалось никаких сомнений – я наблюдал стоячие волны.

Н. Тесла. Статьи и лекции

При этом даже незначительные колебания электрического потенциала Земли вызывали импульсы в витках первичной обмотки трансформатора, индуцирующие ток во вторичной обмотке, что и отмечалось регистрирующим самописцем. Анализ полученных данных наглядно показал, что значения потенциала земной поверхности непрерывно меняются, особенно это было заметно во время гроз и близких разрядов молний. Тесла с большим энтузиазмом занялся исследованием этих явлений, причем от его внимания не ускользнул странный факт, что иногда более сильные колебания земного потенциала фиксировались при отдаленных, а не более близких молниевых разрядах.

Как можно было объяснить эту в высшей степени странную закономерность? Ведь, казалось бы, дальние молниевые разряды должны были в гораздо меньшей степени влиять на колебания земного потенциала, чем те, что имели место в непосредственной близости от установки регистрирующей аппаратуры. Однако Тесла и его сотрудники наблюдали нечто совершенно противоположное, когда отдаленные разряды определенно индуцировали более сильные колебания потенциала земной поверхности. Изобретатель долго размышлял над этим парадоксом. Наконец он вспомнил, как при наблюдении за колебанием листочков электроскопа во время грозы у него случайно мелькнула мысль о принципиальной возможности использовать для передачи потоков электроэнергии в глобальном масштабе всю земную поверхность. Тогда он тут же отказался от этой идеи как совершенно невероятной, но сейчас, по зрелом размышлении, понял, что здесь таится возможность достижения успеха. Необходимо только научиться создавать глобальные стоячие волны электропотенциала земной поверхности. Инстинкт исследователя подсказывал Тесле, что он находится на правильном пути и должен непременно найти объяснение своим наблюдениям. Наконец во время одной из сильнейших гроз разгадка была найдена, и в дневнике изобретателя появилась очередная запись:

Третьего июля – я никогда не забуду этой даты – я получил первое неопровержимое экспериментальное доказательство истины, имеющей огромное значение для прогресса человечества. Плотная масса сильно заряженных облаков скопилась на западе, и к вечеру разразилась страшная гроза. Растратив большую часть своей ярости в горах, она понеслась с невероятной скоростью над равнинами.

Через почти регулярные временные интервалы возникали длительные грозовые разряды. Мои наблюдения теперь облегчились и стали более точными за счет приобретенного опыта. Я уже научился быстро оперировать своими приборами и приготовился к наблюдению. Регистрирующие приборы были соответствующим образом отрегулированы, и их показания становились все слабее по мере возрастания расстояния до грозы, пока совсем не исчезли.

Между тем монтаж оборудования продолжался, из Нью-Йорка поступили новые катушки индуктивности и высокочастотные трансформаторы всяческих форм и размеров, вместе с ними доставили и управляющие устройства, рассчитанные на очень большие токи и высокие напряжения.

На многие принципиальные вопросы, связанные с зарядом Земли и распространением стоячих волн электропотенциала в земной коре, Тесла получил достаточно ясные ответы. Оставалось только выяснить возможность искусственной генерации стоячих волн с помощью серии мощных разрядов системы резонансного трансформатора. Наконец Тесла объявил, что все готово для решающей активной стадии экспериментов. Вначале он провел несколько пробных включений оборудования и сразу же зафиксировал несколько необычных эффектов. В радиусе нескольких миль все заостренные предметы расцвели гирляндами огней статических разрядов, которые моряки называют огнями святого Эльма. Затем посыпались жалобы от фермеров и извозчиков, что весь скот и кони точно взбесились, прыгая и скача, как будто земля превратилась для них в раскаленную поверхность. А когда изобретатель решил увеличить мощность, произошло даже несколько единичных случаев падежа скота…

Фриц Лоунштайн, молодой инженер-электрик, занимавшийся монтажом и испытанием силовой аппаратуры под непосредственным руководством Теслы, впоследствии вспоминал:

Резонатор Теслы в активном режиме

В те ночи, когда проводились пробные запуски резонансного усилителя, все небо буквально взрывалось от цвета и звука. Даже земля казалась ожившей, а громовый рокот несся из разрядника на многие километры. В воронку катушки передатчика потоком засасывались насекомые, мелкие ночные птицы и летучие мыши. Утром все пространство вокруг лаборатории было усеяно их обгорелыми тушками. Редкие очевидцы рассказывали, что искры среди камней и скал мелькали даже на расстоянии нескольких километров. Достаточно было сделать резкий шаг, и между подошвой обуви и землей взвивался рой искр, а близкие громоотводы и прочие заземленные металлические предметы соединяли бледно светящиеся электрические дуги. Небезопасно было передвигаться в запряженной повозке, поскольку лошади пускались в бешеный галоп и несли до тех пор, пока не падали в изнеможении…

Страдали и все мы вместе с шефом, у которого вообще всегда была очень сильная восприимчивость к электрическим колебаниям. Работая среди грома и молний, мы вынуждены были делать беруши из хлопкового ваты и марли, а также надевать резиновые и пробковые подошвы на обувь. Несмотря на все меры предосторожности, при особо сильных разрядах нам казалось, что барабанные перепонки вот-вот не выдержат, а в голове еще долго сохранялись боль и жужжание…

Это резонансный трансформатор с вторичного обмоткой, в которой тоководы, заряженные до высокого потенциала, занимают больший объем и расположены в виде витков большого радиуса кривизны, разделенных большими воздушными зазорами, что исключает утечку тока. Эта схема подходит для широкого диапазона частот от нескольких единиц до сотен тысяч герц и позволяет получать как очень большие токи при малых напряжениях, так и высоковольтные напряжения при незначительных токах. При этом максимальное напряжение напрямую зависит от кривизны поверхности, по которой проходят витки обмотки, и охватываемой ими площади…

В таком контуре реально достичь напряжения в сто миллионов вольт, возбуждая первичную обмотку импульсами любого рода, даже низкочастотными, что приводит к синусоидальным и непрерывным колебаниям, имеющим место в генераторах переменного тока…

Если следовать самому точному значению термина, это резонансный трансформатор, который помимо данных свойств точно соответствует параметрам земного шара и поэтому исключительно высокоэффективен при беспроводной передаче энергии. При этом само расстояние трансляции становится малосущественным и практически не влияет на интенсивность передаваемых импульсов. Можно даже увеличить активность передачи с ростом расстояний в полном соответствии с точными математическими закономерностями.

Из статьи Н. Теслы в журнале Electrical Experimenter

Наконец, после сложных расчетов и глубоких раздумий Тесла приступил к решающему эксперименту, который обещал быть весьма сложным и далеко не безопасным. Накануне в очередном интервью местным репортерам он в самых общих чертах так обрисовал задачу исследований:

Хотя это и кажется невозможным, но наша планета, несмотря на ее обширные пространства, ведет себя как проводник ограниченных размеров. Потрясающее значение этого факта для передачи энергии при помощи моей системы уже стало для меня совершенно очевидным.

Было бы не только практичным посылать телеграфные сообщения на разные расстояния без проводов, что я понял уже давно, но и запечатлевать на всем земном шаре слабые модуляции человеческого голоса, гораздо более тихого, чтобы передавать энергию в неограниченных количествах на любое земное расстояние и почти без потерь…

Я представляю земной шар в виде чрезвычайно большой емкости, содержащего электрический флюид, резонанс которого является причиной образования серий волн с фиксированным положением, иначе говоря, стоячих. Сегодня для меня стало несомненным фактом, что стоячие волны можно получить в земле при помощи осциллятора. И это имеет безмерное значение…

Следующий эксперимент, к которому мы приготовились, требует миллионы вольт и чрезвычайно сильный ток. Накопленный экспериментальный опыт, кроме как в общих чертах, не может подготовить нас к тому, что должно произойти. Удары рукотворных молний должны будут завтра сорваться с резонатора на вершине нашей башенной конструкции, и надо пойти на риск, чтобы узнать, убьют ли они при этом экспериментаторов и сожгут ли всю нашу станцию…

К утру следующего дня подготовка к эксперименту была закончена. Часть крыши деревянного здания лаборатории сделали раздвигающейся, как у астрономической обсерватории, а внутри перемонтировали усиливающий резонансный трансформатор. Теперь он включал две катушки, причем в качестве первичной фактически выступали сами скругленные стены станции, на которых и были распределены огромные витки толстого провода, рассчитанные на напряжение в несколько тысяч вольт при частоте тока 60 Гц. Вторичная катушка напрямую соединялась с телескопической мачтой, выдвинутой на максимальную 60-метровую высоту, так что метровый медный шар-разрядник раскачивался на ее конце как новогодняя игрушка на елке. По многократно перепроверенным расчетам, при стандартной частоте переменного напряжения во вторичной обмотке трансформатора можно было бы получить ток при миллионвольтной разности потенциалов со сверхвысокой частотой 150 000 Гц.

Это было квадратное здание, в котором находилась катушка индуктивности моей конструкции с пятидесятиметровым сердечником примерно трехметровой высоты. Когда она была введена в резонанс, электрический ток шел волнистым потоком от верхушки к основанию, и это было необыкновенно прекрасное зрелище.

При этом общая поверхность тока составляла примерно полторы тысячи, а возможно, и две тысячи квадратных футов. [1]1
  Соответствует 450–600 кв. м. – Прим. авт.


[Закрыть]Для экономии средств я рассчитал параметры настолько точно, что ток распространялся по сторонам здания всего лишь на 6–7 дюймов. [2]2
  Соответствует 15–18 см. – Прим. авт.


[Закрыть]

Н. Тесла. Дневники. Опыты в Колорадо-Спрингс

Эксперимент было решено провести в ночное время, чтобы максимально точно отметить хорошо видные в темноте лидеры, стримеры и трассеры электрических разрядов. К тому же в это время нагрузка на курортную электростанцию была минимальна, а для резонансного осциллятора вполне могла бы потребоваться резервная мощность.

Дальнейшие события вошли в ряд наиболее известных в истории инженерной электротехники. Они описаны в десятках книг, причем каждый раз с авторским смещением акцентов. Давайте и мы попытаемся в очередной раз восстановить ход этого замечательного эксперимента, используя дневниковые записи самого изобретателя, а также воспоминания его сотрудников, в первую очередь его ближайших помощников – Коломана Чито и Фрица Лоунштайна.

Итак, эксперимент начался ровно в полночь (Тесла очень любил такие многозначительные детали.) До этого изобретатель, одетый в черный костюм, который он называл «принц Альберт», черные перчатки и котелок, отдавал последние распоряжения исполнителям:

– Когда я просигнализирую взмахом руки, включайте рубильник, но не более чем на пару секунд, – инструктировал изобретатель Чито, занявшего свой пост у распределительного щита.

Свой наблюдательный пункт Тесла оборудовал в непосредственной близости от полностью раскрытого дверного проема станции, чтобы одновременно видеть и распределительный щит, и всю мачту с медным контактом-резонатором. На своем «капитанском мостике» изобретатель установил раскладное брезентовое кресло и походный столик с керосиновой лампой под колпаком, лабораторным журналом и ночным морским биноклем.

– Начнем, – скомандовал изобретатель.

Чито замкнул рубильник и тут же выключил его. Клубок из множества нитевидных молниевых разрядов возник на вершине мачты резонансной системы и обмотках вторичной катушки.

– Великолепно! Все идет по плану, давайте попробуем еще раз, но в медленном темпе, – с волнением воскликнул Тесла. Чито незамедлительно повторил включение и выключение, отсчитав про себя пару секунд, и разряды повторились, только были еще ярче.

– Теперь попробуем длительный резонанс, я хочу более детально рассмотреть разряд на верхушке мачтового электрода. Чито, включайте рубильник и ждите моей команды или специального сигнала на выключение – с этими словами Тесла откинулся в кресле и впился взглядом в смутную тень шара-резонатора на более светлом небосклоне.

– Включайте, Чито! – скомандовал изобретатель…

Когда снова замкнулись контакты рубильника, раздался характерный треск разрядов, вскоре достигший пугающих масштабов. Звуки становились все громче и громче и уже напоминали ружейные залпы. Все здание лаборатории озарилось призрачным голубоватым светом, а оборудование и приборы окутались огненными иглами, разносящими характерный запах озона. Громкое жужжание и непрерывный треск разрядов дополнила пушечная канонада на вершине мачты. Чито, стоявший у щита, не мог видеть, что происходит снаружи, но входной проем в такт грохоту на крыше заливали потоки ярчайшего бело-голубого света, освещавшего застывшую фигуру Теслы. Из пальцев присутствующих стали вылетать искры, удлиняясь прямо на глазах, непрерывные разряды статического электричества кололи все больнее, и Чито с волнением подумал, сможет ли он вовремя выключить напряжение после знака, поданного Теслой. Однако сигнала все не поступало, а жужжание и выстрелы разрядов усиливались с каждым мгновением.

Еще более поразительная картина открывалась снаружи: медный пустотелый шар-разрядник на кончике мачты непрерывно выстреливал все более крупными разрядами, уже ничем не отличающимися от настоящих молний и окруженными клубками желто-голубых нитей стримеров. Постепенно нити стали превращаться в пучки огненных стержней толщиной с руку, а молниевые лидеры выросли до настоящих гигантов длиной до полусотни метров. Каждый разряд в этой феерической картине буйства искусственной электрической стихии сопровождался оглушительными громовыми выстрелами, которые, по словам очевидцев, были слышны на расстоянии десятков километров.