Олег Фейгин - Никола Тесла. Наследие великого изобретателя
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 ExperimenterНаконец, 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] Для экономии средств я рассчитал параметры настолько точно, что ток распространялся по сторонам здания всего лишь на 6–7 дюймов.[2]
Н. Тесла. Дневники. Опыты в Колорадо-СпрингсЭксперимент 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.
