В преследване на идеала за достъпна и неограничена енергия: Никола Тесла и неговите изобретения в полза на човечеството

Човешкият мозък е склонен да интерпретира действителността спрямо субективното си възприятие. Вследствие на това се „раждат“ редица спекулативни теории за неизвестното и необяснимо. Такива са създадени и около образа на Никола Тесла, забележителна и мистериозна личност с огромен принос към технологичното развитие. Воден от идеала си за свободно достъпна електроенергия, той разработва множество напредничави изобретения. Нестандартното мислене и идеализмът обаче имат своята цена, в случая – живот, обречен на самота и премеждия. Въпреки че приживе привържениците му са единици, в наши дни той е пример за инженерна мисъл. В следващите редове ще Ви разкажем за великите разработки на 20-и век, замислени като средство за постигане благото на човечеството.

Най-известните изобретения на Никола Тесла са свързани с енергетиката и свободното ѝ разпространение. Зад иновативните му разработки стои убеждението, че електричество може да се генерира почти отвсякъде около нас чрез преобразуване на: енергията на приливите и отливите на водата, силата на вятъра, слънчевата светлина и дори носещите се отвсякъде „космически лъчи“. Амбицията му е да разработи технология за безжично предаване на електроенергия, която да е евтина, достъпна и неизчерпаема. Според него електричеството би могло да се пренася безжично към летателни апарати, релси на високоскоростни влакове, двигатели на електромобили, възможност за запалване на икономични безжични лампи и други новаторски идеи.

Едно от най-известните му постижения е променливият ток (AC), който предизвиква голяма сензация на световното изложение в Чикаго през 1893 г. Той обаче е в разрез с убежденията на Томас Едисон, който е привърженик на постоянния ток (DC). Конфронтацията с толкова голям за времето си авторитет като Едисон не може да бъде пренебрегната и дава начало на известната „Война на токовете“ (подробностите за нея ще научите от ТУК).

Лекарство или отрова

Следващото изобретение на Тесла олицетворява дуалността на света ни, а именно лазерният лъч, който е ярък пример за това как геният на учен може да се използва за добро и зло. Технологията се използва в медицината за различни процедури и операции, дава възход на съвременната цифрова и дигитална индустрия, намира приложение и в промишлеността при металорежещи машини, измервателни уреди и много други. От друга страна, тя е приложима и за лазерно насочване на снаряди, плазмени оръжия или теоретичния „лъч на смъртта“ – друга идея на Тесла, която така и не бива реализирана от създателя си поради морални и етични съображения. Тесла е твърдял, че оръжието му може да унищожи всичко в радиус от 320 km, правейки всяка страна която го притежава напълно непревземаема.

Любопитното е, че макар и гръмко, всъщност името „лъч на смъртта“ не е терминологично коректно, тъй като лъчите отслабват преминавайки през пространството, докато неговото оръжие е можело да пренася частици с варираща големина, без да се губи енергията им (поне на теория). Концепцията му е била мощността да се черпи от йоносферата, която той нарича „невидима топка енергия, обвиваща Земята“, с помощта на 15-метрова „бобина на Тесла“. Плановете за „лъча на смъртта“ така и не са открити, като се смята, че самият изобретател ги е изгорил, за да бъде сигурен, че няма да попаднат в грешни ръце.

Силата на резонанса

„Осцилаторът на Тесла“ е друго оръжие, което по неговите собствени думи е можело да предизвика земетресение. Първоначално, устройството е патентовано през 1893 г. като източник на електроенергия, целящ да замени парните динамомашини, от които е бил най-малко 40 пъти по-ефективен. С помощта на пара, в осцилатора се е задвижвало бутало, което е предизвиквало силни вибрации. Арматурата е трябвало да бъде изключително силна за да издържи температури над 200 °C и налягане над 27 bar. С изобретяването на парната турбина, това приложение на изобретението се обезсмисля. Все пак Тесла го използва в неговите високочестотни експерименти с безжичен пренос на електроенергия, както и в осветителни системи и трансформатори.

През 1935 г. обаче той самият споделя история как при тестването на една от версиите на осцилатора, почти се е стигнало до разруха на сградите в околността. Виждайки резултатите, той заповядва на служителите си да прикрият причините за земетресението и собственоръчно унищожава устройството и рециклира частите му в други изобретения. Според Тесла всеки материал или конструкция могат да бъдат разрушени, ако се достигне правилния резонанс. Малък преносим осцилатор би бил достатъчен, за да събори Бруклинския мост или пък дори небостъргач. Самата планета може да бъде разкъсана, ако се подбере резонанс, съответстващ на трептенията на земната кора

Безжична газоразрядна лампа и осветяването на нюйоркското небе

Никола Тесла е бил известен с впечатляващите си демонстрации по време на лекциите си, а една от най-смайващите е била тази на безжичната лампа, чието захранване е минавало през собственото му тяло. Доказателство за достоверността на експеримента било лесното му верифициране чрез репликация. Всичко необходимо за реализацията му били единствено „бобината на Тесла“ и подходящ осветителен съд (осветител), като например колба с вакуум/разреден газ или неонова тръбичка. Когато бобината се пусне под напрежение, съдът започва да произвежда светлина, без необходимост от свързващ ги проводник. Стремежът на изобретателя бил да създаде лампа, която да не се нагрява и да не изгаря – тъй като всички методи за осветление по това време били недостатъчно икономични. Идеята му е била да комбинира високото напрежение с високи честоти, за да индуцира светлина, което е същият принцип, използван в съвременните неонови осветители. Тесла твърдял, че изобретения от него осветител е 20 пъти по-икономичен от лампата на Едисон. Демонстрациите му доказват, че неонови тръбички могат да светят без катоди, получавайки безжично електричество.

Никола Тесла не се ограничава само до университетските аудитории, той надскача времето си за пореден път и събира погледите на жителите на Ню Йорк, осветявайки цялото небе. Според него технологията му би заменила изцяло уличното осветление, правейки го излишно.

Каква всъщност е тя? На принципа на луминесценция с разреден газ може да се осветява нощното небе, като се предава високочестотна електроенергия в горните слоеве на атмосферата. Там газовете са под ниско налягане и имат свойства, сходни с луминесцентна тръба. Подобно явление се случва в природата под формата на Северното сияние, предизвикано от естествени смущения в космоса, например слънчеви изригвания. Все още учените не знаят как Тесла е успял да предаде електрическите импулси в йоносферата. Една от възможностите е йонизиран лъч с ултравиолетово излъчване.

Кулата „Уордънклиф“ – проект за грандиозно изобретение, което така и не вижда бял свят

Това е проект за 47-метрова предавателна кула с главен инвеститор Джон Морган. Скелетната конструкция е направена от дърво, 50 t желязо и стомана и над 50 000 болта. Уникална по същество, тя създава много инженерни проблеми, като високия център на тежестта, поради масивното медно кълбо на върха ѝ. Тесла смятал, че самата Земя има резонансна честота, чрез която може да се предава електроенергия, под формата на гигантска носеща вълна. За тази цел, кулата също е снабдена с обширни подземни помещения и комуникации. Разходите за строителството са били неимоверни, да не говорим за трудностите по намиране на строителна компания, която да е способна да осъществи проекта.

Вътре в самата кула се намирало квадратно помещение, разделено на четири сектора – кантората на Тесла, неговата работилница и две по-големи зони, оборудвани с два парни котела с мощност около 225 kW. Около тях е имало два водни резервоара, всеки с вместимост от 60 566.55 l. Генерираната пара е задвижвала двигателите на електрогенератора. До котлите се намирал двигател „Уестингхаус“ с мощност близо 300 kW и с помощта на 35 kW система се задействала динамомашина. Енергията за станцията е била снабдявана от четири големи резервоара за трансформаторно масло, високи около 2 m, в които са се съхранявали трансформатори със специална конструкция. В пети резервоар се е съхранявал електрогенератор, конструиран от Тесла през 1895 г., който според изобретателя е бил способен да предаде съобщения през целия Атлантически океан. В електрически кондензатори се е съхранявала енергията, която трябвало да бъде предавана по целия свят. В подземната част на кулата, специални апарати са достигали до 90 m в Земните недра посредством 16 метални тръби. По тях токът е трябвало да достигне земята.

Предназначението на кулата е било да предава информация, електричество и светлина по едно и също време. Енергията е трябвало да се предава чрез високите слоеве на атмосферата, както и по земната кора, достигайки директно в приемни устройства, както и в електродвигатели. Теоретично кулата е била приложима за: осветяване на морски пътища, подаване на сигнали към градския транспорт, наблюдение и контрол върху климатичните условия, дори предаване на междупланетни съобщения. Енергията е можело да се предава чрез антени, поставени на голяма височина и „бобини на Тесла“, разположени между тях.

В неговия патент за безжично предаване на енергия е описан детайлно огромен прототип на предавателно устройство трансформатор с напрежение 50 000 V. Великите му планове обаче пропадат, когато италианският инженер Гулиелмо Маркони пръв успява на направи радио трансмисия над Атлантическия океан с много по-евтина апаратура. Тъй като това е бил основният интерес на инвеститорите, те се оттеглят от проекта. Тесла апелира към Морган да инвестира, за да се осъществят идеите му за предаване на електроенергия, но той отхвърля молбата му и кулата бива изоставена и срината за скрап през 1917 г.

Любопитно: „Бобината на Тесла“

В предходните редове тя беше многократно спомената, без ясна дефиниция за устройството ѝ и принципа ѝ на работа. Ето защо сега ще я разгледаме малко по-обстойно.

Това е едно от най-важните изобретения на Никола Тесла, създадено през 1891 г. и използвано за реализацията на множество от новаторските му идеи. По същество представлява високочестотен трансформатор, способен да създава много високо напрежение при нисък ток. Най-популярният му вариант включва: трансформатор, кондензатор, искрова междина, основна намотка, второстепенна намотка и разрядна сфера.

Принципът на работа на „бобината на Тесла“ е следният: Трансформаторът получава заряд от около 100 V от външен източник и го увеличава до 50 000 V или повече. Кондензаторът съхранява напрежението, докато достигне своя лимит, тогава искровата междина излъчва цялата натрупана енергия в един масивен изблик, преминаващ към основната намотка, която често е изградена от широк меден проводник, генерирайки мощно магнитно поле. Токът продължава към повишаващия трансформатор, който чрез ефектите на магнитното поле създава огромни напрежения. В този момент електричеството тече към разрядната сфера, която излъчва тока като поток или дъга от искри.

Източник на информация: БГ Наука, nationalmaglab.org

Източник на снимковия материал: ©Engineer.BG via Canva.com