10 лучших изобретений Николы Теслы

Умерший в 1943 году без гроша в кармане и почти забытый, необыкновенный Никола Тесла теперь занимает постоянное место в зале славы изобретателей. Родившийся в Сербии в 1856 году, эксцентричный и дальновидный Тесла является автором некоторых из наиболее значимых изобретений в современной истории. Как отмечается в книге “Тесла: Изобретатель современности”, такие предприниматели, как Элон Маск и основатель Google Ларри Пейдж, считают Теслу народным героем, а также отцом электричества, радио и роботов. Его имя стало синонимом инноваций и гениальности. Помимо аэропорта в Белграде и компании Маска по производству электромобилей, отмечает Business Standard, единицы измерения в МРТ-сканерах носят имя Теслы, а изобретенная им в 1891 году катушка, которая используется до сих пор, называется катушкой Теслы.

Неудивительно, что история изобретений Теслы столь же сложна, как и сам человек. Приписывание изобретений может быть непростым делом, поскольку обычно несколько изобретателей одновременно работают над схожими идеями. Тесла, который иммигрировал в Америку в 28 лет, имел сотни патентов, но его карьера была подорвана, когда пожар в его нью-йоркской лаборатории уничтожил большую часть его исследований, что вынудило его подавать патенты с опозданием или изменять их заявки. Финансовые неудачи также мешали ему завершать проекты. В результате в некоторых случаях другие изобретатели получали заслугу за изобретения и открытия, которые Тесла завершил первым. Однако недавние исторические исследования привели к переоценке Николы Теслы и его изобретений.

Фосфоресцентные лампы

Как отмечается в книге “Тесла: Изобретатель современности”, в 1893 году на Колумбийской выставке в Чикаго миру был представлен изобретатель Никола Тесла в захватывающей манере. Наряду с потрясающей демонстрацией его самого известного изобретения – электричества переменного тока – была представлена более скромная разработка Теслы – фосфоресцентные лампы. На выставке были представлены светящиеся фосфоресцирующие трубки, скрученные в различные слова и формы. На одной из них было написано “Добро пожаловать, электрики”, а другие отдавали дань уважения легендарным ученым Майклу Фарадею и Бенджамину Франклину. Тесла даже включил излучающий свет возглас своего любимого сербского поэта Змая Йована.

В ходе своих исследований, как сообщает PBS, Тесла обнаружил, что, хотя наэлектризованные фосфоресцирующие вещества медленно излучают свет по сравнению с флуоресцирующими, они дольше светятся после выключения сока. Чтобы проверить этот принцип в своей лаборатории, Тесла построил наэлектризованные поля из фосфоресцирующих трубок, которые после выключения продолжали излучать призрачный зеленый свет, казалось бы, сами по себе. Для Колумбийской выставки Тесла дополнил свое изобретение, придав стеклянным трубкам форму, создав тип вывесок, которые впоследствии стали ассоциироваться с неоном.

Хотя многие источники считают Теслу изобретателем неоновых ламп, его фосфоресцентные лампы не содержали неонового газа, который, согласно данным BBVA OpenMind, был открыт только в 1898 году; первая неоновая лампа появилась только на Парижском автосалоне в 1910 году. Однако Тесла заслуживает похвалы как изобретатель первой практической фосфоресцентной лампы.

Безлопастная турбина

Как объясняется в книге “Как работают вещи”, для создания механической энергии двигателям требуется жидкость, которая будет течь под действием приложенного напряжения. В двигателях начала 20-го века нагрузка на жидкость создавалась либо поршнями, либо лопастными турбинами. Поршневые двигатели были сложными, тяжелыми и неэффективными, а лопастные турбины имели мало движущихся частей, но лопасти требовали тщательной установки и были склонны ломаться и трескаться. Никола Тесла, по сути, вдохновился на создание своей безлопастной турбины после того, как увидел кучи сломанных лопастей, сброшенных с оборудованного турбинами океанского лайнера.

Изобретение Теслы состояло из проектов трех отдельных компонентов – жидкостной движущей силы, турбины и клапанной трубы, – которые при объединении давали высокоэффективную безлопастную турбину. В заявке на патент 1913 года Тесла заявил, что его турбина позволит преодолеть недостатки лопастной турбины за счет “движения жидкости по естественным путям или линиям потока наименьшего сопротивления”. Для достижения этих линий потока, как он отметил в интервью New York Herald в 1911 году, все, что было необходимо, это “несколько дисков, установленных на валу, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга и закрытых кожухом, чтобы жидкость могла входить в одной точке и выходить в другой”.

Конструкция турбины Теслы была проста, но поскольку она использовала центробежную силу, для ее изготовления требовались особо прочные материалы. Поэтому она так и не была запущена в коммерческое использование. Однако сегодня инженеры продолжают экспериментировать с ней в надежде, что ее дальновидная технология может быть использована для повышения энергоэффективности.

Тенеграф

Кто изобрел рентгеновскую пленку? Как отмечается в журнале Wonderful Engineering, хотя Вильгельм Рентген обычно считается автором первого рентгеновского снимка в 1895 году, Никола Тесла проводил аналогичные исследования в том же году. Документация о ранних испытаниях рентгеновских лучей Теслы была утеряна во время пожара в лаборатории, но другие работы показывают, что незадолго до того, как Рентген объявил о своем изобретении в ноябре 1895 года, Тесла, согласно данным Радиологического общества Северной Америки и истории, непреднамеренно сделал первое в США рентгеновское изображение. Используя камеру, оснащенную разработанной им униполярной рентгеновской вакуумной трубкой, Тесла сфотографировал друга и любителя технологий Марка Твена. К его удивлению, вместо портрета Твена он получил изображение, заполненное пятнами и кляксами. Тесла предположил, что его трубка каким-то образом повредила фотопластинку, но на самом деле он получил рентгеновское изображение одного из винтов камеры.

После того как Рентген опубликовал свои результаты, Тесла, соединив точки, сделал рентгеновские снимки, или, как он их назвал, теневые графики, человеческого тела и отправил их Рентгену. Хотя Тесла с готовностью признал Рентгена изобретателем рентгеновской пленки, Рентген признал, что снимки Теслы были более совершенными, чем его собственные. Тесла также опередил Рентгена в понимании медицинского применения рентгеновских лучей, описав, как их можно использовать для обнаружения инородных предметов в теле, а также для выявления заболеваний легких. Кроме того, Тесла раньше других понял потенциальный риск для здоровья, связанный с чрезмерным воздействием рентгеновских лучей, и выступил с публичными предупреждениями.

Гидроэлектрическая энергия

Согласно PBS, в 1893 году, после долгих и спорных поисков, комиссия по Ниагарскому водопаду заключила контракт с компанией Westinghouse Electric и, соответственно, с Николой Теслой на строительство электростанции для использования энергии водопада. Как отмечается в книге “Тесла: Изобретатель современности”, компания Westinghouse обошла конкурентов во многом потому, что Эдвард Дин Адамс, ведущий инженер проекта, и знаменитый британский физик лорд Кельвин, глава комиссии, были поклонниками электрогенератора переменного тока Теслы, основного компонента предложения Westinghouse по строительству электростанции.

Тесла, со своей стороны, давно был очарован Ниагарским водопадом. Будучи маленьким мальчиком в Сербии, Тесла увидел гравюру с изображением водопада в классе и заявил своему учителю, что когда-нибудь он поедет в Америку и построит “большое колесо” для получения энергии воды. Хотя вначале рассматривалась технология малых колес, Адамс в итоге решил отвести воду из реки Ниагара по огромным трубам, которые будут подаваться в ряд турбин, которые, в свою очередь, приведут в действие два гигантских генератора Теслы, работающих на переменном токе.

Строительство электростанции продолжалось три коварных года. Наконец, 6 ноября 1896 года на Ниагарском водопаде был переключен рубильник, и в 22 милях от него в Буффало зажглись трамваи и фонари. Вскоре Ниагарская электростанция освещала Нью-Йорк, расположенный в 400 милях. Гидроэлектрогенераторы Теслы стали центром первой в мире электростанции, и в честь него были установлены статуи по обе стороны водопада.

Увеличивающий излучатель

Для человека, родившегося во время бушующей грозы, не должно быть сюрпризом, что Никола Тесла был одержим силой земных разрядов. Как подробно описано на Портале электротехники, после изобретения революционной катушки Тесла мечтал использовать увеличительные передатчики для создания беспроводной системы электроснабжения, которая обеспечила бы мир бесплатной энергией. В то время как катушка Тесла была разработана для разряда энергии в Землю, “увеличительный передатчик настраивался на естественный резонансный контур Земли для создания стоячих волн электрической энергии, которые можно было использовать с помощью настроенной приемной цепи”. Конструкция схемы требовала создания “ретрансляционных станций” по всему миру, поскольку “сила сигнала обратно пропорциональна расстоянию от передатчика”.

Для осуществления своей мечты о свободной энергии, согласно данным Министерства энергетики США, Тесла построил лабораторию в Шорхэме, Лонг-Айленд, в 1901 году при финансовой поддержке Дж. Пьерпонта Моргана. В лаборатории он построил две медные 185-футовые башни, получившие название башни Уорденклиффа, способные выпускать 130-футовые молнии. Согласно данным Научного центра Теслы, с помощью резонанса токи передавались от одной башни к другой, пока молния не сверкала и не разряжала энергию через провод, прикрепленный к башне.

Хотя его увеличительный передатчик успешно передавал энергию на расстояние в километр, предполагаемая стоимость строительства глобальной сети ретрансляторов обрекла эту технологию на процветание. Тем не менее, современные беспроводные электрические зарядные устройства обязаны своим существованием науке Теслы, созданной в начале века.

Радиоуправляемый катер

В 1898 году во время Электрической выставки в Мэдисон Сквер Гарден Никола Тесла представил демонстрацию своего последнего изобретения – телеавтомата. Как отмечает PBS, Тесла использовал радиосигналы, передаваемые через работающее от батареи устройство дистанционного управления – небольшую коробку с рычагами на боку – для управления игрушечной лодкой. Согласно книге “Тесла: Изобретатель современности”, изобретатель представлял себе телеавтоматику как способ управления электромеханическими устройствами без проводов и на расстоянии.

В Саду, под восторженные взгляды ученых, инвесторов и широкой публики, Тесла запустил свою маленькую лодку в небольшой бассейн, используя пульт дистанционного управления, чтобы маневрировать ею вперед-назад и танцевать в воде. Тесла даже “спросил” его, что такое кубический корень из 64, и в ответ лодка четыре раза мигнула огнями. Некоторые ошеломленные зрители обвинили Теслу в использовании магии или телепатии для управления лодкой, а Тесла позже написал, что его телеавтомат произвел “такую сенсацию, какую не производило ни одно мое изобретение”.

Хотя в то время изобретение не использовалось, даже военными, его технология позже была использована в беспилотниках и телевизионных пультах и сыграла важную роль в развитии робототехники. На вопрос репортера о возможном применении телеавтомата изобретатель пророчески заявил: “Вы видите там первого из расы роботов, механических людей, которые будут выполнять тяжелую работу человеческой расы”.

Асинхронный двигатель

Как построить асинхронный двигатель: Во-первых, постройте статор, используя кольцо электромагнитов, сложенных вместе для создания вращающегося магнитного поля. Во-вторых, постройте ротор из металлической оси, колеса хомяка и других металлических деталей, способных проводить электричество. В-третьих, поместите ротор внутрь статора и наслаждайтесь своим асинхронным двигателем!

Когда эти простые двигатели переменного тока были представлены миру в 1888 году, они произвели фурор в машиностроении. Согласно PBS, ценность асинхронных двигателей заключается в их способности работать “без каких-либо движущихся электрических контактов и без предварительного преобразования переменного тока” в постоянный. Однако, как и в случае с тенеграфом, заслуга асинхронного двигателя является предметом многочисленных споров. Некоторые считают, что Никола Тесла является истинным изобретателем, в то время как другие приписывают эту честь итальянскому ученому Галилео Феррарису.

Как отмечается в статье “Полифазные электрические токи и двигатели переменного тока”, Феррарис впервые задумал идею индукционного двигателя в 1885 году и впервые опубликовал свои результаты в марте 1888 года. Тесла, согласно статье “Тесла: Изобретатель современности”, пришел к своей концепции асинхронного двигателя в 1882 году, еще живя в Будапеште. Однако, согласно данным World History Project, он представил свой первый проект только в мае 1888 года, через два месяца после Феррариса. После ряда патентных судебных разбирательств Тесла был официально признан изобретателем асинхронного двигателя в 1905 году. Сегодня асинхронные двигатели продолжают питать многие наши бытовые приборы.

Радио

Кто создал радиозвезду? Тесла! Как отмечается в Live Science, радио, телевидение и мобильная телефонная связь происходит от радиоволн, которые возникают как электромагнитное излучение. Радиоволны измеряются частотой, с которой они проходят через фиксированное место, и когда они передаются на приемник, они преобразуются в “механические колебания в динамике, создавая звуковые волны”. По данным PBS, в начале 1890-х годов Никола Тесла, используя свое новое изобретение – катушку, обнаружил, что может посылать и принимать радиосигналы, настроенные в резонанс на одну и ту же частоту, потому что “когда катушка настроена на сигнал определенной частоты, она буквально увеличивает входящую электрическую энергию за счет резонансного действия”. Сент-Луис сообщает, что Тесла впервые публично продемонстрировал простую версию своего изобретения на съезде Национальной ассоциации электрического освещения в 1893 году в Сент-Луисе. К началу 1895 года он готовился отправить свои радиоволны на расстояние 50 миль в Вест-Пойнт, штат Нью-Йорк.

К сожалению, перед демонстрацией в Вест-Пойнте проект радиоприемника Теслы был уничтожен во время пожара в той же лаборатории, где сгорели его планы теневой графики, что задержало подачу заявки на патент. Тесла и хорошо связанный итальянский изобретатель Гульельмо Маркони, который получил первый патент на беспроводную телеграфию в Англии в 1896 году, затем начали долгую борьбу за патентные права в США. Хотя конструкция радиоприемника Маркони фактически включала осциллятор, разработанный Теслой, Маркони одержал победу в патентном суде в 1904 году. Однако в 1943 году Верховный суд подтвердил патент Теслы, тем самым посмертно присвоив ему право на изобретение радио.

Катушка Тесла

Катушка Тесла – самое узнаваемое изобретение инженера. Катушка с ее падающими нитями света стала синонимом не только силы науки, но и ее безумия и опасности. Зрелищность ее внешнего вида соответствует важности ее инноваций. Как отмечает Live Science, с изобретением катушки в 1891 году электричество впервые стало передаваться без проводов. Радиоантенны и телеграфы были первыми устройствами, использующими эту технологию, но вскоре последовали и другие применения.

По данным PBS, каждый из отдельных компонентов катушки был известен в то время, но способ, которым Никола Тесла изменил и объединил их, стал революционным. Базовая катушка Тесла “включает в себя источник питания, большой конденсатор, саму катушку и регулируемые электроды с искровым промежутком”. При включении катушка Тесла превращает низковольтное, низкочастотное электричество в высоковольтное, высокочастотное. Никаких проводов.

Согласно книге “Тесла: Изобретатель современности”, в течение многих лет Тесла запатентовал 50 различных версий катушки, разных форм и размеров, и использовал ее вариации в других многочисленных изобретениях. Самая большая катушка, по данным PBS, построенная в его лаборатории в Колорадо-Спрингс в 1899 году, была 52 фута в поперечнике. Броскость катушки, которую он с удовольствием демонстрировал на съездах и лекциях, вызвала широкую огласку и способствовала тому, что Тесла в возрасте 33 лет стал одним из самых обсуждаемых изобретателей того времени.

Электрическая система переменного тока

Изобретение Николой Теслой электрической системы переменного тока, несомненно, было самым значительным его изобретением, как с точки зрения социального влияния, так и с точки зрения научного прогресса. Согласно Britannica, переменный ток – это “поток электрического заряда, который периодически меняется на противоположный”. Впервые открытое английским ученым Майклом Фарадеем, переменное электричество, если его использовать, может передавать “энергию на большие расстояния без больших потерь энергии из-за сопротивления”.

Как отмечает PBS, когда Тесла приехал в Нью-Йорк в 1884 году, лампы накаливания, питаемые от электростанции Томаса Эдисона, использовались уже несколько лет. Станция использовала постоянный ток, который оказался неэффективным и опасным. Молодой Тесла устроился на работу к Эдисону, своему кумиру, и предположил, что разрабатываемый им двигатель переменного тока может быть более безопасным и эффективным вариантом, чем постоянный ток. Эдисон отказался от этой идеи, и после разногласий по поводу денег Тесла ушел из компании Эдисона.

Позже, получив деньги от различных спонсоров, Тесла реализовал свою мечту о создании переменного тока, и в 1887 году он оформил семь патентов на полифазные двигатели переменного тока и передачу энергии. Эти достижения привлекли к нему внимание конкурента Эдисона, Джорджа Вестингауза, который нанял Теслу для разработки новой формы передачи электроэнергии на большие расстояния. В этот момент началась “война токов”, как ее стали называть. Используя рекламные трюки и судебные иски, Эдисон в течение многих лет нападал на Вестингауза и переменный ток. В конце концов, переменный ток стал предпочтительным методом передачи электроэнергии, и по сей день используется по всему миру.

Лучшие альтернативы Теслы

Как отмечается в статье “Тесла: Изобретатель современности”, Никола Тесла был гением с эйдетической памятью, но он также страдал от депрессии и навязчивых полетов фантазии. Проживая по несколько часов сна за ночь, он не переставал думать о том, как улучшить мир, и подавал заявки на патенты до 60 лет. Хотя его лучшие изобретения были преобразующими, не все его идеи были практичными или даже технологически возможными.

Среди проблемных изобретений Теслы, согласно истории, была “машина землетрясений” – вибрирующий механический осциллятор с паровым двигателем, который он построил в качестве генератора электроэнергии. Устройство оказалось настолько мощным, что заставило здание его лаборатории трещать и трястись, и Тесла быстро отказался от проекта. Его “мыслекамера” была, вероятно, самой причудливой идеей. Убежденный в том, что “определенный образ, сформированный в мыслях, должен рефлекторно вызвать соответствующее изображение на сетчатке глаза”, Тесла предположил, что можно изобрести “подходящий аппарат” для проецирования образов мыслей.

Тесла также разработал планы беспроводного устройства, которое могло бы взрывать массивные взрывчатые вещества в море и вызывать приливные волны, способные потопить вражеский флот. Однако его самым печально известным военным изобретением был “луч смерти”. Состоящий из частиц ртути, ускоренных в 48 раз быстрее скорости звука в вакуумной камере, луч был настолько интенсивным, что, по утверждению Теслы, мог уничтожать самолеты на расстоянии 250 миль. Хотя Тесла называл его “лучом мира” и пытался продать его в качестве средства сдерживания войны, ни одна страна, кроме Советского Союза, не стала его использовать.