За няколко интересни учени и изобретатели в областта на безжичните комуникации

(откъси)

Никола Тесла (Nikola Tesla)

            Странният гений Никола Тесла, казват, има над 700 патента. Всъщност някои източници говорят за не повече от 420 - 430. Но и това е огромно число. Един автор дори пише – „той е най-великият изобретател след Архимед”. Само американските му патенти са 112. А много идеи са подарени на  света, без патенти. Той счита, че откритото и изобретеното трябва да е достояние на всички и че не може да патентова всичките си идеи. Затова ги излага в списания, статии, лекции и демонстрации. И едновременно е готов с години да се бори, за да докаже приоритет за нещата, които е   първи е изобретил или предложил като схемотехническо решение, както бихме се изразили сега. Например за приоритета на принципите и методите за безжично предаване на електрическа енергия и информация, включително с високочестотни и резонансни системи и многогодишните му борби с Маркони по този повод. 

            Могъл е да бъде невероятно богат човек. Отишъл в Северна Америка с няколко цента – казват 4 – изобретил е истинските индустриални променливотоков генератор и двигател, съвременните системи за предаване и разпределение на електроенергия  – основата на целия съвременен живот на човечеството, високочестотния резонансен трансформатор, известен като „трансформатор на Тесла”, много високочестотни системи, включително за безжично предаване на електромагнитна енергия, специална  турбина, радиоуправление на плаващи съдове, предшествениците на луминесцентното осветление, някои от видовете електрическо запалване на автомобилите (което е изобретено от Лодж, а развито като индустрия от двама от синовете му)  и още, и още, и още – може би до повече от 700, постигнал триумфи, преживял падения,  и накрая е починал в дългове, дори по-беден, отколкото когато идва в Америка. 

           Този човек е имал смелостта да се противопостави безапелационно на Едисон. Да критикува теориите и обясненията на Айнщайн, Херц, Лоренц. Заявил е на  Уестингхауз, че го освобождава от договора да му плаща определена сума за всяка произведена единица електроенергия. Последното е твърде интересно и макар че няма пряка връзка с разглежданото в тази книга, е необходимо да се разкаже. Иначе трудно може да се разбере какъв е бил човекът Тесла. С проницателен, дори пронизващ поглед,  висок и  слаб, представителен, особняк, екстравагантен учен, инженер с успехи в много области на техниката, обявен за луд фантазьор, със съществен принос за  нашия съвременен живот, язвителен и жлъчен към техническите си  опоненти, знаещ, че е гений, той извършва нещо, за което вестниците са писали, че е безумно, налудничаво, дори глупаво.

          Те са се възхищавали, но не са могли да разберат. Никола Тесла. Странният самотен гений, на чиито изобретения дължим много повече, отколкото на кой да е друг изобретател в съвременността. Както един автор казва „той изобрети 20 век”. Едисон[i] и сътрудниците му, разбрали че не могат да се преборят с честни средства с Уестингхауз и неговия мощен бизнес, развит с помощта на техническите постижения в областта на променливите токове на Тесла, използват финансовите колебания в бизнеса,  интриги и слухове и довеждат до сериозни финансови затруднения империята на Джордж Уестингхауз. За това „заслуга” има и бясната конкуренция на финансовия магнат Морган, който е заложил на погрешните идеи на Едисон относно използването само на  постоянни токове.

         Уестингхауз се среща с Тесла и му излага същността на нещата, недобрите перспективи, а и възможността за пълен фалит. Тесла заявява, че Уестингхауз е негов най-близък приятел, че той е единственият човек, който е повярвал безапелационно в променливите токове, че му е подал ръка в трудно време (това е през 1885 г; в предните две години Тесла се препитава с физическа работа, след като е напуснал Едисон, заради нечестността му). И след това пита дали, ако скъса двете части на договора – тази на Уестингхауз и своята – това би помогнало. Прави го без колебание. Златният договор, който го е потапял в баснословно богатство. Но това е Тесла. Благороден и язвителен, добряк и фанатик във вярванията си, огромна ерудиция и странни, дори плашещи навици, като например безпределна омраза към женски обици. И всичко описано дотук  не пречи в по-късни години да бъде съден точно от корпорацията на Уестингхаус. И да работи с Морган!  Всъщност през част от годините той е бил достатъчно добре финансово. Но парите са му били нужни само за живот. И може би по-важно – за да реализира своите идеи, опити, мисли, изобретения. Най-важното в дългия му, осмислен, интензивен и толкова плодотворен живот.

         Да, той е бил фантазьор – иначе нямаше да имаме и да използваме и до ден днешен неговите изобретения. Но и прекалено много фантасмагории има написани за този човек. Затова тук ще се задоволим с реални неща.

        След тези пространни  начални думи – дължим много, твърде много на Тесла –нека видим това, което е най-съществено и интересно в неговите работи по темата за радиото.

        Опитите по предаване на електрическа енергия през Земята и чертежите в изнесените лекции през 1893 г в Института (Колежа) Франклин и Асоциацията по електрическо осветление са много  интересни за нашето разглеждане. Изхождайки от някои тези, които и сега не са общоприети, а именно че безжичното предаване на енергия е възможно, без големи загуби и на големи разстояния, при тогавашното ниво на техниката, той успява да приложи принципите, които ще бъдат изложени накратко по-долу и да предаде определено количество енергия безжично на разстояние. Ключова е думата „безжично”.

        Нека да разгледаме една  от постановките: Алтернаторът е източникът, който подава енергия в система, която всъщност е резонансна. В действителност индуктивността на вторичната намотка на предавателната страна и „повдигнатият капацитет”, заедно с другите капацитивни съставни (внесени, на земята, собствения на намотката) формират трептящ кръг. Ако той има собствена резонансна честота, равна на честотата на алтернатора (променливотоковия генератор), а имайки предвид блестящото образование и огромни познания на Тесла е ясно, че той е съблюдавал правилата за съгласуване на съпротивленията, ще се създадат условия за предаване на максимално възможната енергия от източника (алтернатора) в товара (активното съпротивление на настроения в резонанс трептящ кръг и съпротивлението на излъчване на антената). Тази енергия  (или части от нея) се предава по безжичен път на приемната страна. Приемникът отново е трептящ кръг, настроен на същата честота.

         Всъщност дотук нищо ново и твърде елементарно. Само че за нашите сегашни знания и разбирания. И при условие, че говорим само за предаване чрез електромагнитни вълни, или както по него време са наричани „Херцови вълни”. А тогава за пръв път опитът и начинът на обяснения са представени пред публика на лекция в споменатия колеж през 1893[ii]. Тесла освен това твърди, че е работил по отделните компоненти и усъвършенстването им през двете предни години. Кое е интересното? Очевидно три неща. Първо, че това е предаване на електромагнитна енергия на разстояние, без жици, което би могло да се използва и за безжично предаване на информация. Второ, че това се обявява през 1893 г., т.е. една година преди опитите на Лодж и две години преди тези на Маркони и Попов. И трето – много важно – има реализация на предавател, осъществен с генератор на високочестотни трептения, настроена на същата честота резонансна верига, антена, свързана с този резонансен кръг, има и реализация на приемник на високочестотни трептения, реализиран със същата схема. С други думи, нещо подобно на опитите на Херц. Но очевидно по-различно решение, и най-важното – по-ефикасно. По-различно защото тук се използва земята като част от системата, има и разделяне на генератора от резонансната система – нещо от много голямо значение и принципна важност. Всъщност тук започват първите наченки на т.н. „четириконтурна схема”, за която ще се говори много по-нататък .

          И така – по какво се различават съвременните безжични системи от всякакъв вид в най-фундаменталните си принципи си от описаната? Май по нищо. И не са ли много, ама много подобни принципите, използвани от Маркони и другите изобретатели при развитието на безжичната телеграфия? Да, точно така. Тези принципи са идентични, и схемните решения са практически същите.  И още – това безжично предаване на електромагнитна енергия не е на кондуктивен принцип, т.е. разчитащо на токовете на проводимостта. Опити с използване на проводимостта на земята или на водата са правени твърде много, но с променлив успех. Макар че Тесла го е отричал като факт, схемата, която той използва,  в действителност реализира предаване на енергия чрез електромагнитна вълна, а не само чрез проводимостта на земята. Или по-точно неговата схема реализира предаване на енергия и чрез електромагнитна вълна, и чрез настройка в резонанс на други системи, например резонансите на земята и предизвикване на съответни високочестотни токове[iii].  Точно поради своите убеждения, той е считал, че Херц обяснява опитите си погрешно. Винаги е твърдял и записвал в исканията за патенти, че предаването на енергия чрез неговия метод може да е с изключително голяма ефективност, но ако някой иска може да използва и електромагнитни вълни, само че тогава ефективността рязко намалява. Той настоява, че методът на безжично предаване на енергия, който използва е принципно различен от този на Херц и затова неговата система е много по-ефикасна. Това не е съвсем точно, разбира се.

           Целта на книгата не е разглеждане на теориите на Тесла или критиките му на другите теории – това изисква няколко книги[iv]. Освен това добре известен факт е, че огромна част от документацията на изобретателя е била засекретена веднага след смъртта му през 1943 г., а може би част от нея все още е засекретена. Ако е така, това вероятно не дава всички възможности на много сериозни изследователи (вж. по-долу) на Тесла и наследството му да оценят напълно адекватно значението, което той би могъл да има даже за сегашната наука.Трябва все пак да се посочи, че след 80-те години на 20 в. има огромно количество изследвания, книги, статии и техническо възпроизвеждане на решенията на Тесла.

            Никола Милутин[ович] Тесла е роден на 10 юли, 1856 в Смилян, област Лика, Хърватия. Тогава това е част от Австро-Унгария. Учи физика, математика и електроинженерство в политехниката в Грац, Австрия. Завършва Университета в Прага (това е спорно). От 1884 година до края на живота си работи и живее в САЩ. Получава американско гражданство през 1891. Един от най-великите изобретатели на всички времена. С пълно основание и без пресилване за него можем да кажем, че е Да Винчи на 19/20 век. Този универсален ум и  изобретател с безграничен обхват на своята фантазия ни остави откритието на  въртящото магнитно поле, изобретенията си, които днес използваме във всяка секунда от живота си. Това са и споменатите по-горе променливотокови машини – генератори и двигатели, и многофазните системи за генериране, предаване и разпределение на електрическа енергия, и много опити по безжичното предаване на енергия, и много схеми от радиото, и радиоуправление на плаващи съдове, и логически електрически схеми, и осветителни тела, включително флуоресцентни,   и  специална твърде ефективна турбина, и вид хеликоптер и, ....наистина не е възможно само да се изброят областите, в които е работил. И има ли нужда, уважаеми читателю?  Той заема с величие неоспоримото си място в Събранието на великите наред с Архимед, Айнщайн, Максуел, Леонардо Да Винчи... Този човек е един от най-заслужаващите Нобеловата награда за физика. Най-малко за откритието на въртящите магнитни полета. И за всичко останало. „Ню Йорк Таймс”  обявява, че може да я сподели  с Едисон за 1915 г. Никой от двамата не я получава. Остава неясно защо[v]. 

                На 5 януари 1943 година камериерката в Hotel New Yorker го вижда за последен път. Намират го мъртъв на 8 януари. Предполага се, че е починал вследствие мозъчен удар предния ден, т.е. на 7 януари 1943 г. на 86 години.

[i] Авторът няма ни най-малко намерение да пренебрегва изключителните заслуги на изобретателя Томас Едисон и много от неговите превъзходни изобретения. Но същевременно е убеден, че трябва да се посочва обективно истината, каквато той счита, че е.

[ii] През 1891 г. Тесла прави много демонстрации на машини (генератори) за променлив ток с висока честота и за голям ток. Тези генератори са източници на високочестотна енергия за последващите, настроени в резонанс вериги . При първата демонстрация на 20 май, 1891 пред членовете на Американския институт на инженерите по електротехника в Колежа на Колумбия, това е алтернатор с честота 10 kHz, мощност 10 kW. С други думи той много преди следващите учени и експериментатори е готов с източник на високочестотна енергия.Този източник е познатият ни от по – късни години високочестотен електромашинен генератор, използван в много безжични телеграфни станции (радиостанции).

[iii]   Темата за земните резонанси и използването им, не е обект на тази работа, поради сложността и отдалечеността и от предмета на книгата и тук се споменава само защото самият Тесла я е засегнал в много свои патенти и статии.

[iv] Вж. например отличнaтa работа  на Andre Wasser във  http://www.aw-verlag.ch/Documents/NikolaTeslasWirelessSystems01.pdf

[v] Вж. “Nikola Tesla The Genius Who Lit the World”  от Dr. Ljubo Vujovic  в страницата Http://www.teslasociety.com

Ако е интересно, ще последва продължение... :) !

(c) Bezzhichen (Безжичен), 2005 - 2011