Лаборатория изобретателя Николы Теслы в Колорадо-Спрингс

Согласно карте магнитного поля Земли в Колорадо, лаборатория Теслы располагалась в зоне наибольшей геомагнитной активности

Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс. Начало 1900-х годов

Лаборатория на Хьюстон-стрит не устраивала Теслу по нескольким причинам. Прежде всего, в ней недоставало оборудования, да и места для его размещения было маловато. Ничего не поделать – нашему герою пришлось ограничиться теми средствами, которые ему предоставили Адамс и другие. Пожар вызвал у Теслы нервозную настороженность – он боялся нового пожара и не без оснований, потому что однажды горели соседи снизу, и, кроме того, несколько раз он замечал в лаборатории следы пребывания посторонних лиц – у педантичного человека каждая бумажка и каждый предмет лежат на своем месте в строго определенном порядке, который легко нарушить, но очень сложно восстановить. Незваные гости рылись в бумагах, изучали аппаратуру, а однажды даже украли тетрадь с рабочими записями, но вряд ли смогли в них разобраться, поскольку Тесла писал на сербском, да вдобавок пользовался шифром собственного изобретения. А еще в густонаселенном городе невозможно было проводить масштабные опыты по беспроводной передаче волн, для этого требовалось уединенное место, разумеется, с наличием неподалеку электростанции. И было бы замечательно, если бы в этом месте часто наблюдались грозы с интересовавшими Теслу молниями.

Идеальное без преувеличения место нашлось близ города Колорадо-Спрингс, в семидесяти милях от Денвера. О нем в апреле 1899 года сообщил нашему герою инженер Леонард Куртис, с которым Тесла познакомился в Питсбурге (Куртис работал в патентном отделе компании Вестингауза). И не просто сообщил, но и пообещал содействие в заключении арендного договора и в подключении лаборатории к местной электростанции.

Средства на оборудование новой лаборатории у Теслы имелись – в январе 1899 года он за сто тысяч долларов продал пятьсот акций Tesla Electric Company миллионеру Джону Джейкобу Астору Четвертому, который тоже не был чужд изобретательству и писал фантастические романы, иначе говоря, был передовым человеком. Продажа акций изменила баланс сил внутри компании – Астор стал ее директором, а Эдвард Адамс и другие партнеры покинули ее. Фактически старая компания развалилась, а на ее руинах была создана новая, в деятельности которой ум Теслы объединился с деньгами Астора. Еще одним пайщиком стал мануфактурный концерн «Симпсон энд Кроуфорд», привлеченный возможностью сделать выгодную инвестицию. У Астора была репутация крайне удачливого предпринимателя, да и разработка вакуумных ламп, которые Тесла позиционировал как вечные и потребляющие мало энергии, выглядела многообещающе. Правда, вложились мануфактурщики слабо – дали всего-навсего десять тысяч долларов.

Реорганизация Tesla Electric Company была вызвана необходимостью. Обжегшись на сотрудничестве с Эдисоном и Вестингаузом, Тесла стремился сохранить возможность свободной деятельности, а для этого требовались значительные средства, иначе его компания была бы поглощена какой-нибудь «акулой», вероятнее всего – General Electric. Астор, с точки зрения нашего героя, был идеальным старшим партнером – он разбирался в инженерном деле, но не настолько, чтобы пытаться руководить Теслой. Однако Астор обозначил приоритеты, сказав, что его в первую очередь интересуют вакуумные лампы.

Вообще-то Тесла разворачивал перед новым партнером широчайшую панораму перспектив, начиная с системы беспроводной передачи энергии и заканчивая производством азотной кислоты и азотистых удобрений из воздуха, но практичный Астор жил по принципу «сегодняшняя курица лучше завтрашнего гуся»[58] и при всей своей прогрессивности ставил прибыль выше развития науки.

1899 год стал переломным в жизни нашего героя. Крупные удачи, самые знаменитые изобретения остались в прошлом, впереди ждали грандиозные проекты и не менее грандиозные разочарования. Для лучшего понимания событий нужно обратить внимание на одну важную черту характера Теслы – он был склонен расходовать полученные от партнеров средства не согласно достигнутым договоренностям, а сугубо по своему усмотрению. Разумеется, такая позиция приводила к порче отношений. Примечательно, что переезд в Колорадо-Спрингс состоялся в то время, когда Астор был в Европе. Можно предположить, что он узнал о переезде постфактум, вернувшись в Нью-Йорк в середине июня 1899 года. К тому времени экспериментальная беспроводная станция была уже наполовину построена. Она представляла собой деревянное прямоугольное здание с 60-метровой антенной, высоту которой можно было регулировать (Тесла был первым, кто построил и использовал мачтовую антенну). Главным оборудованием стал мощный высокочастотный трансформатор, он же «катушка Теслы». Свои «катушки» Тесла рассматривал как один из способов передачи энергии без проводов – если установить трансформаторы на расстоянии друг от друга, то они смогут передавать энергию в виде разрядов, искусственных молний. Молнии интересовали Теслу не только как способ передачи энергии, но и как ее дармовой источник. Что такое молния? Электрический разряд в атмосфере, разряд огромной мощности. Дело только за тем, чтобы научиться улавливать эти разряды…

Об объемах энергии молний (в представлении Теслы) можно судить по отрывку из его статьи «Как разрушать смерчи», опубликованной в журнале Everyday Science and Mechanics в декабре 1933 года. «Я многократно имел возможность проверить эту величину [скорость распространения стоячей волны], исследуя взрывы и разряды молний. Идеальный случай представился в Колорадо-Спрингс в июле 1899 года, когда я испытывал свою радиовещательную станцию… Тяжелая туча нависла над горами Пайкс-Пик и вдруг на расстоянии всего десяти километров от меня в вершину горы ударила молния. Я сразу же засек время вспышки и после быстрого подсчета сообщил своим ассистентам, что стоячая волна дойдет через сорок восемь с половиной секунд. Ровно через такой промежуток времени здание потряс удар страшной силы, если бы оно не было бы таким прочным, то его сорвало бы с фундамента. Все окна и дверь на стороне, принявшей на себя удар, были разбиты, также сильно пострадали внутренние помещения. Оценив энергию электрического разряда и его длительность, а также энергию взрыва, я приблизительно рассчитал, что удар был эквивалентен взрыву двенадцати тонн динамита. Несмотря на то, что механические воздействия разрядов молнии уменьшаются пропорционально квадрату расстояния, их можно отчетливо прослеживать в радиусе шестисот миль».

Перед отъездом в Колорадо-Спрингс Тесла устроил рекламную фотосессию для журнала Electrical Review. Эффектные снимки послужили приложением к его статье, посвященной планам на будущее. 18 мая 1899 года Тесла прибыл в Колорадо-Спрингс. С 1 июня 1899 года по 7 января 1900 года он вел дневник (к счастью, не зашифрованный), в котором довольно подробно описывал свои эксперименты. Этот дневник, обнаруженный в архиве Теслы после его смерти, впервые был издан в Белграде в 1976 году, к стодвадцатилетней годовщине со дня рождения нашего героя[59].

Дневниковые записи дают представление о том, как Тесла распределял свое рабочее время. Львиная доля его (около шестидесяти процентов) была отдана беспроводной передаче энергии, а остальные сорок процентов распределялись между анализом принятых сигналов и изобретательской деятельностью, итогом которой стали семь патентных заявок.

3 июля 1899 года Никола Тесла открыл существование так называемых «стоячих волн». «Я никогда не забуду этот день, в который я получил первое бесспорное экспериментальное доказательство факта, имеющего огромное значение для прогресса, – писал он спустя пять лет в статье “Беспроводная передача электрической энергии”. – В тот день на западе собрались в плотную массу мощно заряженные тучи и к вечеру разразилась яростная гроза, которая оставила бо́льшую часть своей энергии в горах и с огромной скоростью пронеслась над равниной. Мощные и длительные разряды рождались практически через регулярные интервалы… Я мог быстро управлять своими приборами и был хорошо подготовлен. Самописец был хорошо отрегулирован, и по мере удаления грозы его показания становились все слабее и слабее, пока не прекратились совсем. Я продолжал наблюдение… Вскоре его показания возобновились, стали нарастать до определенного значения, а затем постепенно уменьшались до тех пор, пока не прекратились совсем. Так повторялось многократно, через регулярные промежутки времени, до тех пор, пока гроза, двигавшаяся… практически с постоянной скоростью, не отошла на расстояние около трехсот километров. Но и тогда эти необычные явления не прекратились, а продолжали проявляться с неослабевающей силой. Позже аналогичные результаты получил во время наблюдений мой ассистент мистер Фриц Ловенштейн, а вскоре представилось еще несколько превосходных возможностей, которые убедительно и наглядно выявили истинную природу столь удивительного явления. Не оставалось никаких сомнений в том, что я наблюдал стоячие волны… Сколь бы невероятным это ни выглядело, наша планета, несмотря на ее колоссальный объем, вела себя подобно проводнику ограниченного размера. Огромное значение этого явления для передачи энергии с помощью моей системы открылось мне с предельной ясностью. Появилась возможность не только посылать на любое расстояние без проводов телеграфные сообщения, о чем я давно уже думал, но и… передавать энергию в неограниченных количествах на любое расстояние практически без потерь… Я энергично начал разработку усиливающего передатчика».

В дневниковой записи от 4 июля 1899 года ход логических рассуждений отражен более подробно. «Чем могут быть такие стоячие волны, как не отраженными, и от чего они могут отражаться, если только не от точки своего зарождения?.. Опыты убедили меня в том, что при определенных условиях ток приобретает способность проходить сквозь весь земной шар, достигая противолежащей точки, и возвращаться к исходной точке, при этом не теряя в силе… Стоячие волны можно генерировать при помощи осциллятора».

Генерирование стоячих волн и общие представления об их применении легли в основу одной из семи патентных заявок того периода.

Из дневниковой записи от 2 января 1900 года, посвященной испытаниям новой «катушки», которую Тесла называл «экстра-катушкой» и отмечал ее «ошеломляющее действие»: «Доказано, что… проблема создания беспроводной связи с любой точкой земного шара, вне зависимости от расстояния, подошла вплотную к своему решению. Существование стоячих волн… свидетельствует о возможности осуществления этого проекта».

Впервые наличие стоячих электромагнитных волн между поверхностью Земли и ионосферой[60] было предсказано ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом в 1893 году. Если говорить простыми словами, то стоячая волна подобна колебанию гитарной струны, закрепленной с обоих концов. Колебание закрепленной струны никуда не распространяется, оно словно бы «стоит» на месте, чередуя максимумы и минимумы амплитуды[61].

К стоячим волнам мы еще вернемся в следующей главе, а пока давайте рассмотрим другие результаты колорадского периода.

Прибыв в Колорадо-Спрингс, Тесла сделал ряд громких, многообещающих заявлений, среди которых было и такое: «С помощью своего беспроводного телеграфного осциллятора я получу возможность общаться с марсианами, если они смогут принять мое сообщение». Собственно, ничего сенсационного в этом заявлении не было – Тесла просто хотел подчеркнуть безграничные возможности беспроводной связи. В то время многие люди верили в возможность существования жизни на других планетах Солнечной системы, в том числе и на Марсе. Об этом писали и в желтой прессе, и в серьезных научных журналах. Тесла считал, что «на современном уровне развития науки не может существовать непреодолимых препятствий для создания машины, способной передать сообщение на Марс, точно так же как не может существовать и существенных трудностей в фиксации сигналов, передаваемых обитателями этой планеты, если они окажутся квалифицированными электротехниками»[62].

Тесла утверждал, что его разработки позволят передавать сигналы на другие планеты, например, на Марс – при затратах энергии, не превышающих две тысячи лошадиных сил.