Nikola Tesla: Harnessing the storm
150 years ago this July, a scientist was born in the Balkans at the stroke of midnight during a thunderstorm. He ended his career working on a “death ray.” Who was he?
In answer to the question above, it was not a character from an old horror movie, but Nikola Tesla who was as lightning cracked the sky at the stroke of midnight on 9 July 1856, in what is now Croatia. And although at the end of his career he was working on “death rays,” Tesla was also a genius who contributed greatly to the creation of the modern world.
Nikola Tesla’s vision of the future
Nikola Tesla (1856–1943) was the son of a priest in the Serbian Orthodox Church. He became a US citizen in 1891 and lived most of his life in New York.
Alternative power
After moving to the United States in 1884, Tesla at first worked for Thomas Edison. They were opposites in outlook, and Tesla eventually resigned. One of their disagreements concerned the best type of electric current to power modern inventions. Tesla saw the advantages of alternating current (AC), rather than Edison’s favoured direct current (DC). Tesla went on to use AC in the world’s first electric induction motor, which he patented in 1888. But it was the wireless use of electromagnetic waves that truly interested him.
Radiating energy
A focus of Tesla’s work was investigating how to achieve very high electrical voltages and frequencies. In 1891, he patented an alternator for creating current at some 10 000 Hz. This apparatus was also one of the first to reliably produce long wave radio frequencies. In 1892, Tesla demonstrated in London a device that transmitted radio signals. The technology was primarily aimed at transmitting electrical energy without wires, but Tesla noted that another possible application was for sending information wirelessly. The following year, he gave similar demonstrations in the United States. And in 1897, Tesla filed a patent in the United States for a System of Transmission of Electrical Energy. In it he stated that “the apparatus which I have shown will obviously have many other valuable uses — as, for instance, when it is desired to transmit intelligible messages to great distances.” And despite a gap from 1904 to 1943 when it was taken over by Guglielmo Marconi, the US patent for the invention of radio is held by Tesla.
The origin of robotics can also be seen in Tesla’s work. The world’s first device to be manoeuvred by wireless remote control, a 1.2-metre boat that he called a teleautomaton, was demonstrated by the scientist in 1898 at Madison Square Garden in New York. He envisaged that “the art of teleautomatics” would go on to “create a revolution in many commercial and industrial departments.”
Laboratory lightning
To continue his research on high-voltage electricity and its transmission, in 1899 Tesla opened a laboratory in Colorado Springs, in the US State of Colorado. There he built the biggest version yet of a device he had been working on: a high frequency, high voltage AC air core transformer. More than 16 metres in diameter, it was said to be capable of generating 300 000 watts of power and give off an artificial bolt of lightning some 40 metres long.
Now known in his honour as a Tesla coil, the inventor called the device a “magnifying transmitter.” Its revolutionary feature was the use of a double-wire coil, which could store much more energy than a conventional, single-wire coil. In addition, Tesla added a helical resonator, known as the extra coil. In his experiments at Colorado Springs, Tesla is said to have successfully transmitted some 40 000 watts of electricity, without wires. The magnifying transmitter was also a radio-frequency oscillator and used the same principles as modern radio transmitters.
Worldwide wireless communications
Tesla aimed to tap the immense electrical force in Earth’s upper atmosphere, or part of what he called “cosmic energy.” Through his wireless technique, homes (even in remote areas) could be supplied with electricity over long distances through a ground wave method, used with a spherical antenna on each roof. And with his magnifying transmitter, Tesla planned to not only send electricity; he also wanted to build a system of transmitters for the worldwide, wireless transmission of information.
A project to construct the first of these sites was begun in 1901 at Wardenclyffe, on Long Island in the US State of New York, with backing from the financier J.P. Morgan. Tesla wanted the site to include research facilities, equipment factories and homes for more than 2000 workers. He imagined that Wardenclyffe would eventually provide a global navigation system, secure wireless communications and a global broadcasting service. Unfortunately, the building costs had been underestimated and the project could not be completed. In 1905, the facility was closed.
Death rays and world peace
“When the first plant is inaugurated and it is shown that a telegraphic message, almost as secret and non-interferable as a thought, can be transmitted to any terrestrial distance, the sound of the human voice, with all its intonations and inflections faithfully and instantly reproduced at any other point of the globe, the energy of a waterfall made available for supplying light, heat or motive power, anywhere — on sea, or land, or high in the air — humanity will be like an ant heap stirred up with a stick. See the excitement coming!”
(Nikola Tesla, on his «World System» of communications.)
The type of tower that had been constructed at Wardenclyffe was also envisaged by Tesla as the origin of a macroscopic particle beam that he named teleforce. It is ironic that commentators called this a “death ray,” since in Tesla’s terminology it was a “peace ray” that would help to put an end to war. His idea was that the beam would act as a shield, dissuading any attackers.
Tesla died, poor and alone, at the age of 86. This article merely skims the surface of a complex man who held patents for many important inventions. He introduced, for example, a system involving what are now called logic gates in computer circuits. The associated idea of breaking signals into separated parts is the basis of modern systems of cybersecurity. But it was electricity that fascinated Tesla above all. Born a “child of the storm,” he truly harnessed the power seen in lightning, and tried to bring to reality his vision of a freely powered and connected world.
Человеком, приручившим молнию, стал не не персонаж из старого фильма ужасов, а Никола Тесла, который родился в стране, которая сегодня называется Хорватия, 9 июля 1856 года в тот момент, когда небо расколола молния, а часы пробили полночь. И хотя в конце своей карьеры он работал над «лучами смерти», Тесла был гением, внесшим большой вклад в созидание современного мира. Никола Тесла (1856–1943) был сыном священника Сербской Православной Церкви. В 1891 году он стал гражданином США и большую часть жизни прожил в Нью-Йорке.
Альтернативная энергия
После переезда в Соединенные Штаты в 1884 году Тесла сначала работал на Томаса Эдисона. У них были противоположные взгляды, и вскоре Тесла уволился. Одним из вопросов, в которых они не сходились, был тип электрического тока для питания современных изобретений. Тесла видел преимущества в переменном токе (AC), а Эдисон предпочитал постоянный (DC). Тесла продолжил использовать AC в первом в мире электрическом индуктивном моторе, который он запатентовал в 1888 году. Но в действительности его интересовало беспроводное применение электромагнитных волн.
Излучая энергию
Целью работ Теслы было исследование способа получить ток очень высокого напряжения и частоты. В 1891 году он запатентовал генератор переменного тока, производящий ток частотой примерно 10 000 Гц. Этот аппарат также был одним из первых, который с большой вероятностью позволял производить длинноволновые радиочастоты. В 1892 году Тесла продемонстрировал в Лондоне устройство, передающее радиосигналы. Сначала технология была направлена на передачу электроэнергии без проводов, но Тесла отметил, что другим возможным применением была пересылка информации по проводам. В следующем году он произвел такие же демонстрации в Соединенных Штатах. И в 1897 году Тесла получил патент в США на Систему передачи электрической энергии. В нем утверждалось, что «аппарат, который я показал, несомненно будет иметь множество других ценных применений – например, если необходимо передать понятные сообщения на большие расстояния». И несмотря на перерыв с 1904 по 1943 год, когда он принадлежал Гилельмо Маркони, патент Соединенных Штатов на изобретение радио принадлежит Тесле..
В работе Теслы также можно увидеть начала робототехники. Первое в мире устройство, которое управлялось дистанционно и без проводов, лодка, длинной 1,2 метра, которая называлась телавтоматон, была продемонстрирована ученым в 1898 году в Мэдисон Сквер Гарден в Нью-Йорке. Он предвидел, что «искусство «телеавтоматики» сможет «совершить революцию во многих коммерческих и промышленных областях».
В молнии содержится очень большой разряд электричества Чтобы продолжать свои исследования по электричеству высокого напряжения и его передаче в 1899 году Тесла открывает лабораторию в Колорадо Спрингс, штат Колорадо, США. Там он построил самое большое устройство из всех, над которыми он работал: трансформатор переменного тока высокого напряжения и высоких частот с воздушным сердечником. Диаметром более 16 метров, он мог, как говорят, генерировать 300 000 Ватт мощности и испускать искусственный разряд молнии более 40 метров длиной.
Сейчас известное как трансформатор Тесла, названное в его честь, изобретатель назвал это устройство «увеличивающий передатчик». Его революционным отличием было использование катушки с двойной обмоткой, которая могла хранить гораздо больше энергии, чем обычная катушка с одинарной обмоткой. Дополнительно Тесла добавил спиральный резонатор, известный как дополнительная катушка. В своих экспериментах в Колорадо Спрингс Тесла, как говорят, осуществил успешную беспроводную передачу примерно 40 000 Ватт электричества. Увеличивающий передатчик был также радиочастотным излучателем и использовал те же принципы, что и современные радиопередатчики.
Всемирная беспроводная связь
Тесла хотел перехватывать огромную электрическую мощность в верхней атмосфере Земли или часть того, что он называл «космической энергией». При помощи его беспроводной технологии дома (даже в отдаленных районах) могли получать электричество на больших расстояниях при помощи метода земной волны, применяемого вместе со сферической антенной на каждой крыше. А при помощи своего увеличивающего передатчика Тесла планировал не только посылать электричество; еще он хотел построить систему передатчиков для всемирной беспроводной передачи информации.
Проект по созданию первой из таких станций начался в 1901 году в Уорденклиффе, на Лонг-Айленде, Нью-Йорк, США при помощи финансиста Д.П. Моргана. Тесла хотел, чтобы станция включала в себя лаборатории, фабрики по созданию оборудования и дома для более чем 2000 рабочих. Он думал, что Уорденклифф со временем станет центром глобальной навигационной системы, будет обеспечивать безопасную беспроводную связь и услуги по всемирному вещанию. К сожалению расходы на строительство были недооценены, и проект не был завершен. В 1905 году станция была закрыта.
Лучи смерти и мир во всем мире
«Когда заработала первая станция, и стало ясно, что телеграфное сообщение, почти столь же тайное и неуловимое, как мысль, может передаваться на любое земное расстояние, звук человеческого голоса, со всеми его интонациями и модуляциями четко и мгновенно воспроизводится в любой точке Земли, энергия водопада доступна для освещения, отопления или движения, повсюду – по морю или по суше, или высоко в воздухе – человечество будет подобно муравейнику, в который ткнули палкой. Смотрите на грядущие потрясения!»
(Никола Тесла о своей «Всемирной системе» связи)
Тип башни, построенной в Уорденклиффе, также представлялся Тесле как начало макроскопического пучка частиц, который он называл телесилой. По иронии комментаторы называли ее «лучами смерти», хотя Тесла думал о них как о «лучах мира», которые помогут закончить войну. Идея был в том, что лучи будут выполнять роль щита, обескураживая любого нападающего.
Тесла умер в нищете и одиночестве в возрасте 86 лет. В этой статье мы лишь слегка затронули личность этого талантливого человека, имевшего патенты за различные изобретения. Он изобрел, например, систему, использующую то, что сегодня называется логическим вентилем в схеме компьютера. Связанная идея разбиения сигнала на отдельные части является основой современных систем кибербезопасности. Но единственной любовью Теслы было электричество. Рожденный «ребенком бури» он и в самом деле использовал силу молнии и старался воплотить свои идеи мира со свободной энергией и связью.
Читайте мои статьи и не путайте английские слова
Making a difference
