Nikola Tesla

Wynalazł prąd zmienny, czyli taki, jaki jest w naszych domach

mgr inż. Marek Wawrzyniak

Pewnego wieczora, późną jesienią 1890 roku, ekscentryczny serbski wynalazca wyszedł ze swego labolatorium. Szczupły, ciemno ubrany, rzucał długi cień w skradającym się zmroku. "Teraz! Zamknij obwód!" - krzyknął do swojego asystenta. Wewnątrz labolatorium pomocny chłopak przesunął dźwignię na ogromnym "wzmacniającym przekaźniku". Oto nastąpiły narodziny transformatora wysokiej częstotliwości. Prąd zaczął płynąć przez gigantyczne uzwojenie; ziemia zaczęła wirować. Tajemnicze błękitne światło wypełniło labolatorium świecące smugi wystrzeliły w niebo nad Kolorado. Grzmot zabrzmiał w wieczornej ciszy, zwracając głowy okolocznych mieszkańców nawet w odległości 25 kilometrów. Mieszkańcy Colorado Springs jęknęli w oczekiwaniu na moment, kiedy prąd o napięciu 12 milionów Volt wysadzi w powietrze miejską elektrownię, stawiając w płomieniach generatory. Nikola Tesla dobrze rozważył sytuację - elektryczne moce, które wywołał nie mogły się nawet równać z elektrycznymi impulsami w jego własnym umyśle.

Tesla był Serbem, choć urodził się w nocy z 9 na 10 lipca 1856 roku w chorwackim miasteczku Smiljan, w średnio zamożnej serbskiej rodzinie chłopskiej. Nikola od najmłodszych lat wykazywał talent do konstruowania różnych mechanizmów, a w szkole fascynował się elektrycznością.
Tesla różnił się od większości ludzi. W wieku 12 lat znał na pamięć tablice logarytmiczne. Jego myśli były często przerywane błyskami wizji. Żeby uciszyć te mentalne sztormy, chłopiec trenował swój umysł tworząc wyimaginowane światy. W wieku 17 lat Tesla skierował swoje zainteresowania ku maszynom. Wymyślił system, który mógłby ewentualnie zamienić energię wodospadu Niagara na energię elektryczną. Później, u szczytu swych intelektualnych sił, umiał po prostu w umyśle uruchamiać jakieś maszynerie i korygować ich projekty - a wszystko to z szybkością światła.
Jego ojcem był pop, który chciał, aby syn poszedł w jego ślady, na skutek nacisku miejscowego nauczyciela, który wystarał się o stypendium dla Nikoli, wysłał go ostatecznie na studia inżynierskie, na Politechnikę w Gratzu. Na uczelni tej zwrócił na siebie uwagę profesora elektrotechniki, który pomógł mu załatwić pracę urzędzie telegraficznym w Budapeszcie, gdzie został głównym elektrykiem.
Elektryczność była wtedy jeszcze słabo znana, stosowano tylko prąd stały, a prymitywne prądnice i silniki miały szczotki, które podczas pracy iskrzyły i szybko ulegały zniszczeniu.
Pewnego popołudnia w 1882 roku Tesla podczas przechadzki w parku miejskim doznał olśnienia i zrozumiał, że wiele trudności rozwiązałoby zastosowanie prądu zmiennego. Od razu laską na piasku zaczął rysować schematy nowych urządzeń. Prawdopodobnie tam Tesla wpadł na pomysł konstrukcji rotacyjnego silnika na prąd zmienny, który jednocześnie mógłby też pełnić rolę prądnicy. Projekt tego wynalazku przesłał do Thomasa A. Edisona, która natychmiast zainteresował się pomysłem i zaprosił Teslę do swojego słynnego laboratorium.
Pojechał do Paryża i zatrudnił się tam w europejskiej filii zakładów Edisona. Zbudował pierwszy działający silnik na prąd zmienny, ale nie mógł nikogo zainteresować swym wynalazkiem. Wywarł jednak na pracodawcach tak korzystne wrażenie, że szef filii John Batchelor dał mu list polecający do samego Thomasa Edisona. Z tym listem w kieszeni Tesla wyruszył w drogę do Nowego Jorku.
W 1884 roku Tesla zamieszkał w Nowym Jourku. Cały jego majątek stanowiły wówczas cztery centy, kilka wierszy oraz szkice maszyny latającej. List polecający sprawił, że został przyjęty życzliwie, ale okazało się, iż Edison nie interesuje się nowatorskimi pomysłami przybysza zza oceanu. Zatrudnił go jednak w swej firmie. Edison polecił Tesli poprawę wydajności generowania prądu w jego elektrowniach. Obiecał mu, że jeśli poprawi wydajność elektrowni o 50% to otrzyma 50000 dolarów nagrody. Tesla zadanie wykonał a następnie zapronował jeszcze Edisonowi przejście w jego elektrowniach na prąd zmienny (działały one wtedy na prąd stały) co pozwoliłoby poprawić ich wydajność o kolejne 50%. Edison z niewyjaśnionych do dzisiaj przyczyn, nie zapłaciwszy Tesli ani grosza wyrzucił go z pracy.
W 1885 roku sprzedał wszystkie swoje wynalazki związane z wytwarzaniem prądu zmiennego. Właściciele Edison Electric Ligth Company zwłaszcza John P. Morgan pomogli mu rozwijać swoje pomysły w ramach specjalnie do tego celu stworzonej firmy Tesla Electric Light Company. W ramach tej firmy Tesla opracował podstawy generowania i przesyłu prądu zmiennego, które są stosowane do dzisiaj na całym świecie oraz stworzył projekty urządzeń, które będą mogły być napędzane bezpośrednio prądem zmiennym takie jak świetlówka i silnik prądu zmiennego. W 1887 roku.- buduje silnik indukcyjny dwufazowy, 1 maja tego samego roku opatentowuje swój silnik oraz metodę przesyłania energii elektrycznej na odległość.
Tesla opracował nowe generatory, transformatory i silniki (w tym silnik na prąd wielofazowy) i w maju 1888 roku przedstawił swoje pomysły podczas odczytu w Amerykańskim Instytucie Inżynierów Elektryków. Następnie z pomocą Georga Westinghouse, który był współwłaścicielem Western Union Company, zbudował pierwszą elektrownię na prąd zmienny i linię przesyłową, która zasiliła oparte na świetlówkach oświetlenie wszystkich stacji kolejowych Western Union na północnym wschodzie USA.
Zaskoczony sukcesem Tesli, Edison rozpoczął kampanię na temat rzekomego niebezpieczeństwa stosowania prądu zmiennego. Jednakże fakty mówiły same za siebie i instalacje Tesli zaczęły powoli przejmować rynek produkcji i przesyłu prądu elektrycznego w USA, aż w końcu władze General Electric wymusiły od Tesli sprzedaż patentów na urządzenia do prądu zmiennego i wymusiły na Edisonie przejście wszystkich jego elektrowni na nowy system. Ostateczny kres elektrowni na prąd stały położył kolejny wynalazek Tesli - turbina wodna, która generowała prąd zmienny z energii przepływu wody w rzekach. Zastosowanie prądu zmiennego umożliwiło gwałtowny rozwój sieci elektrycznej, bo można było wreszcie przesyłać elektryczność na duże odległości bez znacznych strat. Edison, który uparcie trzymał się prądu stałego, przegrał sromotnie walkę z konkurencją.
Tesla miał wreszcie pieniądze, aby urzeczywistnić swoje pomysły. W końcu Tesla założył swoją własną firmę i zdecydował się zapoznać świat z nowym systemem elektryfikacji. Eksperymentował z bezprzewodową energią, radiem, rezonansem ziemskim. W 1891 roku wynalazł transformator elektryczny wielkiej częstotliwości (tzw. transformator Tesli).
Debiut publiczny jego firmy miał kolosalną skalę. Dwadzieścia pięć milionów osób zwiedzających w 1893 roku Wystawę w Chicago wytrzeszczało z bojaźnią oczy na 200000 żarówek oświetlających dziedziniec. Każda z nich zasilana była prądem zmiennym. Wielu gapiów przystawało, aby popatrzeć, jak Nikola Tesla - elegant w muszce i fraku, demonstruje pod neonem własnego pomysłu oślepiające blaskiem efekty generowane przez wysokoczęstotliwościowy ekwipunek.
W 1895 roku zbudował elektrownię wodną napędzaną przez wodospad Niagara. Przewody wysokiego napięcia doprowadzały energię elektryczną do odległego o 42 kilometry Buffalo - był to wyczyn, którego stałoprądowy system Edisona nigdy nie mógłby dokonać. Opracowane przez Teslę systemy zasilania zmieniły elektryczność z miejskiej ciekawostki w najbardziej popularne źródło energii na świecie.
Jednak Tesla koniecznie chciał spełnić swoje marzenie - opracować system łączności i bezprzewodowej transmisji energii.Udało mu się to w 1897 roku. Sygnały nadano w jego laboratorium na Manhattanie, a odebrano w West Point. Nikola Tesla opracował kilkadziesiąt aparatów nadawczo - odbiorczych. Uważał, że jeden z nich odebrał sygnały z innej planety. W 1898 roku zbudował radiostację o mocy 200kW. Tesla wpadł na pomysł konstrukcji cewki wysokonapięciowej (w 1899 roku zbudował gigantyczną cewkę, dostarczającą napięcie tak wysokie, że można było wytwarzać iskry o długości 40 m) i następnie zauważył że wysyła ona bardzo silne fale elektromagnetyczne. Początkowo chciał na tej podstawie skonstruować urządzenia do przesyłu prądu elektrycznego bez użycia drutów, lecz później wpadł też na pomysł skonstruowania urządzenia do przesyłu za pomocą tych fal dźwięku. Patent na to urządzenie był gotowy w 1900 roku, jednak ubiegł go w tym o kilka dni Marconi. Tesla walczył z Marconim o patent na radio, dowodząc, że wynalazek Marconiego stosuje bez jego zgody wcześniej opatentowaną przez Teslę cewkę, ale długie procesowanie się doprowadziło Teslę do bankructwa. Ostatecznie dobił Teslę fakt przyznania Marconiemu nagrody Nobla za skonstruowanie radia, mimo iż korzystał on przy tym z teorii stworzonych przez Teslę. Ironią losu jest to, że ostatecznie odwołanie Tesli w sprawie patentu na radio do sądu najwyższego USA zostało wygrane już po śmierci samego Tesli w 1943 roku. W 1903roku patentuje elektryczne bramki logiczne.
Niewiele brakowało, by w 1912 roku Tesla został laureatem Nagrody Nobla . Miał ją dostać wraz z Edisonem. Ponieważ nie chciał mieć z nim nic wspólnego nie nagrodzono żadnego wynalazcy.
Przez następne ćwierć wieku stale pracował nad jakimiś wynalazkami. Kolejnym pomysłem Tesli była konstrukcja maszyny, która mogłaby być zdalnie sterowana radiowo i wykonywać rozmaite czynności automatycznie. Najpierw Tesla opatentował pierwszy na świecie pilot radiowy a następnie stworzył całą grupę urządzeń - maszynę kroczącą, maszynę latającą i maszynę pływającą, którymi mógł sterować zdalnie za pomocą swojego pilota. Kolejnym pomysłem było wmontowanie urządzeń sterujących z pilota do maszyny kroczącej, zaopatrzenie jej w czujniki i wreszcie "puszczenie wolno" - na skutek czego powstał pierwszy na świecie robot.
Był on autorem 112 patentów, głównie rozmaitych urządzeń elektrycznych, z których najsławniejsze to silnik prądu zmiennego, prądnica prądu zmiennego, autotransformator, pilot na podczerwień, dynamo rowerowe, bateria słoneczna, turbina wodna, transformator Tesli (cewka wyskonapięciowa) i świetlówka. Stworzył też podstawy teoretyczne konstrukcji radia i choć sam wynalazek radia przypisuje się komu innemu, dopiero zastosowanie jego teorii umożliwiło rzeczywisty rozwój radiofonii i telewizji.
W 1917 roku przypomniano sobie o Tesli i przyznano mu złoty Medal Edisona. Podczas uroczystości zdziwaczały już wynalazca wygłosił przemówienie o swym dzieciństwie, a potem wymknął się z bankietu i poszedł karmić gołębie. Przez kilkadziesiąt lat niemal codziennie w Bryant Park obok New York Public Library można było zobaczyć niecodzienny widok. Wysoki, szczupły człowiek stał pośród wielkiego stada gołębi, które otaczały go szczelnie, siadając mu nawet na głowie, ramionach i rękach. Mężczyzna karmił gołębie i zdawał się być całkowicie oderwany od rzeczywistości.
Tesla nigdy się nie ożenił. Żył samotnie w hotelach, coraz bardziej dziwaczał i stawał się zapomniany. Wyrzucano go z kolejnych hoteli, ponieważ nie miał czym płacić rachunków. W końcu rząd jugosłowiański przyznał mu dożywotnią rentę w wysokości 7200 dolarów rocznie. Ale Tesla nadal miał trudności z mieszkaniem w hotelach, ponieważ wabił do pokoju gołębie i karmił je na swoim stole.
Pod koniec życia Tesla wpadał na coraz bardziej szalone pomysły, których nikt już nie chciał finansować aż w końcu wylądował zakładzie dla obłąkanych pod Nowym Jorkiem gdzie zmarł.
Znaleziono go martwego w pokoju hotelowym 8 stycznia 1943 roku.

Na jego cześć jednostkę indukcji magnetycznej nazwano teslą.
Powstała legenda o setkach tajemniczych pomysłów, które w całości utajnił rząd USA zaraz po śmierci wynalazcy.

Literatura
- Encyklopedia multimedialna PWN
- "Jak to działa" Dawid Macaulay
- "Przede wszystkim gołębie" Wiedza i życie
- Młody Technik
- Wikipedia - wolna encyklopedia