TESLA TEGI TASUTA ELEKTRI

Elekter levib liinideta
Hiilgav unustatud idee

tekst: Jüri Krustok



--------------------------------------------------------------------------------

Oleme elektriga sedavõrd harjunud, et vaevalt oskame selleta oma elu ette kujutada. Kogu maad katvad elektriliinid on muutunud maastiku loomulikuks koostisosaks. Kunagi, umbes sadakond aastat tagasi aga levis idee elektrienergia liinideta ülekandmiseks. Idee autoriks oli Nikola Tesla


Kes ta oli?
Nikola Tesla sündis 1856. aastal Kroaatias. Suurema osa elust veetis ta USA-s. Teda tunti kui väga ekstsentrilist ja ülimalt tundlikku inimest. Olles rahaasjades täielik võhik ning andes kogu energia vaid oma ideede ellurakendamisele, sai ta elult mitmeid lööke. Tesla suri 1943. aastal ühes New Yorgi hotellitoas täielikus üksinduses. Temast jäi järele enam kui 700 patenti ja lugematu arv teaduslikke artikleid.
1884. aastal oli ta saabunud Ühendriikidesse, taskus vaid neli senti ja hulgaliselt ideid. Esialgu sai ta tööd Thomas Edisoni kompaniis. Seejärel aga kaevas äraelamiseks mõne aja koguni kraave.

1885. aasta mais ostis George Westinghouse ära õigused Tesla vahelduvvoolumasinate patentidele. Algas ennenägematu võitlus kahe süsteemi vahel - Edisoni alalisvoolul ja Tesla vahelduvvoolul põhineva energeetika vahel. Nüüd teame kõik, kes selles heitluses lõpuks peale jäi. Põhineb ju kogu kaasaegne energeetika Tesla leiutatud vahelduvvoolu generaatoritel ja mootoritel.

Võiks arvata, et patendid tõid Teslale majandusliku kindlustatuse elu lõpuni, kuid tegelikult suutis ta nende õiguste eest saadud rahaga asutada vaid oma firma «Tesla Electric Company». Koos Westinghouse’iga ehitati Niagara joale elektrijaam ja varustati 1893. aastal elektriga Chicago maailmanäitust.

1891. aastal sündis Tesla laboris idee Tesla transformaatorist, mida praegu kasutatakse laialdaselt pinge kordistamiseks kasvõi näiteks telerites.


Maakera pooleks
Seoses oma transformaatoriga huvitus Tesla resonantsi nähtusest. Räägitakse, et kord olevat ta oma labori seinatalale kinnitanud pisikese mehaanilise suruõhuga töötava vibraatori ning läinud ise linna asju ajama. Tagasi jõudes olevat ta märganud, et ümberkaudsed majad vappusid, seintelt kukkus krohvi ning aknad purunesid. Selgus, et Tesla vibraator oli leidnud aluspinnase resonantssageduse, mistõttu kujunes midagi maavärina taolist. Kohalerutanud politsei leidis Tesla suure haamriga oma vibraatorit purustamas. Hiljem olevat ta mitmeid kordi väitnud, et küllalt suure vibraatoriga oleks ta olnud suuteline ka Maa pooleks lõhkuma.
13. märtsil 1895 põles Tesla firma maani maha. Ühe päevaga kaotas ta kogu oma varanduse. Aasta veetis ta Colorado Springsis, kuhu ehitati kolossaalsete mõõtmetega Tesla trafo.

Teslal oli seal võimalus kasutada tasuta elektrit. Colorado Springsis tehtud katsed on läinud ajalukku. Seal alustas Tesla resonantsi rakendamiseks elektrienergia traadita ülekandmist.


Tesla trafo
Tesla trafo kujutab endast kõrgsageduslikku pooli, mis koosneb kahest mähisest. Primaarset mähist toidetakse läbi hariliku transformaatori tavalise vahelduvvooluga. Piisavalt kõrge pinge juures tekib õhupilus läbilöök ning kondensaator ja pooli primaarmähis osutuvad ühendatuks. Tekib kõrgsageduslik võnkumine, mille sagedus sõltub kondensaatori mahtuvusest ja pooli parameetritest. Primaarmähis Tesla trafos koosneb vaid paarist keerust ja selle sees asetseb sekundaarmähis, mis koosneb juba sadadest keerdudest. Selle alumine ots on maandatud ja ülemine ots asetseb kõrgel õhus.
Ka sekundaarmähis moodustab omapärase võnkeringi, milles kondensaatori osa mängib õhusammas maapinna ja mähise ülemise otsa vahel. Kui nüüd valida primaar- ja sekundaarmähiste parameetrid sellised, et indutseeritavad võnkumised vastaksid mõlemate võnkeringide resonantssagedustele, kasvab pinge sekundaarpoolis äärmiselt kõrgeks. Tesla ise mõõtis Colorado Springsis pingeid kuni 12 miljonit volti. Seega kujutab Tesla trafo endast otsekui kiike, mis, saades õigel ajal väikeseid tõukeid, on suuteline saavutama märkimisväärset hoogu.


Välgu maailmarekord
Tesla enda konstrueeritud trafo oli aukartustäratavate mõõtmetega. Labori katusel oleva sekundaarmähise ülemine ots oli maapinnast umbes 60 meetri kõrgusel. Katsetuste ajal Colorado Springsis kuuldus Tesla laborist vägevat müra, antenni ümbritses võimas helendus. Kohalikud elanikud olid ärevuses, sest käies võisid nad jalgade ja maapinna vahel näha sädemeid.
Kõik see oli alles algus. Tesla lihtsalt häälestas oma süsteemi. Kuid tema peamine eksperiment oli seotud ideega kasutada Maad ennast võnkeringi osana. Kui lasta kõrgsageduslik võnkumine otse maasse, siis idee järgi jõuab ta mingi aja pärast teisele poole maakera ja peegeldub sealt tagasi. Tagasijõudnud laine on loomulikult veidi nõrgenenud, aga kui sel momendil, mil laine läheb uuele ringile, anda talle uus, täiendav energiasüst, võiks võnkumiste amplituudi kasvatada teoreetiliselt kuitahes suureks.

Seda ideed kavatseski Nikola Tesla oma laboris kontrollida.

Katsetuse ajal viibis ta labori kõrval väljas, jalas pea 10 cm paksused isoleerivad kummist jalanõud ning jälgis üksisilmi labori torni. Iga tagasijõudnud laine oleks pidanud indutseerima torni tipus olevas antennis välgu.

Ja tõepoolest, välk tekkiski ning hakkas pidevalt suurenema. Tekkinud mürin oli kuulda üle 30 kilomeetri kaugusele. Kui välk oli ligi 42 meetri pikkune, jäi äkitselt kõik vaikseks. Tesla arvas, et kohalik elektrijaam lülitas elektri välja ning haaras kohe telefonitoru. Kuid selgus, et tänu tema eksperimendile oli kogu elektrijaam rivist välja langenud ning Tesla pidi kuulma juhtkonna valimatut «kriitikat».

Sellega olid tema eksperimendid Colorado Springsis läbi, sest keegi polnud nõus talle ka raske raha eest enam elektrit andma. Eksperimentidest jäi järele inimese poolt loodud ja seni kehtiv välgu maailmarekord (42 meetrit) ning teadmine, et põhimõtteliselt võib laine amplituudi veelgi tõsta.


Elektrit õhust
Nikola Tesla võttis oma ideed kokku artiklis, mis avaldati 1900. aastal ajakirjas «Century Magazine». Tema meelest olnuks täiesti reaalne katta maakera ainult mõningate suurte elektrijaamadega, mis oleksid suunanud oma energia otse maasse ning mille töö olnuks sünkroniseeritud nii, et maakera sisemised võnkumised saanuksid neilt kõigilt toidet.
Et seda energiat kasutada, oleks olnud vaja vaid maasse löödud metallvarda üks ots ühendada Tesla trafo ühe otsaga, teine ots oleks kinnitunud antenni külge. Geniaalne idee, kuid Tesla mõtles seda energiat jagada tasuta! Loomulikult ei meeldinud selline mõtteviis neile, kelle käes olid projekti finantseerimiseks piisavad summad. See tähendas Teslale suurt hingelist lööki.

Temalt pärineb ka idee ülemaailmse kommunikatsioonivõrgu loomiseks, mida mööda oleksid ühenduses kõik kontorid üle ilma ja mida võiks kasutada ka dokumentide ja piltide traadita ülekandeks - sisuliselt juhtmeteta Internet.

Tesla teooria kohaselt võis Maad vaadelda kui hiiglaslikku juhtivat sfääri, mis on võimeline kandma tohutut elektrilaengut. Lõpliku kuju sai Tesla esialgne teooria alles käesoleva sajandi 50-ndate aastate lõpus W. O. Schumanni ja J. R. Waite töödega, mis kulmineerusid ülimadalasagedusliku raadiosüsteemi loomisega.

Colorado Springsis läbiviidud eksperimendid näitasid, et maasse kiiratud lainel kulub keskmiselt 0,08484 sekundit, et jõuda lähtepunkti tagasi. Kui lugeda see aeg võnkumiste perioodiks, siis annab see sageduseks 11,79 Hz. Just sellisele sagedusele tuli häälestada Tesla trafo. Tesla ise nimetas neid laineid terrestrilisteks laineteks ladinakeelse sõna terrestris järgi. Need lained levivad maapinna ja umbes 80 km kõrgusel ionosfääri vahelises alas, mida nüüd kutsutakse Schumanni õõnsuseks.

Kaasajal tehtud mõõtmised näitavad, et resonantssagedus Schumanni õõnsuses on umbes 8 Hz.

Nikola Tesla propageeris oma juhtmeteta elektrienergia ülekande ideid kuni surmani, kuid rahalistel põhjustel jäidki need teostamata ning ka küllaldaselt läbi uurimata. Praegu otsitakse USA-s raha, et eksperimentaalselt kinnitada Tesla ideede õigsust.

Teoreetilised arvutused on näidanud, et põhimõtteliselt oleks selline energia ülekanne võimalik ja kahtlemata tuleks see nii mõneski maakera punktis odavam kui traditsiooniline elektriliinide ehitus. Samas on ka palju uurimata probleeme, mis eelkõige puudutavad inimesi ja nende tervist. On ju selge, et tugevad madalasageduslikud elektromagnetväljad mingil määral meid mõjutavad, kuid see mõju pole veel päriselt selge. Loodame, et lähiaastad toovad selgust ka sellesse 100 aasta vanusesse ideesse.

Jüri Krustok on TTÜ vanemteadur, füüsika-matemaatikakandidaat.