Никола Тесла и война токов: от Ниагары до Одессы

Когда несколько зим подряд московский агрессор методично и целенаправленно уничтожал украинскую энергосистему, мы, озабоченные вопросами, где зарядить телефон и как разогреть обед, совсем не задумывались о том, благодаря кому имеем такую роскошь, как доступная электроэнергия. Впрочем, есть повод еще раз вспомнить имя ученого, чьи изобретения изменили не только мир его времени, но и дальнейшее развитие энергетики. Поговорим о гениальном изобретателе Николе Тесле — в этом году весь мир отмечает 170-летие со дня его рождения.

Хотя это имя хорошо известно, и миллионы людей ездят на автомобилях, названных в его честь, большинство слышало о нем преимущественно манипулятивные факты, мифы или даже откровенные фантазии: от его якобы причастности к падению Тунгусского метеорита до создания сверхмощного оружия — «лучей смерти». За этими легендами нередко теряются реальные достижения изобретателя и история электротехнической революции, одним из главных героев которой он стал. Эта история имеет и ярко выраженное украинское измерение: новые технологии быстро приходили в Одессу и Киев, а связанные с Украиной ученые и инженеры участвовали в их развитии и распространении.

Как Тесла стал изобретателем

Серб по национальности, уроженец Хорватии, гражданин Австро-Венгрии, а позже Соединенных Штатов, Тесла действительно был человеком мира. С детства его отличал интерес к электричеству — самой загадочной и в то же время самой перспективной области науки XIX века. Благодаря чрезвычайно развитому воображению он мог конструировать устройства с учетом мельчайших деталей и безошибочно определять, как они будут функционировать на самом деле.

Однако научное будущее Теслы не было предопределено: отец-священник хотел, чтобы Никола пошел по его стопам и посвятил жизнь религиозному служению. В этом история Теслы перекликается с историей другого современного ему физика — выдающегося украинца Ивана Пулюя: в обоих случаях родители с трудом и только спустя время смирились с выбором сыновей в пользу научной деятельности, а не религиозного служения. Однако оба выбрали науку. Именно Никола Тесла стал главным героем масштабной научной «битвы» конца XIX века — так называемой войны токов, где его соперником был не кто-нибудь, а легендарный Томас Эдисон.

Первые коммерческие системы электроснабжения работали преимущественно на постоянном токе — его легко было получить с помощью динамо-машин и безопасно передавать потребителям благодаря низкому напряжению. Так работали первые электростанции — будь то в Лондоне и Нью-Йорке или во Львове и Харькове. Постоянный ток питал и первые электрические трамвайные линии, в частности киевскую — одну из первых в Восточной Европе.

Впрочем, у этой замечательной системы был один огромный недостаток. Чем больше было расстояние от генератора до потребителя, тем меньше становилось напряжение из-за электрического сопротивления кабелей: энергия словно постепенно терялась по пути. Из-за этого электростанция могла питать здания в радиусе не больше одного километра. Во времена массовой урбанизации это порождало множество проблем, ведь нужно было построить десятки, а то и сотни электростанций в мегаполисе, выкупая для этого дорогие земельные участки. Поэтому то, без чего сегодня может обойтись разве что отшельник, в конце XIX века могли себе позволить лишь самые богатые семьи. Даже в технически продвинутом Нью-Йорке освещали только центр, тогда как рабочие окраины могли лишь мечтать об электрическом свете.

Да и были ли довольны жители, когда городской пейзаж превращался в сплошные дымовые трубы с копотью от сжигания угля? Как описывает американский исследователь Джефф Гуделл реалии производства электроэнергии тех времен, «черный дым и копоть вырывались через несколько импровизированных дымоходов на крыше, покрывая сажей весь окружающий район». Так дороговизна и загрязнение окружающей среды становились преградой для массовой электрификации.

Однако теоретически был другой способ передавать электроэнергию — с помощью переменного тока, который позволял повышать напряжение до такого уровня, когда сопротивление проводников уже практически не создавало препятствий. Да, это могло быть опасно, но позволяло передавать энергию на сотни и тысячи километров. Вдобавок становилось возможным использование колоссальной энергии крупных рек и водопадов, а это было более экологичным решением.

Но такой способ долго считали чем-то несерьезным и малоперспективным. Однажды один университетский профессор потратил целый час на то, чтобы «развеять фантазии» своего студента о возможностях практического применения переменного тока. Но студент, к счастью, не захотел «одуматься» — это и был Никола Тесла. Более того, свою дальнейшую жизнь он посвятил тому, чтобы подарить электрический свет как можно большему количеству людей. Как когда-то Прометей познал страдания за похищение огня, так и Тесла испытал на себе яростную критику и финансовые потери за преданность идее переменного тока.

Как Тесла нашел партнера

Ничто не предвещало беды — молодой и перспективный ученый из Австро-Венгрии отправился за океан и попытался воплотить «американскую мечту». Его работодатель — такой же заядлый изобретатель Томас Эдисон — казался полным единомышленником. Но «родство душ» разбилось вдребезги из-за финансовых интересов: Эдисон уже успел настроить кучу электростанций постоянного тока и считал новаторские идеи молодого ученого опасными для своей бизнес-модели.

И снова Тесла не покорился давлению: с патентами на свое изобретение — систему многофазного переменного тока — он присоединился к компании другого предпринимателя — Джорджа Вестингауза. Финансовая поддержка нового партнера дала изобретателю возможность проводить эксперименты и воплощать в жизнь самые смелые проекты, несмотря на яростное сопротивление со стороны Эдисона. Символом новой энергетики стала электростанция переменного тока на Ниагарском водопаде, построенная Вестингаузом по разработкам Теслы в 1895 году. Энергия воды начала питать город Баффало в 35 километрах от станции, что было фантастическим показателем для тех времен.

Как новая энергетика вошла в Украину

На родном европейском континенте идеи Николы Теслы победили гораздо быстрее, хотя и не без споров. К их исследованию приложили усилия и украинские ученые. Одесский профессор Георгий де Метц популяризировал опыты Теслы в научной публицистике, называя их «явлением значительной величины в современной физике».

Ученые из Украины сыграли важную роль не только в теоретических дискуссиях, но и в практическом распространении переменного тока в европейских столицах. Уроженец Тернопольщины Иван Пулюй убедил городские власти Праги в превосходстве переменного тока над постоянным во время строительства тамошней электростанции. Киевлянин Роберт Классон руководил созданием первой центральной электростанции переменного тока в Москве. Украинский след есть и в биографии одного из создателей трехфазной системы переменного тока Михаила Доливо-Добровольского. Первую основательную подготовку по естественным и техническим дисциплинам он получил в Одесском реальном училище. Разработанная им трехфазная система дала новый толчок распространению переменного тока и дополнила изобретения Теслы.

Когда Одесса и Киев получили электрический свет

Да и в самой Украине электротехническая отрасль бурно развивалась. Одесса в то время была одним из самых технологически развитых городов Европы: в 1887 году здесь соорудили одну из первых в Восточной Европе электростанций переменного тока — правда, более простого, однофазного. Она питала новопостроенную Одесскую оперу. Два смелых эксперимента — архитектурный и технический — объединились.

А уже к концу века электростанции переменного тока появились в крупнейших городах Украины, в частности и в Киеве. Тогдашняя столица удивляла приезжих: «Электричеством пользуются и дантисты для приведения в движение зубных бормашин, и ринологи для прижигания, и гинекологи и офтальмологи для освещения; в лечебном учреждении доктора Успенского электричество, помимо механической энергии (там есть электродвигатель мощностью четыре лошадиные силы), еще и сушит белье: для этого в специально приспособленном шкафу установлены реостаты; в управлении Юго-Западных железных дорог оно печатает билеты (два двигателя по две лошадиные силы); оно осаждает металлы в одном гальванопластическом заведении; приводит в движение вентиляторы и печатные станки; освещает улицы, театры, магазины, университет, клиники, гимназии, банки, фабрики, бани, рестораны и т. д.», — так описал свои впечатления ученый из Санкт-Петербурга.

Как переменный ток изменил украинскую промышленность

С начала XX века электростанции переменного тока начали массово строить при шахтах и заводах индустриального юга и востока Украины, еще больше усиливая экономический вес региона в европейском масштабе. Когда в Америке бушевала «война токов», в Украине они скорее мирно сосуществовали: на заводах часто работало по несколько электростанций, производивших ток разного типа в зависимости от потребностей. Такая разносторонняя электрификация открывала невиданные ранее возможности. Массовое использование электрооборудования, в частности электрических врубовых машин от уже известного нам американца Вестингауза, обеспечивало почти треть добычи угля, а каждое из таких устройств могло заменить 30–40 забойщиков. Крупнейшей электростанцией Украины накануне революционных событий 1917 года как раз была станция переменного тока на Александровском металлургическом заводе в Екатеринославе (Днепр), а ее мощность почти в сто раз превышала мощность первой электростанции переменного тока в Одессе.

Так идеи и технологии Теслы завоевывали мир, придавая ему современный облик. Его блестящий ум, жажда знаний, кропотливая работа и крепкая сила воли стали рецептом успеха поистине планетарного масштаба. А некоторым его передовым идеям — от дистанционно управляемых морских лодок до беспроводной передачи энергии — пришлось ждать вплоть до начала нашего XXI века, чтобы уже нынешние ученые воплотили их в жизнь.