Otkriće izmjenične struje, izumitelja Nikole Tesle, temelj je proizvodnje, prijenosa i uporabe električne energije i cjelokupne današnje industrije. Kao što je otkriće kotača vječni pokretač ljudskog napretka, tako je i izmjenična struja prometejski promijenila svijet dajući mu svjetlo i energiju.
Tražeći pojam ili ime Nikole Tesle na Internetu pojavit će se barem 600.000 stranica na kojima se spominje najveći hrvatski i jedan od najvećih svjetskih znanstvenika i izumitelja u povijesti. Nikola Tesla, kojeg s pravom možemo smatrati dobitnikom Nobelove nagrade, rođen je 10. srpnja 1856. godine u mjestu Smiljan nedaleko Gospića, a umro 7. siječnja 1943. godine u hotelu «Newyorker» u New Yorku. Navodno je rođen točno u ponoć između 9. i 10. srpnja, tijekom oluje, kad se nebo osvijetlilo velikom munjom. Izmislio je i patentirao načelo okretnog magnetskog polja, cjeloviti sustav proizvodnje, prijenosa i iskorištavanja višefazne izmjenične struje, telefonsko pojačalo, indukcijski motor, generator struje visoke frekvencije (Tesline struje), Teslinu zavojnicu, bežične komunikacije, radio, fluorescentno svjetlo (tzv. Teslin luk) i oko tisuću drugih izuma bez kojih svijet danas ne bi bio isti. Nikola Tesla se može smatrati pionirom bežične telegrafije i radiokomunikacija jer je napravio prvi sustav bežičnog upravljanja i prenošenja signala na daljinu.
Bio je poznati borac za mir i napredak čovječanstva, sanjao je o «konačnom» oružju koje bi zbog straha odvratilo ljude od sukoba i okončalo sve ratove. U spomen na zasluge u elektrotehnici povodom stogodišnjice Teslina rođenja osnovna SI jedinica za magnetsku indukciju (gustoću magnetskog toka) dobila je ime po njemu, «tesla» (T). Objavio je niz znanstvenih radova iz fizike, čija su sva teoretska načela i praktično pokazana, osim jednog. Tesla nikada nije uspio prenijeti električnu energiju bežičnim putem, za što je do smrti tvrdio da je moguće, što ni danas nije u cijelosti opovrgnuto.
Školovanje
Legendarni inženjer školovao se u rodnom Smiljanu i Gospiću, te maturirao Višu realnu gimnaziju u Rakovcu kod Karlovca. Gimnazijalac Tesla najviše je volio ptice, koje je hranio tijekom čitavog života, potom čitanje i kartanje. Nikola Tesla je svoju izumiteljsku budućnost najavio već sa šest godina, kada je u blizini svoje kuće unaprijedio postojeći mlin na potoku Vagancu. Nakon završene gimnazije, Tesla je dvije godine bolovao od kolere, nakon čega se 1875. godine, usprkos željama roditelja da postane svećenik, upisao na studij politehnike na Visokoj tehničkoj školi u Grazu. Pet godina kasnije upisuje tehnički studij na Karlovu sveučilištu u Pragu, ali se zbog nedostatka sredstava nakon godinu dana zapošljava u Budimpešti kao projektant u Centralnom telegrafskom uredu ugarske vlade. Tamo je sudjelovao u izgradnji nove telefonske centrale i poboljšao uređaj za pojačanje glasa kod telefona.
Izum izmjenične struje
Fizičar Michael Faraday objavio je 1831. godine svoje zakone elektromagnetizma, u kojima je pokazao načela proizvodnje struje. Ti su zakoni temelj današnje tehnike. Međutim, Faraday je postavio teoretske jednadžbe o kojima se raspravljalo dugo, a Tesla je samostalno riješio taj problem u kratkom roku. Za svijet najvažnije Teslino otkriće nastalo je u veljači 1882. godine u Budimpešti, kada je došao na ideju okretnog magnetnog polja. Tim je otkrićem Tesla postavio temelje moderne elektrotehnike i proizvodnje izmjenične struje kakvu i danas koristimo (dotada se koristila samo istosmjerna struja). Kasnije je Tesli osporeno otkriće okretnog magnetskog polja, koje su htjeli prisvojiti Ferraris, Dobrovoljski i drugi znanstvenici, međutim je Tesla uspio dobiti svoje patente.
Na poticaj šefa, uskoro je otišao u Pariz, u «Compagnie Continentale Edison de Paris», a 10. srpnja 1883. godine u Strassburgu je konstruirao prvi indukcijski motor. Kako nije dobio sredstva za daljnji rad na motoru, 1884. godine odlazi u New York s četiri centa u džepu, nekoliko svojih pjesama i planovima za leteći stroj. Zaposlio se u «Machine Works» kod Thomasa Alve Edisona, koji ga je uskoro prihvatio za jednog od najbližih suradnika. Te je godine Tesla usavršio 24 istosmjerna generatora radeći od 10.30 ujutro do 5 sati sljedećeg jutra, ali od Edisona nije dobio ništa od obećanih 50.000 dolara, što je tada bio veliki iznos. Tesla i Edison se nisu slagali ni oko metoda istraživačkog rada i budućnosti proizvodnje električne energije. Edison je zastupao svoje patente istosmjerne struje, pa ga je Tesla napustio. Bez financijera, radio je što je mogao, a u zimu 1885. godine kopao je jarke za dva dolara dnevno. Na sreću je uspio pronaći sredstva i 1887. godine osnovao samostalni laboratorij «Tesla Arc&Light Co». Glavni Teslin cilj tada je bio «usavršiti strojeve izmjenične struje čiji je izumitelj Nikola Tesla». Da bi pokazao bezopasnost izmjenične struje visoke frekvencije često je javno palio žarulje bez žica, puštajući struju kroz tijelo.
Prvi patent Tesla je prijavio 6. svibnja 1885. godine, a prvo predstavljanje znanstvenoj javnosti dogodilo se 16. svibnja 1888. kada je održao predavanje «Novi sistem motora i transformatora izmjenične struje». Ubrzo nakon tog predavanja prodao je 40 patenata proizvodnje, prijenosa i upotrebe trofazne izmjenične struje Georgeu Westinghouseu. Zajedno s Westinghouseom postavio je rasvjetu za Svjetsku izložbu u C
hicagu 1893. godine, nakon čega je s Westinghause-General Electric inženjerima radio na konstrukciji prve moderne trofazne izmjenične centrale na slapovima Nijagare. Centrala je otvorena 12. siječnja 1895. godine i smatrana je jednim od svjetskih čuda toga doba. Svi upotrijebljeni patenti izmjenične struje nepromijenjeni se koriste i danas u 90% svjetske proizvodnje električne energije. Pored hidrocentrale danas stoji Teslin spomenik, koji se ne osvjetljava noću kako bi se naglasio njegov doprinos svijetu i mogući mrak koji bi nas bez Tesle okruživao.
Tesla, Röntgen i radiotehnika
Nakon otkrića okretnog magnetskog polja Tesla je odlučio praktično riješiti i James Clerk Maxwellovu (1831-1879) i Heinrich Hertzovu (1857-1894) teoriju elektromagnetskih polja. Početkom 1889. godine konstruira prvi generator struje visoke frekvencije (generator s velikim brojem polova) i visokog napona. Iako se ocem radiotehnike smatra skromni talijanski fizičar Marchese Guglielmo Marconi, pravi pionir radija je Nikola Tesla, koji je 1891. godine napravio visokofrekventni alternator i Tesline zavojnice, indukcijske zavojnice koje su i danas nezamjenjive u radio i televizijskoj tehnici. Posljednjeg desetljeća 19. stoljeća Tesla je intenzivno radio na proučavanju struja visokih frekvencija, rezonanciji, njihovom utjecaju na ljude i pravio prve moderne oscilatore. Tesla je proučavanjem rezonancije došao i do metode bežične rasvjete, iz čega će naknadno nastati fluorescentne žarulje. Također je, zahvaljujući svojim izvorima visokog napona i frekvencije, već 1894. godine provodio eksperimente sa sjenografom. Sličan je uređaj koristio Wilhelm Röntgen kada je 1895. godine otkrio X-zrake i dobio prvu Nobelovu nagradu za fiziku.
Teslino postavljanje temelja rezonancije i izum rezonantnog sustava s četiri strujna kruga 1893. godine, po dva na predajnoj i prijemnoj strani, krivo je pripisan Marconiju koji je tek 1901. godine uspostavio radiotelegrafsku vezu između Europe i SAD-a, za što je dobio Nobelovu nagradu. Ta je nepravda ispravljena nakon dugogodišnje rasprave odlukom američkog Vrhovnog suda o Tesli kao vlasniku patenta i plagijatoru Marconiju, tek šest mjeseci nakon Tesline smrti.
Teslini transformatori i visokofrekventne struje
Nakon uspjeha s radiovalovima, Tesla 1899. godine odlazi u Colorado Springs, gdje na visini od 2000 metara gradi laboratorij s radiostanicom od 200 kW iz koje šalje signale u New York. Za svoje eksperimente napravio je posebni visokofrekventni transformator bez jezgre, tzv. Teslinu zavojnicu, koji je mogao dati napon do 12 milijuna volti i frekvenciju do nekoliko stotina tisuća hertza. Prve patente svog transformatora, čija je posebnost da nema metalnu jezgru, dobio je već 1891. godine. U to doba Tesla otkriva postojanje stacionarnih valova oko Zemlje, koje namjerava upotrijebiti za bežični prijenos električne energije. Također je na udaljenosti od 40 kilometara upalio 200 žarulja koje nisu bile povezane žicom, a koje su svaka pojedinačno osvjetljavale krug od 41 metra. Usput je uspio napraviti 35-metarske kuglaste munje kojima je prouzročio kratke spojeve u električnoj mreži Colorado Springsa, zbog čega je pod pritiskom građana napustio svoj laboratorij.
Danas se generatori visokih frekvencija koriste u radiotehnici, industriji i u procesu oslobađanja nuklearne energije, a Tesla je predvidio njihovu primjenu i u medicini. Najvažnije eksperimente sa strujama visokog napona i frekvencije Tesla je obavljao u području bežičnog prijenosa signala. Nakon povratka u New York, financijski potpomognut od J. P. Morgana, započeo je izgradnju velike antene Wardenclyffe na Long Islandu za bežično slanje slika, poruka, vremenske prognoze i burzovnih izvještaja u sve dijelove svijeta. Taj je projekt nazvao «Svjetski radio sustav», a napustio ga je 1906. godine zbog financijskih problema i Morganovog odustajanja. Projekt Wardenclyffe najveće je Teslino razočaranje, posebno zato što je trebao omogućiti bežični prijenos električne energije.
Nakon razočaranja Tesla se usmjerio na praktične izume turbina, pumpi i mehaničkih uređaja. U kratko je vrijeme dobio patent turbine bez lopatica, koja se i danas koristi, i mjerač protoka tekućine, ali je većina ideja ostala nedovršena zbog nedostatka sredstava. Većina Teslinih ideja, kao što su turbo pumpe i turbine, i danas se proučava zbog svog jedinstvenog pristupa problemu. Također je napravio nacrte uređaja za proizvodnju ozona, umjetnih gnojiva i zrakoplova s vertikalnim polijetanjem.
Teslini tajni izumi
Nakon Tesline smrti, njegova imovina, dokumenti i projekti zapečaćeni su, a smatra se da ih je intenzivno proučavalo barem nekoliko američkih tajnih službi. Tesla je intenzivno radio na bežičnom prijenosu električne energije, a njegov izum nevidljivosti opisan je u filmu Philadelphia Experiment. Taj se eksperiment navodno dogodio početkom Drugog svjetskog rata, kada je na nekoliko minuta nestao američki ratni brod Eldridge, ali je sam Tesla odbio raditi na njemu. Također su poznate i Tesline «zrake smrti» koje skoro čitavo stoljeće intrigiraju znanstvenike, ali za njihov nastanak nema pouzdanih dokaza. Tesla je u više navrata govorio o zrakama velike energije kojima može uništiti udaljene predmete bez obzira na njihovu zaštitu, a napajanje pojedinog generatora zraka bila bi obična baterija od 30 volti. Sa «zrakama smrti» Tesla je počeo eksperimentirati još 1899. godine, a u osvit Drugog svjetskog rata obznanio je praktičnu upotrebu svog izuma kojim bi zaustavio nacistički pohod na svijet. Međutim, zrake nitko nikada nije vidio niti ponovio Tesline pokuse, a prema legendi sam je Nikola prestrašen mogućnostima svog izuma rastavio stroj na tri dijela i poslao ih na tri različite strane svijeta kako ne bi pao u krive ruke.
Prometej moderne tehnike
Nikola Tesla ni kao znanstvenik ni kao čovjek nije bio običan. Nije imao puno prijatelja, s novcem se nikada nije dobro snalazi, bio je pedantan i temeljit, pokušavao je završiti svaki započeti posao, ekscentrik, panično se bojao bacila, govorio je devet jezika, ali je uglavnom više volio društvo golubova nego ljudi. Zanimljivo je da mu jedan od bližih prijatelja bio Mark Twain. Nastavio je raditi do kraja života, spavajući tek pet sati dnevno.
Osim što je dobio svoju fizikalnu jedinicu, po Tesli je imenovano i brdo na Mjesecu, čime se malo Nobelovaca može pohvaliti. Vizionar Tesla zamislio je televizor, daljinski upravljane krstareće rakete, lebdeće vlakove s magnetskom levitacijom, svemirsko oružje sa zrakama visokih energija kakve se danas koriste u «Ratu zvijezda», pa čak i Internet o kojem je maštao kao o «svjetskom povezivanju komunikacija u jedan sustav».
Posljednju počast Nikoli Tesli odalo je dvije tisuće ljudi u katedrali St. John the Divine u New Yorku, a među njima i trojica nobelovaca, koji su došli pozdraviti «čovjeka koji je popločao put čitavom tehnološkom razvoju modernog doba». Teslina postignuća započela su Drugu industrijsku revoluciju, čiji je meteorski razvoj omogućio da 74 godine nakon otkrića izmjenične struje čovjek sleti na Mjesec i danas komunicira jedinstvenim sustavom. Otkriće okretnog magnetskog polja i izrada generatora izmjenične struje smatra se najvećim u posljednjih 500 godina i zajedno s Gutenbergovim tiskarskim strojem obilježava svijet kakav danas poznajemo.
Članak je izvorno objavljen u 63. broju časopisa Drvo znanja. Autor: Antun Gustav Matejčić.
