Светски бежични систем Николе Тесле

јуна 1899. научник српског порекла, г. Никола Тесла, почиње експериментални рад у својој лабораторији у Колорадо Спрингсу (САД). Теслин тадашњи циљ био је практична студија могућности преноса електричне енергије кроз природну средину.

Теслина лабораторија је подигнута на огромној висоравни, која се налази на надморској висини од две хиљаде метара, а подручје стотинама километара унаоколо познато је по прилично честим грмљавинама са веома јаким муњама.

Тесла је рекао да је уз помоћ фино подешеног уређаја могао да открије ударе грома на удаљености од седам до осам стотина километара од његове лабораторије. Понекад би скоро сат времена чекао на звук грмљавине од следећег пражњења муње, док је његов уређај тачно одређивао растојање до места где је дошло до пражњења, као и време након којег би звук стигао до његове лабораторије.

Желећи да проучава електричне вибрације на кугли земаљској, научник је уградио пријемни трансформатор тако да је његов примарни намотај био уземљен једним од његових терминала, док је његов други терминал био повезан са проводљивим ваздушним терминалом, чија се висина могла подесити.

Секундарни намотај трансформатора је повезан са осетљивим саморегулационим уређајем. Осцилације у примарном намотају изазвале су појаву струјних импулса у секундарном намотају, који је заузврат управљао рекордером.

Тесла је једног дана посматрао ударе грома из олује која је беснела у пречнику мањем од 50 километара од његове лабораторије, а затим је уз помоћ свог уређаја успео да забележи око 12.000 пражњења грома за само два сата!

Током посматрања, научник је у почетку био изненађен да су удари грома даље од његове лабораторије често имали јачи утицај на његов уређај за снимање од оних који су ударали ближе. Тесла је недвосмислено утврдио да разлика у јачини пражњења није узрок разлика. Али шта онда?

Трећег јула Тесла је направио своје откриће. Посматрајући грмљавину тог дана, научник је приметио да су олујни облаци који су јурили великом брзином из његове лабораторије стварали скоро редовне (понављајуће у скоро редовним интервалима) ударе муња. Почео је да гледа свој касетофон.

Како се грмљавина удаљавала од лабораторије, струјни импулси у пријемном трансформатору су у почетку ослабили, али су се затим поново повећали, дошло је до врхунца, затим је прошло и заменило га смањење интензитета, али онда је поново дошао врхунац, па поново смањење .

Он је приметио овај изразити образац чак и када се грмљавина већ померила око 300 километара од његове лабораторије, интензитет насталих поремећаја је остао прилично значајан.

Научник није сумњао да су то таласи који су се ширили са места где је гром ударио у земљу, као дуж обичне жице, а посматрао је њихове врхове и корита баш у тренуцима када их је ударило место пријемног калема.

Тесла је тада кренуо да направи уређај који би генерисао сличне таласе. То је морало бити коло са веома високом индуктивношћу и што мањим отпором.

Предајник ове врсте може преносити енергију (и информације), али у суштини не на исти начин као што је то имплементирано у Хертз уређајима, односно не преко електромагнетно зрачење… Претпоставља се да су то стајаћи таласи који се шире дуж земље као проводник и кроз електрично проводну атмосферу.

Како је научник замислио, фреквенција у његовом систему преноса енергије мора бити смањена до те мере да се минимизира емисија (!) енергије у облику електромагнетни таласи.

Затим, ако су испуњени услови за резонанцију, коло ће моћи да акумулира електричну енергију многих примарних импулса попут клатна. А ефекат на пријемне станице подешене на резонанцију биле би хармонијске осцилације, чији би интензитет у принципу могао да премаши по величини феномен природног електрицитета који је Тесла посматрао током грмљавине у Колораду.

Са таквим преносом, научник претпоставља да ће користити својства проводљивости природног медијума, за разлику од Херцове методе са зрачењем, где се много енергије једноставно расипа и само веома мали део пренете енергије стиже до пријемника.

Ако Теслин пријемник синхронизујете са његовим предајником, онда се енергија може добити са ефикасношћу до 99,5% (Никола Тесла, чланци, стр. 356), као да се струја преноси кроз жицу малог отпора, иако се у пракси пренос снага се добија бежично. Земља се понаша као једини проводник у таквом систему. Технологија, сматра Тесла, омогућава да се изгради светски систем за бежични пренос електричне енергије.

Аналогија коју је Тесла дао супротстављајући свој систем Херцовском систему у смислу ефикасности преноса енергије (или информација) је следећа.

Замислите да је планета Земља гумена лопта испуњена водом. Предајник је клипна пумпа која ради у неком тренутку на површини лопте — вода се извлачи из лопте и враћа јој се одређеном фреквенцијом, али период мора бити довољно дуг да се лопта као целина прошири и скупи на та фреквенција .

Тада ће сензори притиска на површини лопте (пријемници) бити обавештени о кретањима, без обзира на то колико су удаљени од пумпе, и истим интензитетом.Ако је фреквенција нешто већа, али не много висока, тада ће се осцилације рефлектовати са супротне стране лопте и формирати чворове и античворове, док ако се ради у једном од пријемника, тада ће се енергија трошити, али пренос ће се показати као веома економичан…

У Хертзовом систему, ако наставимо аналогију, пумпа се ротира огромном фреквенцијом, а отвор кроз који се вода уводи и враћа је веома мали. Колосални део енергије се троши у виду инфрацрвених топлотних таласа, а мали део енергије се преноси на лопту, па пријемници могу да ураде врло мало посла.

У пракси, Тесла предлаже постизање резонантних услова у светском бежичном систему на следећи начин. Предајник и пријемник су вертикално уземљени калемови са више обртаја са високом површинском проводљивошћу на терминалима причвршћеним за њихове горње водове.

Предајник се напаја примарним намотајем, који садржи знатно мање завоја од секундарног, и у јакој је индуктивној вези са дном уземљеног вишенамотаја секундарног намотаја.

Наизменична струја у примарном намотају се добија уз помоћ кондензатора. Кондензатор се пуни од извора и празни кроз примарни намотај предајника. Фреквенција осциловања тако формираног примарног осцилационог кола је једнака фреквенцији слободних осцилација секундарног кола, а дужина жице секундарног намотаја од уземљења до терминала једнака је једној четвртини таласну дужину осцилација које се шире дуж њега.

Под условом да скоро сав самоелектрични капацитет секундарног кола пада на терминал, тада се на терминалу добијају античвор (увек максимални замах) напона и чвор (увек нула) струје, а у тачки уземљења - античвор струје и чвор напона Пријемник има сличан дизајн као и предајник, са једином разликом што му је главни калем вишеокретни, а кратки на дну је секундарни.

Оптимизујући коло пријемника, Тесла је дошао до закључка да се за његов најефикаснији рад мора кориговати напон из секундарног намотаја. За то је научник развио механички исправљач, који омогућава не само корекцију напона, већ и пренос енергије на оптерећење само у оним тренуцима када је напон секундарног намотаја пријемног кола близу вредности амплитуде.