Глава 2 Битва электрических токов

Глава 2

Битва электрических токов

Уже вскоре после ухода Теслы из компании Эдисона между ними началось противоборство, которое получило название «войны электрических токов» — Эдисон стремился обеспечить Америку и весь мир постоянным током, а Тесла — переменным. Решающие сражения происходили в 1888 году, когда Тесла уже работал на Вестингауза, а Эдисон по-прежнему возглавлял компанию имени себя. Посвятим этому ничуть не менее великому, чем Тесла, изобретателю несколько абзацев.

Томас Алва Эдисон родился в 1847 году (он старше Теслы на 9 лет) в семье голландских эмигрантов, проживавших в г. Майлан (США, штат Огайо). Отец будущего изобретателя владел небольшой фабрикой по производству кровельных материалов — щепы и дранки, а мать преподавала несколько предметов в школе. Однако учиться Томас начал не в мамином классе, а в школе г. Порт-Гурон (штат Мичиган). Ученье в школе длилось недолго, так как учитель считал его полным тупицей, мечтателем и бездельником, и мальчика забрали домой, где его образованием профессионально занялась мать. Томас много читал, конструировал различные устройства, а в возрасте 12 лет начал продавать газеты и коржики в поездах, связывающих Порт-Гурон с Детройтом. Постоянно бывая на вокзалах, он выучился на телеграфиста, а в 1868 году получил свой первый патент на электросчетчик для избирательных участков. Затем изобрел приставку к телеграфному аппарату, позволяющую передавать по проводам сведения о курсах акций на бирже. Он продал патент на приставку за 40 тысяч долларов и в городке Нью-Арк (неподалеку от Нью-Йорка, но уже в другом штате, Нью-Джерси) построил мастерскую по изготовлению телеграфных аппаратов и электроприборов. В 1875 году ему удалось значительно усовершенствовать телеграф, а потом и открыть явление термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми телами, эффект Эдисона). До сих пор это явление используется в электровакуумных приборах.

В 1876 году он создал свою знаменитую лабораторию в местечке Менло-Парк, в том же штате, Нью-Джерси. Здесь он вскоре усовершенствовал микрофон телефона Белла, разработал измеритель интенсивности солнечного излучения и, наконец, сделал свое величайшее изобретение — фонограф. Как ни странно, ему пришлось объяснять публике, что фонограф можно использовать для совершенно различных целей — для записи не только голоса, но и музыки, для записи показаний в полицейских участках и прений сторон в суде и т. д. На публику наибольшее впечатление произвела именно запись показаний. Как пирожки, фонографы расхватывали юристы.

В возрасте 31 года Эдисон занялся проблемой электрического освещения и провел жуткое количество опытов в поисках материала для нити лампы накаливания. Как ни странно, наилучшим материалом оказался обугленный бамбук. В 1879 году первые лампы накаливания поступили в продажу, причем попутно Эдисон придумал патрон и цоколь. Он разработал мощный электрический генератор и использовал его на первой в мире нью-йоркской электростанции с большим числом ответвлений для освещения улиц, квартир и промышленных помещений. Являясь сторонником постоянного тока, он изобрел щелочной железо-никелевый аккумулятор, а также плавкий предохранитель, простой поворотный выключатель и усилитель звука — мегафон.

Эдисон был профессиональным изобретателем и готов был применять свой талант в самых различных областях. Так, в 1891 году он усовершенствовал киноаппарат и придумал кинетоскоп («быстрогляд») для демонстрации последовательных фотографий движущихся предметов, и в 1896 году показал в Нью-Йорке первый в Западном полушарии кинофильм (братья Люмьеры демонстрировали свой пионерский фильм в 1895 году). Соединив кинетоскоп с фонографом, он уже в 1913 году изобрел звуковое кино, тогда еще несовершенное, но за 25 лет до появления звука в современном понимании. В совершенно другой области, химии, он также сделал немало открытий — придумал способы получения синтетических лекарств и красителей, фенола и способ отгонки каменноугольной смолы для нужд пороховых заводов. Всего Эдисон получил около тысячи патентов, среди которых важное место занимают патенты на оригинальные схемы радиопередачи, электрооборудование и даже автомобили и летательные аппараты. На поле электричества он и столкнулся с Теслой, а умер раньше его на 12 лет, в 1931 году.

Теперь вернемся к противоборству двух великих электротехников. Как мы уже знаем, Тесла покинул Эдисона, категорически не желавшего иметь дело с переменным током. В 1888 году сотрудники Эдисона, инженеры Гарольд Браун и Фред Питерсен, получили разрешение работать в Менло-Парке над изучением воздействия переменного (да-да, переменного) тока на живые существа. Браун тогда уже собрал некоторую статистику о несчастных случаях со своими коллегами, занимающимися экспериментами с постоянным и переменным токами, и сделал вывод: хотя от постоянного тоже умирают, переменный ток намного опаснее. Понятно, что Эдисона более чем устраивало такое наблюдение. А Браун решил воспользоваться своими данными и использовать опасный переменный ток «во благо» — для приведения в исполнение смертной казни. Неожиданное, но совершенно логичное решение. Хотя другое его предложение заставляет задуматься об уровне нормальности этого инженера — он обещал тюремщикам лично приводить смертные приговоры в исполнение.

Этот Браун, который потом то ли был связан с Эдисоном контрактом, то ли нет, вскоре сконструировал электрический стул для пенитенциарных заведений ценой полторы тысячи долларов за штуку — сначала на постоянном (!) токе. Однако натурные эксперименты на бродячих собаках, которых он покупал по четвертаку за живую единицу, оказались не слишком удачными. Газета «Нью-Йорк таймс» сообщает, что Браун сначала ударил собаку током 300 вольт — та завизжала, но не умерла. Тогда Браун повысил напряжение до 1000 вольт, но и здесь его постигла неудача, собака забилась в конвульсиях, но убита не была. И лишь затем Браун, мысленно благодаря самого себя за проведенное статистическое исследование, подключился к переменному току с напряжением 300 вольт и убил собачку.

Этим методом немедленно воспользовались коммунальные службы Чикаго, Детройта и Сент-Луиса, а в штате Нью-Йорк даже было объявлено о вознаграждении за разработку наиболее гуманного, т. е. быстрого и без мучений, способа осуществления смертной казни. В специально созданную комиссию вошел и Браун, проталкивающий идею использования переменного тока. Опробовать эффективность генераторов фирмы Вестингауза, разработанных Теслой, решили на бандите Уильяме Кеммлере, который был приговорен к смертной казни за убийство своей любовницы (разумеется, не гуманным током, а негуманным топором). Был и второй претендент на первенство в кончине на электрическом стуле — некий Джозеф Шапло, который зачем-то потравил соседских коров (по другой версии, отравил хозяина этих коров), но он получил пожизненное. Видимо, все-таки коров.

Еще до решения о дате казни Кеммлера в дело снова вступил Эдисон. На глазах возмущенной общественности он поместил на металлическую сетку под током — конечно, переменным с напряжением 1000 вольт — десяток кошек и собак и включил ток. Животные умерли в мучениях, дамы истерически кричали. Эдисон потирал руки.

Происходило нечто очень странное. Фактически уже было доказано, что убивать преступников переменным током более человечно, чем постоянным. Для Эдисона расположение в прессе рядом друг с другом слов «смертная казнь» и «переменный ток» было очень выгодным, так как невольно бросало тень на переменные токи Вестингауза. Общественность, забыв о собственных предыдущих требованиях о гуманности, стала склоняться к идее использования в быту постоянного тока. Особенно после того, как Браун с Эдисоном начали распространять слухи об опасности переменного тока для законопослушных граждан — в полном противоречии с логикой. Ведь если переменный ток так опасен, не его ли следует использовать для убийства бандитов? Этот вопрос общественность задать себе не сумела.

Подогрел обстановку Томас Алва, который подтвердил, что убивать надо именно переменным током. Как было не поверить яростному стороннику тока постоянного! Схема казни должна была быть такой, согласно (1): «Эдисон предлагает прикрепить к запястьям осужденного провода, опустить его руки в сосуд с водой, в которой растворена каустическая сода и через которую будет пропущена тысяча вольт переменного тока, затем надеть на голову осужденного черный мешок и в нужное время подать ток. Электричество пройдет через руки, сердце и мозг, в результате чего наступит мгновенная и безболезненная смерть». Прекрасная реклама переменного тока и всей компании Вестингауза! В газетах печатались сообщения типа: «В тюрьме Синг-Синг устроен электрический стул для казни осужденных. Использованные для этого переменные токи Теслы более смертельны, чем постоянный ток. Установка выполнена эдисоновской „Дженерал электрик“. Компания Эдисона приобрела для этой цели вестингаузовский генератор переменного тока напряжением 2000 вольт».

Вестингауз начал обороняться. Он написал в газеты, что переменный ток не опаснее постоянного, от которого тоже можно погибнуть. Душегуб Кеммлер все это время сидел в тюрьме и ждал решения экспертов. Его адвокат добился вызова Эдисона для допроса по поводу его метода казни — путаница дошла до того, что практическое, повсеместное использование переменного тока стали считать эдисоновской идеей! На вопрос о возможной связи Эдисона с Брауном великий изобретатель остроумно ответил, что ему не известно, имеет ли Браун отношение к его компании (т. е. не ответил ни «да», ни «нет»). А на вопрос о том, обуглился бы Кеммлер после пропускания тока, разумеется переменного, Эдисон ответил, что бандит превратился бы в мумию. На этом они разошлись, оставив общественность в полном недоумении — что это было? Так переменным убивать или постоянным? И можно ли использовать переменный ток в быту?

Вконец запутавшиеся человеколюбы начали протестовать вообще против казни электричеством. Мол, никто не знает, что будет чувствовать преступник во время пропускания через него электротока и сколько времени это будет длиться. К тому времени Кеммлер просидел в камере смертников еще целый год, но наконец-то случай проверить эффективность электрического стула Эдисона (на чужом переменном токе) нашелся. Кеммлера усадили на стул, прикрепили электроды совсем не к тем местам, что указывал Эдисон (к ногам и голове), и включили рубильник. Кстати, этот рубильник также был одним из давних изобретений действительно Эдисона. Сначала все пошло неплохо — душегуб этак вздрогнул и тут же поник головой. Все решили, что умер. Но через несколько минут… «К ужасу всех присутствующих, грудь преступника начала вздыматься, на губах появилась пена, и он начал на глазах оживать». И умер только после повторной подачи тока. Присутствующие были потрясены и сравнивали казнь с действиями варваров и извергов, достойных подземелий инквизиторов. Вестингауз, прочитав протоколы казни, заявил: «Это был жестокий эксперимент. Гораздо гуманнее было бы отрубить ему голову топором».

Эдисон также остался недовольным, хотя появление теперь рядом слов «мучения» и «переменный ток» ему было наверняка на руку. Однако работа была проделана неаккуратно — Эдисон сообщил, что волосы на голове Кеммлера не являются хорошим проводником (что совершенно верно), и оптимальным способом проведения казни было бы все-таки предложенное им погружение рук в раствор электролита. Кстати, имея химическое образование, автор этой книги считает предложение Эдисона не совсем удачным. Зачем брать каустическую соду, т. е. раствор натриевой щелочи? От нее преступник будет только больше страдать — щелочь интенсивно разъедает кожные покровы, а если у Кеммлера были и ранки на руках (от наручников, например), то боль могла быть очень сильной. Гораздо проще и правильнее использовать не такую активную и жгучую, как щелочь, а обычную поваренную соль — раствор хлористого натрия является прекрасным проводником электрического тока.

И все-таки в войне электрических токов победил Вестингауз — то есть Тесла. Компании Вестингауза удалось совершить два эффектных начинания, окончательно «добивших» постоянный ток Эдисона. Первым из них было оснащение электропитанием и освещением Международной электротехнической выставки в 1893 году в Чикаго. Эту выставку еще называли Колумбовой в честь четырехсотлетия открытия Америки. Контракт на электрификацию выставки удалось получить компании Вестингауза. Для питания около 200 тысяч ламп накаливания и дуговых ламп на территории выставки была построена самая большая а мире (в то время) электростанция многофазного тока мощностью более 9 мегаватт, четырнадцать тесловских генераторов. Компания Вестингауза хотела на весь мир объявить, что существует только один изобретатель многофазной системы, поэтому перед входом на выставку она установила монумент высотой с пятиэтажный дом, на котором было написано: «Электрическая компания Вестингауза. Многофазная система Теслы». В электротехническом павильоне выставки находился специальный стенд, на котором Тесла лично демонстрировал свои изобретения, прежде всего аппаратуру высокой частоты (об этом позже) — самое эффектное зрелище на этом параде электричества. А символом электрического отдела Колумбовой выставки было «те-слово яйцо». Изобретатель остроумно обыграл известное выражение «колумбово яйцо», доказав возможность поставить яйцо на попа, даже не разбивая его. Колумб, как известно, доказал простоту решения задачи, несколько нарушив условия и просто разбив его с одного конца — яйцо с вмятиной, конечно, легко устанавливалось на столе и не опрокидывалось. А Тесла поставил на столик двухфазный кольцевой статор, закрыл его для конспирации деревянным диском, на который положил стальной ротор, выполненный в виде куриного яйца. При подаче напряжения на статор «яйцо» начинало вращаться и, постепенно разгоняясь, принимало вертикальное положение. Этот опыт наглядно демонстрировал использование вращающегося магнитного поля. Любопытно, что главный конкурент Вестингауза — великий Эдисон представил на выставке в том числе и свою собственную систему переменного тока. Впрочем, его экспонаты на постоянном токе были куда убедительнее — он продемонстрировал действующий трамвай, по озеру Мичиган курсировали его прогулочные лодки, работающие от аккумуляторов, был устроен даже движущийся тротуар. Не обошлось и без гигантомании — эдисоновская «Дженерал электрик» установила в центре павильона электричества 28-метровую «Башню света», на поверхности которой были зажжены двадцать тысяч электрических ламп обычного размера, а на вершине горела гигантская лампа накаливания Эдисона. Кроме того, на выставке состоялась мировая премьера, как выражаются сейчас по поводу очередного идиотского боевика, вовсе не идиотских изобретений великого электротехника — многоканального телеграфа, фонографа, кинетоскопа.

Для понимания невероятной «тесламании», которая началась после Колумбовой выставки, необходимо сказать, что в это же время на ней проходил Международный электротехнический конгресс, на котором Никола Тесла выступил перед почти тысячей инженеров-электриков в павильоне «Сельское хозяйство» — только там могло собраться такое большое количество слушателей. Присутствовали знаменитости — например, Галилео Феррарис (о нем немного позже) и сам Генрих фон Гельмгольц, посторонних не пускали, хотя спекулянты предлагали билеты по десять долларов. Давно понявший подлинные интересы публики, Тесла не стал мучить гостей зубодробительными формулами и схемами, тем более что половину присутствующих представляли жены электротехников, мало понимающие в роторах-статорах. Он предпочел демонстрацию своих опытов и преуспел в этом, показав и «теслово яйцо», и пропускание через себя молний, и многое другое. Больше всего присутствующих поразили металлические шарики и диски, размещенные вдали от источника вращающегося магнитного поля. При включении которого все они начинали вращаться, хотя явно не были связаны с источником никакими проводами. Не интересуясь женским полом, Тесла тем не менее догадывался о приоритетах дочерей Евы, и под восторженные охи и ахи показывал вращение металлических дисков с укрепленными на них драгоценными рубинами и изумрудами, причем диски и камушки могли находиться в любой точке павильона. Короче, после своей лекции Тесла стал знаменит, а особенной популярностью стал пользоваться у дам, и сейчас-то не умеющих ввернуть лампочку в патрон, а тогда и подавно.

Кроме тесловских пиар-представлений, на конгрессе работали несколько важных комиссий, которые приняли в качестве обязательных для всех стран международные электрические и магнитные единицы — «ампер» для силы тока, «ом» для сопротивления и некоторые другие. Через много лет появится и единица «тесла»…

Эта выставка стала важнейшим событием в истории применения электричества. Огромный успех Теслы и Вестингауза заставил и Эдисона, скрипя зубами, начать разрабатывать и производить электрооборудование переменного тока. Но уже трехфазного — Эдисон верно оценил изобретения Доливо-Добровольского, подтвержденные теоретическими работами крупного электротехника Штейнмеца, которого он взял, на работу в качестве главного специалиста.

Вторым начинанием, «добившим» постоянный ток, было сооружение Ниагарской гидроэлектростанции и расположенного рядом энергоемкого промышленного комплекса. Переменный ток победил — а кстати, почему?

Дело в том, что электрический ток, как мы уже говорили ранее, получают в одном месте, а потребляют совсем в другом. Ток надо передавать по проводам, желательно с наименьшими потерями, часто на очень большие расстояния. Согласно закону Джоуля — Ленца, потери на выделение тепла при передаче электротока пропорциональны квадрату силы тока. Выделение тепла — это потери. Поэтому выгодно передавать ток при очень малых значениях силы тока и большом напряжении. Повысить напряжение переменного тока очень легко — трансформаторами, а в случае постоянного тока это проблема, требующая для своего решения установки сразу нескольких сложных устройств. Сейчас переменный ток передают на ЛЭП при напряжении 500 и 750 тысяч вольт («ЛЭП-500» — непроста-а-ая линия", как пелось в песне Пахмутовой и Добронравова… Как раз "ЛЭП-500" не такая уж и сложная). При использовании на месте, или с целью запасти электрическую энергию, выгоднее использовать постоянный ток. Так делают, например, запасая ток в аккумуляторах автомобилей, а для фонариков покупают те же аккумуляторы или обычные батарейки.

Что касается опасности переменного и постоянного тока, то переменный ток отечественной частоты 50 герц и вправду опаснее, во всяком случае, при бытовом уровне напряжения 220 вольт. При больших значениях напряжения опаснее постоянный, но нам до этого дела нет, это пусть электрики остерегаются. Нам не надо только пальцы в розетку тыкать. В соответствующей главе мы еще расскажем, как Тесла пропускал через себя токи огромного напряжения, но и огромной частоты — а теперь известно, что при очень больших частотах ток течет только по коже (скин-эффект), не достигая жизненно важных органов. Так что эффектная демонстрация Теслы на Колумбовой выставке с пропусканием через себя аж 100 000 вольт содержала в себе элемент мистификации. И сам он, и сочувствующие журналисты не раз говорили и писали, что он пропустит через себя ток такого неимоверного напряжения без всякой опасности для жизни, тогда как в тюрьме Синг-Синг ток не превышал 2000 вольт. Но за исключением наиболее продвинутых электротехников на лекции Теслы никто не знал, что сравнивать высокочастотный ток с низкочастотным просто некорректно. Об этом следует помнить, когда читаешь книги про "волшебство" изобретателя и рассматриваешь эффектные фотографии со снопами молний, вылетающих из пальцев Теслы. И особенно — когда слышишь о невероятных, фантастических и чрезвычайно опасных для Земли и человечества изобретениях Теслы, явным подтверждением реальности которых являются эти молнии. Еще раз хочется сказать, что в молниях нет ничего удивительного, а опасные изобретения существовали только в воображении Теслы и в текстах интервью с ним. Т. е. в действительности ничего такого не было.

В пресловутой "битве электрических токов" победил Никола Тесла. Это известно сейчас каждому школьнику, который хоть что-то слышал о переменном токе и знает, что именно такой ток приводит в движение домашний холодильник и раскаляет спираль электрической лампочки. Но постоянно встречающиеся в прессе, кочующие из одного издания в другое, утверждения, что Тесла и Эдисон ненавидели друг друга, абсолютно противоречат действительному положению дел. Оба великих изобретателя встретились снова, после ухода Теслы от Эдисона, на Национальной выставке электротехники в мае 1895 года, через два месяца после пожара лаборатории Теслы на 5-й авеню, выставка была организована в Филадельфии, и впервые переменный ток был передан по методу Теслы на расстояние 800 километров с Ниагарской электростанции, правда, с небольшим напряжением и по телефонным проводам — страховая компания, к которой на этот раз Тесла обратился и заключил контракт, после пожара побаивалась экспериментов изобретателя и настояла на фактически демонстрационной передаче переменного тока. Однако все равно это был рекорд, который затмил предыдущий рекорд — передачу тока с водопада на реке Неккар во Франкфурте. Знаете, что сказал по этому поводу "враг" Эдисон? "Эта передача Теслой электроэнергии на большое расстояние является крупнейшим достижением электрической науки за последние несколько лет". Вот так-то. Кроме того, Эдисон — я уверен, что совершенно искренне, — выразил Тесле сочувствие по поводу потери лаборатории. А Тесла поблагодарил его за возможность в течение нескольких недель, пока он искал помещение для новой мастерской, пользоваться одной из лабораторий Эдисона в Нью-Йорке. Да-да, было и такое!