Глава 4 Ниагара

Глава 4

Ниагара

Еще юношей, еще в Хорватии, Никола Тесла рассматривал фотографии Ниагарского водопада и мечтал о том дне, когда он увидит это чудо природы. Более того, он уже тогда мечтал о покорении водопада и устройстве на нем огромного водяного колеса, которое крутило бы жернова и прочие устройства. Однако мечты мечтами, но примерно в те же годы несколько американских инженеров уже составляли планы по практической эксплуатации гигантской энергии водопада, вначале тоже для вращения жерновов и промышленных агрегатов, а со временем и для устройства электростанции, 8 1886 году соответствующий проект был представлен Томасом Эвершедом, однако в нем предполагались огромные затраты на расчистку территории, пробивку тоннелей и каналов. Кроме того, было еще не очень понятно, куда должна поступать выработанная электроэнергия, — передача постоянного тока в те времена могла осуществляться только на несколько километров. Следовательно, надо было строить рядом с водопадом какой-либо энергопотребляющий завод либо научиться передавать энергию хотя бы в соседний, тогда небольшой, город Буффало. И в 1889 году решение этой второй задачи было предложено Эдисоном, хотя ранее уже был успешный опыт передачи электроэнергии на значительно большее расстояние — 200 километров, которое осуществили Чарльз Браун и наш соотечественник Михаил Доливо-Добровольский, работавший на германскую Объединенную электрическую компанию. Используя сразу несколько изобретений Теслы, они сумели осветить Всемирную электротехническую выставку во Франкфурте-на-Майне, передав трехфазным переменным током энергию с водопада на реке Неккар, притоке Рейна. Однако Тесла за год до этого получил патенты на использование любой многофазной системы передачи такого тока, и трехфазная система являлась лишь частным случаем его изобретений. Компания, в которой работали Браун и Доливо-Добровольский, пыталась оспорить тесловские патенты, но безрезультатно. Об этом мы уже говорили.

Эти патенты в то время были выкуплены дальновидным предпринимателем Джорджем Вестингаузом, который сколотил первоначальное состояние не на бирже или спекуляциях, а на своих собственных изобретениях, что было тогда редкостью. Собственно, и сейчас Билл Гейтс является исключением. Началось все с изобретения знаменитого воздушного тормоза, которое позволило двадцатитрехлетнему сыну владельца завода сельскохозяйственных машин основать собственную фирму (м-да… все-таки сын владельца завода… не совсем Золушка…).

В (2) указывается, что объективную оценку достижений компании Вестингауза можно найти в отчете А. И. Смирнова, которого русское правительство в 1893 году командировало в США для ознакомления с состоянием дел в электротехнической области. Инженер сообщает, что "громадный промышленный успех и быстрое развитие деятельности этой американской фирмы делает ее весьма интересной не только для американских электротехников, но и для нас. Можно с уверенностью сказать, что предприимчивости и энергичной деятельности этой фирмы Америка много обязана своей столь широко развившеюся электротехникой. Развивалась эта фирма с чисто американской быстротой и в какие-нибудь семь лет достигла того, что ее приборы и машины применяются на бесчисленном множестве установок во всех странах света, не говоря уже о том, что нет ни одной отрасли электротехники, которой не коснулась бы предприимчивость этой компании. Объясняется это, конечно, талантливостью ее техников (к числу которых принадлежит известный Тесла), а также очень важным принципом, положенным в основании ее деятельности и строго соблюдаемым во всех случаях. При выделке всех приборов обращают особое внимание на простоту и прочность устройства и на возможно высокое полезное действие".

В начале 80-х годов позапрошлого века будапештская фирма Ганца успешно внедряла однофазный ток для промышленного использования. Схема разводки электропроводов, разработанная инженерами Ганца, демонстрировалась на выставке изобретений в Лондоне, и побывавший на этой выставке сотрудник Вестингауза электротехник Панталеони дал ей высокую оценку и фактически предопределил выбор переменного тока фирмой Вестингауза для ее деятельности. К тому времени главный инженер фирмы Стенли уже сконструировал однофазный трансформатор и построил линию электропередачи однофазного тока высокого напряжения длиной более шести километров в штате Массачусетс. Однако Вестингауз предпочел приобрести лицензии на трансформаторы Голяра — Гиббса, которые, впрочем, впоследствии без обид усовершенствовал все тот же Стенли. К 1888 году фирма построила более ста небольших электростанций однофазного тока, которые работали на частоте 133 герца.

Вернемся немного назад и скажем несколько слов о Михаиле Осиповиче Доливо-Добровольском. Он родился в 1861 году в Гатчине, в семье чиновника, в детском возрасте вместе с семьей переехал в Одессу, где его отец начал издавать газету. Под очень интересным названием — "Правда"! В 1880 году юноша окончил Одесское реальное училище и поступил на химический факультет Рижского политехнического института, но из-за участия в студенческих антиправительственных выступлениях был вынужден покинуть институт и уехать за границу для продолжения образования (вынужден уехать! вот он был какой, кровавый царский режим!). В Германии закончил Дармштадтское техническое училище, но в Россию не вернулся (ищи дураков) и начал работать на немецком отделении эдисоновской компании, которое в 1909 году даже и возглавил. Практически одновременно с Теслой он придумал генератор переменного тока, а потом и систему передачи переменного трехфазного тока. Разумеется, по российской интеллигентской привычке он не устроил рекламного шоу из своих достижений и известен публике значительно меньше, чем Тесла, если не сказать, что вообще неизвестен.

Особенно интересно, что этот адепт переменного тока со временем сообразил и опубликовал по этому поводу обстоятельные теоретические расчеты, что на большие расстояния нужно передавать все-таки постоянный ток с чудовищным напряжением в миллионы вольт, и уж на месте понижать напряжение и переводить постоянный ток в переменный. Потери при такой передаче неизмеримо ниже, чем при использовании переменного тока. Сейчас так и делают, мощные ЛЭП (линии электропередачи) при передаче тока на расстояние от 1,75 тысячи километров устраивают на постоянном токе. Существует даже проект прокладки Трассы энергопередачи постоянного тока свободного рынка электроэнергии России, от Минска до Владивостока, в Сибири приблизительно параллельно Транссибу. К такой трассе мог бы подсоединиться любой производитель электроэнергии и продавать ее потребителям. В случае переменного тока это требует малоосуществимой одновременности работы всех участников рынка, в случае постоянного тока — подключайся когда угодно.

Довольно странно, но достижение Брауна и Доливо-Добровольского довольно долго не смогли повторить, несмотря на то что и генератор Теслы уже был создан, и все физические принципы передачи переменного тока были известны. Например, в том же 1889 году Себастьян Ферранти передал довольно большое напряжение, 11 тысяч вольт, на расстояние всего 10 километров, а компания Вестингауза осуществила в 1893 году передачу аж 60 тысяч вольт на расстояние 6 километров для освещения Чикагской всемирной выставки. Но от Ниагарского водопада даже до Буффало было 30 километров, а от главного из потенциальных потребителей тока Нью-Йорка все 500. Инвесторы и владельцы Ниагарского проекта решили разобраться в проблеме и откомандировали будущего строителя электростанции Эдварда Адамса а Германию для переговоров с Доливо-Добровольским и Брауном. Этот Адамс объездил всю Европу, встречался с массой инженеров и дельцов и понял, что работать необходимо только с переменным током. Будучи в первую очередь все же бизнесменом, он зарегистрировал в Лондоне Международную Ниагарскую комиссию, председательствовать в которой уговорил самого лорда Кельвина (это который про абсолютную шкалу температур и градусы Кельвина). Понятно, что это назначение сродни приглашению свадебного генерала или председательствованию бывшего германского канцлера Герхарда Шредера в консорциуме по строительству Балтийского газопровода.

Ниагарский водопад имеет высоту 48 метров и находится на реке Ниагара, соединяющей два из Великих озер — Эри и Онтарио. Посередине водопада находится остров, который делит водопад на американскую и канадскую части (граница обеих стран проходит по этому острову), причем по канадской части протекает в девять раз больше воды, чем по американской.

Финансист Адаме объявил конкурс на лучший проект электростанции на Ниагаре и получил две дюжины предложений. Сейчас это покажется комичным, но большинство из них тогда были основаны на использовании гидравлики и сжатого воздуха. Т. е. энергией падающей воды предполагалось сжать воздух, передать его по трубе в Буффало, где этот сжатый воздух будет что-то там крутить и долбить, как это делают сейчас с нашим асфальтом гастарбайтеры пневматическими молотками. Только в одном проекте английского профессора Джорджа Форбса предлагалось использовать генераторы и двигатели переменного тока, естественно, выпускаемые компанией "Вестингауз электрик" в соответствии с изобретением и по патенту Николы Теслы. Несмотря на экономический кризис 1893 года и промышленный шпионаж, в результате которого у Вестингауза пропали некоторые чертежи аппаратов на переменном токе, в том же году профессор Форбс с коллегами заключил договор с компанией Вестингауза и работа по Ниагарскому проекту началась. Разумеется, в его основе лежали изобретения Теслы и его двухфазная система. Несмотря на конечный успех предприятия, в данном случае Форбс совершил ошибку. Трехфазная система, примененная на реке Неккар Брауном и Доливо-Добровольским, значительно выгоднее и сейчас применяется почти во всех случаях. Двухфазный генератор Теслы действительно компактнее, а двухфазный переменный ток легче преобразовать в постоянный, применяемый прежде всего для электролиза, однако эти преимущества тают при рассмотрении эффективности выработки трехфазного тока. Впрочем, свою ошибку Форбс совершил вслед за самим Теслой, который тогда не оценил преимущества трехфазности просто из-за неразвитости теории электрического тока.

О роли Теслы в создании проекта гидроэлектростанции и его авторстве генераторов этой станции немедленно прознали газетчики, и можно считать, что именно тогда началось восхождение Теслы на вершину бумажной славы. О нем написали все главные общественные и научно-популярные издания, у него брали интервью лучшие репортеры. Теслу уже не стеснялись называть гением. Однако изобретатель не загордился и не бросил работать, а, наоборот, непрерывно улучшал свои механические и электрические осцилляторы (высокочастотные генераторы) и системы передачи переменного тока. Адамс посетил его в нью-йоркской лаборатории и предложил создать новую компанию, в которую Тесла передаст свои патенты, а Адаме — 100 тысяч долларов. Тесла согласился.

В октябре 1888 года, по настоянию Вестингауза, Тесла переехал из Нью-Йорка в Питтсбург на завод этого магната. Здесь он мог сосредоточиться на производстве электродвигателей переменного тока, освобождая собственную лабораторию в "Большом яблоке" от рутинной сборки агрегатов. Вестингауз положил Тесле более чем приличное месячное вознаграждение в 2000 долларов, но решил использовать талант изобретателя для усовершенствования и серийного выпуска маломощных электродвигателей, которые можно было включать в однофазные осветительные сети, — дело было в том, что хозяин компании уже вложил в эти двигатели изрядный капитал и собирался вернуть деньги с продаж. Но вскоре возникли препятствия технического характера. На питтсбургском заводе было принято использовать частоту 133 герца, обеспечивающую некоторую экономию металла, но Тесла стал настаивать на использовании 60-герцового тока, превосходящего другие по всем параметрам (в России, кстати, используется частота 50 герц, хотя Тесла считал пониженные частоты неэффективными). Ему удалось убедить инженеров фирмы и самого Вестингауза в преимуществах такого тока, и положительное решение было принято. С тех пор и до настоящего времени в США принята частота 60 герц.

После завершения споров о частоте Тесла приступил к изготовлению двухфазных электрических машин. В феврале 1889 года первые в мире индукционные двигатели переменного двухфазного тока, разработанные Николой Теслой, были установлены на газовой станции около Питтсбурга — наконец-то Вестингауз начал зарабатывать на Тесле неплохие деньги. Со временем он понял, что его собственный завод нуждается в аналогичных асинхронных двигателях и в новом цеху установил их сразу 39 штук. Затем Вестингауз начал поставлять двигатели на другие предприятия Питтсбурга в Буффало, Детройт, Денвер и даже в столицу мормонов Солт-Лейк-Сити на горнорудные и железнодорожные предприятия. Успехи Вестингауза были замечены, и о них стали публиковать статьи ведущие электротехнические журналы. К чести магната, он никогда не забывал напоминать о роли Николы Теслы в разработках своей компании.

Осенью 1893 года начались работы по сооружению первой очереди Ниагарской гидроэлектростанции. Стройка велась в сложнейших геологических условиях — река Ниагара протекает по скальным породам. Здесь на глубине 50 метров с использованием взрывчатки сначала был пробит туннель диаметром 5–6 метров для монтажа вертикальных турбин, причем эти турбины были привезены из Европы. В Америке тогда еще не было развито производство таких машин. Первый агрегат был пущен уже в 1895 году, проектная мощность достигнута в 1896 году, а вторая очередь завершена еще через семь лет. Ниагарская гидроэлектростанция стала самым крупным гидротехническим сооружением того времени. Потребителями ее энергии стали построенные рядом с городком Ниагара-Фолс алюминиевый, химический заводы и фабрика по производству карборунда. Как раз к тому времени, в 1886 году был изобретен способ получения алюминия путем электролиза бокситов (оксида алюминия), применяющийся до настоящего времени. Электролиз требует огромных затрат электроэнергии, и до сих пор алюминиевые заводы строят возле гидроэлектростанций, а не около месторождений бокситов. На наши заводы в Сибири оказалось даже выгодным возить бокситы из африканской Гвинеи.

Понимание преимуществ трехфазного тока пришло довольно быстро. Уже в 1896 году была проложена воздушная трехфазная линия длиной 40 км в Буффало, для чего на станции были установлены повышающие трансформаторы для перевода тока в трехфазный. Посещая гидроэлектростанцию, Тесла нисколько не расстроился, увидев это нововведение, названное впоследствии "схемой Скотта" по имени главного электрика компании Вестингауза. Снабдив эту компанию своими изобретениями, убедившись в их работоспособности и деже заработав немало денег (Вестингауз заплатил ему за 40 патентов миллион долларов — огромную по тем временам сумму), Тесла увлекся решением совершенно иных задач. Вообще конкретное, скучное воплощение в жизнь своих изобретений не было сильной стороной ученого. Не проработав на питгсбургском заводе компании Вестингауза и года, он в 1889 году возвращается в Нью-Йорк, хотя и соглашается с настойчивыми уговорами Вестингауза поработать еще год на фирме в качестве консультанта. Сам Тесла был не очень доволен своим пребыванием в Питтсбурге. В своих заметках изобретатель пишет (3): "За год, проведенный в Питтсбурге, я не сделал никакого вклада в электротехнику. Я не чувствовал себя свободным в этом городе, зависимость и обязательства мешали мне работать. Для того, чтобы созидать, я должен быть абсолютно свободен. Когда я освободился от ситуации, создавшейся в Питтсбурге. идеи и изобретения снова хлынули в мою голову, как Ниагара".

А пока на гидроэлектростанции продолжались переделки. Не слишком долго провозившись с трансформаторами для повышения напряжения, их скоро сняли и просто перевели всю станцию на трехфазные генераторы, впрочем, также предусмотренные некоторыми патентами Теслы. Полученные от Вестингауза деньги сделали его весьма не бедным человеком, и он мог вернуться к изучению высокочастотных токов без необходимости заниматься продажей своих изобретений и поисков заработка. Кстати, о деньгах Вестингауэа. Тесла — великий человек, а великие люди часто ухитряются совмещать в себе противоположные качества. Например, Теслу никак нельзя назвать бессребреником, он полжизни положил на поиск инвестиций и уговоры бизнесменов. Одна переписка с Морганом чего стоит, чуть ли не в каждом письме он обещает финансисту золотые горы (с указанием конкретного объема горы в денежных единицах) в обмен на не слишком значительные затраты с его стороны — как же, незначительные! Речь всегда шла о минимум десятках тысяч долларов, а чаще всего о сотнях тысяч. Умножьте это этак на 10–20, и вы поймете, какие объемы инвестиций просил выделить ему Тесла в современных ценах.

Однако мы имеем и прямо противоположные примеры. Уже вскоре после того, как инженеры питтсбургского завода Вестингауза убедились в правоте Теслы и согласились с предлагаемым им переводом электрических машин на переменный ток с частотой 60 герц, разразился экономический кризис 1893 года. Даже крупные фирмы были вынуждены объединяться — Эдисон с Томсоном (появилась знаменитая и сейчас "Дженерал электрик"), Вестингауз с полудюжиной мелких фирм (возникла "Вестингауз электрик"). При этом на Вестингаузе "висели" обязательства по выплате Тесле роялти — процентов от проданного электрооборудования. Считается, что великий изобретатель должен был бы получить не менее 10 миллионов долларов, т. е. просто огромные деньги по тем временам. Да, но денег-то у Вестингауза уже не было! Миллионера Вестингауза тоже финансировали какие-то акулы с Уолл-стрит, и они потребовали расторжения контракта с Николой Теслой. В наше время и в нашей стране все решилось бы гораздо проще, хватило бы одной водопроводной трубы в подъезде, но у них там все не как у людей. И великий Вестингауз пошел на поклон к Тесле.

Хозяин компании объяснил изобретателю, что если Тесла потребует уплаты всей причитающейся ему суммы, то компания перейдет в руки банкиров, которым "до лампочки" открытия великого серба, и они найдут, куда вложить деньги и усилия компании помимо этих открытий. Хоть в те же лампочки Эдисона. Но если Тесла разорвет соглашение, то компания будет спасена и продолжит распространять по миру многофазные системы Теслы. Согласно легенде, великий изобретатель именно так и поступил, а именно буквально разорвал бумагу с текстом соглашения и выбросил обрывки в мусорное ведро. Потрясенный Вестингауз "не находил слов", однако вскоре нашел и что-то такое очень торжественное произнес. А Тесла отказался от 10 миллионов долларов — в конце жизни он, между прочим, жил на небольшое пособие от югославов. Не то что миллионов, даже тысяч долларов у него не было.