Ακόμη και ανάμεσα στα πολλά μεγάλα και καινοτόμα μυαλά του τέλους του 19ου αιώνα, ο Νίκολα Τέσλα, ο Σέρβος-Αμερικανός εφευρέτης που ανακάλυψε το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, ξεχωρίζει για την τεράστια συνεισφορά του στην επιστήμη.

Κατά τη διάρκεια της εξαιρετικά παραγωγικής ζωής του, ο Tesla κατέθεσε τουλάχιστον 278 διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Ακολουθεί μια μικρή επιλογή από τις πιο αξιοσημείωτες εφευρέσεις του.

1. Πηνίο Tesla

Πιθανότατα η πιο διάσημη εφεύρεση του Tesla και σίγουρα μία από τις πιο εντυπωσιακές του, το πηνίο Tesla ήταν προϊόν της φιλοδοξίας του να δημιουργήσει ένα σύστημα που θα μπορούσε να μεταδίδει ηλεκτρική ενέργεια ασύρματα.

Το σύστημα αποτελείται από δύο μέρη - ένα πρωτεύον και ένα δευτερεύον πηνίο, τα οποία έχουν και τα δύο το δικό τους πυκνωτή (που αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια, όπως μια μπαταρία). Το πρωτεύον πηνίο συνδέεται με μια πηγή ενέργειας από την οποία δέχεται ένα τεράστιο φορτίο, σε σημείο που το φορτίο να σπάει την αντίσταση του αέρα στο χώρο μεταξύ των δύο πηνίων (γνωστό ως διάκενο σπινθήρα). Αυτό δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που σύντομαΗ σπινθηριστική τάση περνάει μεταξύ των δύο πηνίων αρκετές εκατοντάδες φορές το δευτερόλεπτο, φορτίζοντας τον πυκνωτή του δευτερεύοντος πηνίου μέχρι να εκραγεί σε μια θεαματική έκρηξη ηλεκτρικού ρεύματος.

Το πηνίο Tesla έχει περιορισμένη πρακτική χρήση, αλλά μεταμόρφωσε την κατανόησή μας για τον ηλεκτρισμό και πολλές από τις σημαντικότερες ηλεκτρικές καινοτομίες του 20ου αιώνα - συμπεριλαμβανομένων των τηλεοράσεων και των ραδιοφώνων - συνεχίζουν να χρησιμοποιούν παρόμοιες τεχνολογίες.

Το πηνίο Tesla σε δράση στο εργαστήριο του Nikola Tesla στο Colorado Springs, Δεκέμβριος 1899.

Image Credit: Nikola Tesla μέσω Wikimedia Commons / Public Domain

2. Τουρμπίνα Tesla

Εμπνευσμένος από την αναδυόμενη επιτυχία του εμβολοφόρου κινητήρα στα αυτοκίνητα, ο Tesla αποφάσισε να αναπτύξει τον δικό του κινητήρα τύπου τουρμπίνας. Γνωστός και ως τουρμπίνα οριακού στρώματος και τουρμπίνα τύπου συνοχής, ο στρόβιλος του Tesla ήταν ξεχωριστός στο σχεδιασμό του. Σε αντίθεση με τις συμβατικές τουρμπίνες, ο σχεδιασμός του Tesla δεν είχε πτερύγια, αλλά χρησιμοποιούσε λείους δίσκους που περιστρέφονταν σε έναν θάλαμο για την παραγωγή κίνησης.

Ο πρωτοποριακός στροβιλοκινητήρας του Tesla δεν έγινε ποτέ δημοφιλής, παρόλο που προσέφερε σαφή πλεονεκτήματα έναντι του συμβατικού στροβίλου. Ο σχεδιασμός του δεν ήταν μόνο προσαρμόσιμος και φθηνότερος στην παραγωγή από τους στροβίλους με πτερύγια, αλλά ήταν επίσης εντυπωσιακά αποδοτικός, αποδίδοντας 3.600 στροφές ανά λεπτό και παράγοντας 675 ίππους.

3.

Πιθανότατα σκέφτεστε, για μισό λεπτό, ο Guglielmo Marconi δεν εφηύρε ως γνωστόν το ραδιόφωνο; Λοιπόν, αποδεικνύεται ότι ο ισχυρισμός του Marconi είναι τουλάχιστον αμφισβητήσιμος. Στην πραγματικότητα, χρησιμοποιώντας τα πηνία του, ο Tesla έκανε πολλά υποσχόμενες προόδους στη μετάδοση και τη λήψη ραδιοφωνικών σημάτων στα μέσα της δεκαετίας του 1890, πριν ο Marconi πάρει την πρώτη πατέντα ασύρματης τηλεγραφίας το 1896.

Στις αρχές του 1895 ο Tesla ήταν έτοιμος να στείλει ένα ραδιοφωνικό σήμα 50 μίλια, από το εργαστήριό του στις 33 και 35 της Νότιας Πέμπτης Λεωφόρου στο Μανχάταν, στο West Point της Νέας Υόρκης, αλλά η καταστροφή χτύπησε πριν ολοκληρωθεί η πρωτοποριακή δοκιμή του: μια πυρκαγιά κατέστρεψε το εργαστήριο του Tesla, παίρνοντας μαζί της και το έργο του. Ένα χρόνο αργότερα, ο Marconi πήρε την πρώτη του πατέντα για ασύρματο τηλεγράφημα στην Αγγλία.

Ο Guglielmo Marconi με τον πρώιμο πομπό και δέκτη ασύρματης ραδιοτηλεγραφίας, 1897

Image Credit: Άγνωστος συγγραφέας μέσω Wikimedia Commons / Public domain

4. Μεγεθυντικός πομπός

Όπως τόσα πολλά από τα έργα του Tesla, ο Μεγεθυντικός πομπός ήταν μια επέκταση της τεχνολογίας των πηνίων Tesla. Έχοντας δημιουργήσει ένα εργαστήριο στο Colorado Springs το 1899, είχε το χώρο και τους πόρους για να δημιουργήσει το μεγαλύτερο πηνίο Tesla μέχρι τότε. Ονόμασε αυτό το τριπλό σύστημα πηνίων Μεγεθυντικός πομπός. Είχε διάμετρο 52 πόδια, παρήγαγε εκατομμύρια βολτ ηλεκτρισμού και παρήγαγε κεραυνούς μήκους 130 ποδιών.

5. Επαγωγικός κινητήρας

Όπως συμβαίνει με πολλές από τις καινοτομίες του Tesla, τα εύσημα για την εφεύρεση του επαγωγικού κινητήρα αμφισβητήθηκαν. Σε αυτή την περίπτωση, ο Tesla πρόλαβε τον Ιταλό εφευρέτη Galileo Ferraris, ο οποίος ανέπτυξε την ίδια τεχνολογία περίπου την ίδια εποχή. Αν και ο Ferraris παρουσίασε πρώτος την ιδέα του για έναν κινητήρα που χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για την περιστροφή του δρομέα του, ο Tesla κατέθεσε τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας του πριν από τον Ιταλό.

6. Εναλλασσόμενο ρεύμα

Αναμφισβήτητα η μεγαλύτερη συμβολή του Tesla στην ανθρωπότητα ήταν η επιρροή του στην ανάπτυξη του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Ίσως δεν θα έπρεπε, αυστηρά μιλώντας, να περιλαμβάνεται σε έναν κατάλογο με τις εφευρέσεις του, αλλά δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η τεχνολογία του έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάδειξη του AC ως το κυρίαρχο ηλεκτρικό σύστημα στον κόσμο.

Ο ενθουσιασμός του Tesla για το εναλλασσόμενο ρεύμα αμφισβητήθηκε έντονα από τον Thomas Edison - για τον οποίο ο Tesla εργάστηκε τη δεκαετία του 1880 - ο οποίος προτιμούσε σθεναρά το συνεχές ρεύμα. Ο Edison θεωρούσε το εναλλασσόμενο ρεύμα πιο επικίνδυνο από το συνεχές ρεύμα και ακολούθησε ένας πολύ δημόσιος "Πόλεμος των ρευμάτων", με τον μεγαλύτερο υπέρμαχο του εναλλασσόμενου ρεύματος, τον George Westinghouse, να χρησιμοποιεί τον επαγωγικό κινητήρα του Tesla στο πλήρως ολοκληρωμένο σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος. Παρά τις αντιδράσεις του Edisonαντίθεση, η πίστη της Westinghouse στο εναλλασσόμενο ρεύμα τελικά δικαιώθηκε.

7. Υδροηλεκτρική ενέργεια

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά προϊόντα της συνεργασίας του Tesla με τον George Westinghouse ήταν σίγουρα ο σταθμός Adams Power Station, ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο. Αυτός ο καινοτόμος σταθμός παραγωγής ενέργειας υλοποίησε μια μακρόχρονη ελπίδα ότι η τρομερή δύναμη των καταρρακτών του Νιαγάρα, ενός από τα πιο εντυπωσιακά φυσικά θαύματα της Βόρειας Αμερικής, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί. Το έργο ήταν το έμμεσο αποτέλεσμα ενός διαγωνισμού, που διοργανώθηκε από τονη Διεθνής Επιτροπή των Καταρρακτών του Νιαγάρα, για να βρει ένα σχέδιο που θα πετύχαινε ακριβώς αυτό.

Ο διαγωνισμός προσέλκυσε συμμετοχές από όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης μιας πρότασης για τη μετάδοση συνεχούς ρεύματος που υποστηρίχθηκε από τον Έντισον. Όμως ο επικεφαλής της Επιτροπής, λόρδος Κέλβιν, εντυπωσιάστηκε αρκετά από την επίδειξη της Westinghouse Electric για το εναλλασσόμενο ρεύμα στην Παγκόσμια Έκθεση του Σικάγο το 1893 και ζήτησε από τον Westinghouse και τον Tesla να αναπτύξουν μια λύση για τη μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος.

Το έργο αποδείχθηκε δύσκολο και δαπανηρό, αλλά παρά τον αυξανόμενο σκεπτικισμό των επενδυτών, ο Tesla δεν είχε ποτέ αμφιβολία ότι τελικά θα αποδεικνυόταν επιτυχημένο. Τελικά, στις 16 Νοεμβρίου 1896, ο σταθμός ενεργοποιήθηκε και η ηλεκτρική ενέργεια που παρήγαγε το επαναστατικό μετασχηματιστήριο του Adams Power Plant άρχισε να διοχετεύεται στο Μπάφαλο της Νέας Υόρκης. Σε λίγο καιρό, κατασκευάστηκαν άλλες δέκα γεννήτριες καιη ενέργεια από το εργοστάσιο χρησιμοποιήθηκε για την ηλεκτροδότηση της Νέας Υόρκης.

Γεννήτριες Westinghouse στο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας Edward Dean Adams στους καταρράκτες του Νιαγάρα, 1905.

Image Credit: Έργα της Westinghouse Electric & Manufacturing Company μέσω Wikimedia Commons / Public domain

8. Το shadowgraph

Ένας άλλος τομέας της έρευνας του Tesla που πιθανότατα περιορίστηκε από την πυρκαγιά που κατέστρεψε το εργαστήριό του στη Νέα Υόρκη το 1895 σχετίζεται με την εμφάνιση της τεχνολογίας των ακτίνων Χ. Ως γνωστόν, ο Γερμανός επιστήμονας Βίλχελμ Κόνραντ Ρένγκεν ανέπτυξε την πρώτη ακτίνα Χ στις 8 Νοεμβρίου του ίδιου έτους, ένα πρωτοποριακό επίτευγμα που του χάρισε το πρώτο βραβείο Νόμπελ το 1901.

Εμπνευσμένος από τις ακτίνες Χ του Röntgen, ο Tesla ανανέωσε το δικό του ενδιαφέρον και ανέπτυξε τον Shadowgraph χρησιμοποιώντας σωλήνα κενού. Η εικόνα ενός παπουτσιού με ένα πόδι μέσα σε αυτό, που παρήγαγε το 1896, θεωρείται η πρώτη αμερικανική ακτίνα Χ.

9. Φώτα νέον

Τα φώτα νέον είναι ένα άλλο παράδειγμα μιας τεχνολογίας που ο Tesla προχώρησε παρά εφηύρε. Ένας Γάλλος, ο Georges Claude, εγκαινίασε την εποχή του νέον όταν παρουσίασε ένα ζευγάρι φώτων νέον μήκους 38 ποδιών στο Σαλόνι Αυτοκινήτου του Παρισιού το 1910. Αλλά κάτι παρόμοιο με το φωτισμό νέον είχε αναπτυχθεί δεκαετίες νωρίτερα στα μέσα του 19ου αιώνα από τον Heinrich Geißler, έναν Γερμανό υαλουργό και φυσικό που παρήγαγεεφέ που μοιάζουν με νέον, διοχετεύοντας ρεύμα μέσα σε γυάλινους σωλήνες γεμάτους με αέρια όπως το αργό.

Ο Tesla είχε στην κατοχή του αρκετούς από τους σωλήνες του Geißler και παρατήρησε ότι ανάβουν διαδοχικά καθώς ρυθμίζει τη συχνότητα του πηνίου του. Αυτή η τυχαία ανακάλυψη αποτέλεσε μια δραματική υλοποίηση του ενδιαφέροντός του για την ασύρματη ενέργεια. Το 1893, παρουσίασε στην Παγκόσμια Έκθεση του Σικάγο μια σειρά από φώτα εκκένωσης που άναβαν χωρίς να τροφοδοτούνται από ηλεκτρόδια ή καλώδια.

10. Βαλβίδα Tesla

Η εξαιρετική κληρονομιά του Tesla συνεχίζει να αποδίδει καρπούς σχεδόν 80 χρόνια μετά το θάνατό του. Μόλις το 2021, ο πατενταρισμένος από το 1920 "αγωγός με βαλβίδα" του επανεξετάστηκε από επιστήμονες, οι οποίοι εντόπισαν μια ποικιλία νέων εφαρμογών για το σχέδιο του Tesla που είχε σχεδιαστεί πριν από έναν αιώνα. Ενώ ο Tesla είναι προφανώς περισσότερο γνωστός για το έργο του με τα ηλεκτρικά ρεύματα και τα κυκλώματα, η βαλβίδα είναι ένα ενδιαφέρον παράδειγμα της ιδιοφυΐας του που είναιεφαρμόζεται σε διαφορετικό επιστημονικό πεδίο.

Η συσκευή, η οποία δεν έχει κινούμενα μέρη, διαθέτει μια σειρά από διασυνδεδεμένους βρόχους σε σχήμα σταγόνας που παρέχουν μια καθαρή διαδρομή για τη ροή του υγρού προς τα εμπρός, ενώ παράλληλα περιορίζουν την ταχύτητα της αντίστροφης ροής. Θεωρείται ότι μια επανασχεδιασμένη έκδοση της βαλβίδας Tesla θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση στη συμβατική βαλβίδα ελέγχου, επιτρέποντας τον έλεγχο των ροών χωρίς την ανάγκη για κινούμενα μέρη.