Jopa 1800-luvun lopun monien suurten ja innovatiivisten mielten joukossa Nikola Tesla, serbialais-amerikkalainen keksijä, joka löysi pyörivän magneettikentän, erottuu edukseen tieteelle antamansa panoksen laajuuden vuoksi.

Tesla jätti poikkeuksellisen tuotteliaan elämänsä aikana ainakin 278 patenttia. Tässä on vaatimaton valikoima hänen merkittävimpiä keksintöjään.

1. Tesla-kela

Todennäköisesti Teslan tunnetuin keksintö ja varmasti yksi hänen näyttävimmistä keksinnöistään, Teslan kela, oli hänen kunnianhimoisen tavoitteensa luoda järjestelmä, jolla sähköä voitaisiin siirtää langattomasti.

Järjestelmä koostuu kahdesta osasta - ensiö- ja toisiokelasta, joissa molemmissa on oma kondensaattorinsa (joka varastoi sähköenergiaa, kuten akku). Ensiökela kytketään virtalähteeseen, josta se saa massiivisen varauksen, niin että varaus rikkoo ilmanvastuksen kahden kelan välisessä tilassa (ns. kipinävälissä). Tämä synnyttää magneettikentän, joka pian johtaa magneettikenttään.Kipinäjännite kulkee käämien välillä useita satoja kertoja sekunnissa ja lataa käämin kondensaattoria, kunnes se purkautuu näyttävässä sähkövirranpurkauksessa.

Teslan kelalla on rajallinen käytännön käyttö, mutta se muutti käsitystämme sähköstä, ja monet 1900-luvun tärkeimmistä sähköisistä innovaatioista - kuten televisiot ja radiot - käyttävät edelleen samanlaista tekniikkaa.

Tesla-kela toiminnassa Nikola Teslan Colorado Springsin laboratoriossa joulukuussa 1899.

Image Credit: Nikola Tesla Wikimedia Commonsin kautta / Public Domain

2. Tesla-turbiini

Autojen mäntämoottorin menestyksen innoittamana Tesla päätti kehittää oman turbiinityyppisen moottorinsa. Teslan turbiini, joka tunnetaan myös nimillä rajakerrosturbiini ja koheesiotyyppinen turbiini, oli rakenteeltaan erilainen. Perinteisistä turbiineista poiketen Teslan malli oli lapaamaton, ja sen sijaan siinä käytettiin kammiossa pyöriviä sileitä levyjä liikkeen tuottamiseksi.

Teslan huippuluokan turbiinimoottori ei koskaan oikein vakiinnuttanut paikkaansa, vaikka se tarjosi selviä etuja perinteiseen turbiiniin verrattuna. Sen rakenne oli mukautuva ja halvempi valmistaa kuin lapaturbiinien, ja lisäksi se oli vaikuttavan tehokas, sillä se tuotti 3 600 kierrosta minuutissa ja 675 hevosvoimaa.

3. Radio

Ajattelet varmaan, että hetkinen, eikö Guglielmo Marconi keksinytkin kuuluisasti radion? On käynyt ilmi, että Marconin väite on vähintäänkin kyseenalainen. Tesla teki itse asiassa käämiensä avulla lupaavia edistysaskeleita radiosignaalien lähettämisessä ja vastaanottamisessa 1890-luvun puolivälissä, ennen kuin Marconi sai ensimmäisen langattoman lennättimen patentin vuonna 1896.

Vuoden 1895 alussa Tesla oli valmis lähettämään radiosignaalin 50 mailin päähän Manhattanilla osoitteessa 33 ja 35 South Fifth Avenue sijaitsevasta laboratoriostaan West Pointiin, New Yorkiin, mutta katastrofi tapahtui ennen kuin hänen uraauurtava testinsä saatiin valmiiksi: tulipalo tuhosi Teslan laboratorion ja vei hänen työnsä mukanaan. Vuotta myöhemmin Marconi hankki ensimmäisen langattoman sähkeen patenttinsa Englannissa.

Guglielmo Marconi varhaisen langattoman radiolähettimen ja vastaanottimen kanssa, 1897.

Image Credit: Tuntematon tekijä Wikimedia Commonsin kautta / Public domain

4. Suurennuslähetin

Kuten niin moni muukin Teslan työ, suurennuslähetin oli hänen Tesla-kela-teknologiansa laajennus. Perustettuaan laboratorion Colorado Springsiin vuonna 1899 hänellä oli tilaa ja resursseja luoda tähän mennessä suurin Tesla-kela. Hän kutsui tätä kolminkertaista kela-järjestelmää suurennuslähettimeksi. Se oli halkaisijaltaan 52 jalkaa, se tuotti miljoonia voltteja sähköä ja tuotti 130 jalan pituisia salamoita.

5. Induktiomoottori

Kuten monien Teslan innovaatioiden kohdalla, myös induktiomoottorin keksimisestä kiisteltiin. Tässä tapauksessa Tesla voitti italialaisen keksijän Galileo Ferrarisin, joka kehitti saman tekniikan suunnilleen samaan aikaan. Vaikka Ferraris esitteli ensin konseptinsa moottorista, joka käyttää sähkömagneettista induktiota roottorinsa pyörittämiseen, Tesla jätti patenttinsa ennen italialaista.

6. Vaihtovirta

Teslan kiistatta suurin panos ihmiskunnalle oli hänen vaikutuksensa vaihtovirran (AC) kehitykseen. Ehkä sitä ei varsinaisesti pitäisi mainita hänen keksintöjensä luettelossa, mutta ei ole epäilystäkään siitä, etteikö hänen teknologiallaan olisi ollut ratkaiseva merkitys vaihtovirran kehittymisessä maailman hallitsevaksi sähköjärjestelmäksi.

Thomas Edison, jolle Tesla työskenteli 1880-luvulla, vastusti kiivaasti Teslan innostusta vaihtovirtaa kohtaan ja suosi voimakkaasti tasavirtaa. Edison piti vaihtovirtaa vaarallisempana kuin tasavirtaa, ja siitä seurasi hyvin julkinen "virran sota", jonka suurin puolestapuhuja George Westinghouse käytti Teslan induktiomoottoria täysin integroidussa vaihtovirtajärjestelmässä. Edisonin ja EdisoninWestinghousen usko vaihtovirtakäyttöön osoittautui lopulta oikeaksi.

7. Vesivoima

Yksi Teslan ja George Westinghousen yhteistyön vaikuttavimmista tuotteista oli varmasti Adamsin voimalaitos, maailman ensimmäinen vesivoimalaitos. Tämä innovatiivinen voimalaitos toteutti pitkään kannetun toiveen siitä, että Niagaran putousten, Pohjois-Amerikan upeimpiin luonnonihmeisiin kuuluvan Niagaran mahtava voima voitaisiin valjastaa käyttöön. Hanke oli epäsuora tulos kilpailusta, jonka järjestikansainvälisen Niagara Falls Commissionin kanssa, jotta se löytäisi suunnitelman, jolla juuri tämä onnistuu.

Kilpailuun tuli ehdotuksia ympäri maailmaa, mukaan lukien ehdotus tasavirtasähkön siirtämiseksi, jota Edison kannatti. Komission johtaja lordi Kelvin oli kuitenkin niin vaikuttunut Westinghouse Electricin vaihtovirran esittelystä Chicagon maailmannäyttelyssä 1893, että hän pyysi Westinghousea ja Teslaa kehittämään vaihtovirtaa siirtävän ratkaisun.

Hanke osoittautui haastavaksi ja kalliiksi, mutta huolimatta sijoittajien kasvavasta skeptisyydestä, Tesla ei koskaan epäillyt, etteikö hanke lopulta osoittautuisi menestykseksi. Lopulta 16. marraskuuta 1896 asema otettiin käyttöön, ja vallankumouksellisen Adams Power Plant Transformer House -muuntajan tuottama sähkö alkoi virrata Buffalossa, NY:ssä. Ennen pitkää rakennettiin kymmenen muuta generaattoria jalaitoksen energiaa käytettiin New Yorkin sähköistämiseen.

Westinghouse-generaattorit Edward Dean Adamsin voimalaitoksessa Niagaran putouksilla vuonna 1905.

Image Credit: Westinghouse Electric & Manufacturing Company -yhtiön teokset Wikimedia Commonsin kautta / Public domain

8. Varjokuvaaja

Toinen Teslan tutkimuksen osa-alue, jota hänen New Yorkin laboratorionsa vuonna 1895 tuhonnut tulipalo todennäköisesti rajoitti, liittyy röntgentekniikan kehittymiseen. Saksalainen tiedemies Wilhelm Conrad Röntgen kehitti ensimmäisen röntgensäteen 8. marraskuuta samana vuonna, mikä oli uraauurtava saavutus, joka toi hänelle ensimmäisen Nobel-palkinnon vuonna 1901.

Röntgenin röntgenkuvauksen innoittamana Tesla uudisti oman kiinnostuksensa ja kehitti tyhjiöputkea käyttävän varjokuvaajan. Hänen vuonna 1896 tuottamansa kuva kengästä, jossa on jalka, katsotaan olevan Amerikan ensimmäinen röntgenkuvaus.

9. Neonvalot

Neonvalot ovat toinen esimerkki teknologiasta, jota Tesla pikemminkin kehitti kuin keksi. Ranskalainen Georges Claude aloitti neonien aikakauden, kun hän esitteli Pariisin autonäyttelyssä vuonna 1910 pari 38 jalkaa pitkää neonputkivaloa. Neonvaloja muistuttavan valon oli kuitenkin kehittänyt vuosikymmeniä aiemmin 1800-luvun puolivälissä saksalainen lasinpuhaltaja ja fyysikko Heinrich Geißler, joka valmisti "Neonvalon".Neon-ilmiön kaltaisia efektejä ajamalla virtaa lasiputkien läpi, jotka on täytetty argonin kaltaisilla kaasuilla.

Teslalla oli hallussaan useita Geißlerin putkia, ja hän havaitsi, että ne syttyivät peräkkäin, kun hän sääteli kääminsä taajuutta. Tämä sattumanvarainen löytö oli dramaattinen osoitus hänen kiinnostuksestaan langattomaan energiaan. Vuonna 1893 hän esitteli Chicagon maailmannäyttelyssä joukon purkausvaloja, jotka syttyivät ilman elektrodien tai johtojen käyttövoimaa.

10. Tesla-venttiili

Teslan poikkeuksellinen perintö kantaa edelleen hedelmää lähes 80 vuotta hänen kuolemansa jälkeen. Vielä vuonna 2021 tutkijat tarkastelivat uudelleen hänen vuonna 1920 patentoimaansa "venttiiliputkea" ja löysivät useita uusia sovelluksia Teslan satavuotiaalle suunnitelmalle. Vaikka Tesla tunnetaankin paremmin sähkövirtoja ja -piirejä koskevasta työstään, venttiili on mielenkiintoinen esimerkki hänen nerokkuudestaan.sovelletaan eri tieteenalaan.

Laitteessa, jossa ei ole liikkuvia osia, on sarja toisiinsa kytkettyjä pisaranmuotoisia silmukoita, jotka antavat nesteen virtaukselle selkeän väylän eteenpäin ja rajoittavat samalla vastavirtauksen nopeutta. Tesla-venttiilin uudelleen suunnitellun version uskotaan voivan tarjota tehokkaan vaihtoehdon perinteiselle takaiskuventtiilille, sillä sen avulla virtauksia voidaan hallita ilman liikkuvia osia.