Никола Тесла. Наследие великого изобретателя

Специальное расследование, проведенное в начале 1950-х гг. Комиссией по расследованию антиамериканской деятельности, возглавляемой сенатором Джозефом Маккарти, показало, что в период с конца 1920-х до середины 1930-х гг. произошло по меньшей мере три встречи Теслы с советскими дипломатами. В отчете комиссии утверждается, что в результате этих странных контактов изобретатель якобы передал за рубеж схемы и чертежи специальной вакуумной камеры для генерации узконаправленного пучка «лучей смерти», а также «массу сопутствующей документации», получив в обмен какие-то радиотехнические чертежи, которые «вполне могли быть взяты из открытых печатных источников». На основании полученной информации комиссия Маккарти сделала вывод, что «деятельность известного изобретателя носила все признаки промышленного шпионажа и противоречила американским интересам».

Ну а что же произошло на самом деле и какими именно материалами мог обменяться Тесла с представителями «Армторга», если отбросить в сторону всю риторику о «сверхсмертельном оружии сдерживания» и «промышленном шпионаже»?

Подобно тому как в современных шпионских сериалах агенты всяческих разведок охотятся за электронными микрочипами, в конце 1920-х гг. одним из самых «модных» секретов были конструкции электронных ламп. В то время сразу несколькими учеными и изобретателями из разных стран была предложена принципиальная схема действия «сердца» любой радиолокационной установки — магнетрона.

Название этого электровакуумного прибора происходит от слов «магнит» и «электрон», а служит он для генерации радиоволн сверхвысокой частоты (СВЧ, или микроволн). Магнетрон является очень важным объектом нашего повествования, и в довоенные годы с ним было связано множество шпионских страстей. В те далекие годы все без исключения промышленно развитые страны охотились за новыми конструкциями этого прибора, наподобие того как в современном мире шпионы крадут друг у друга микрочипы.

В начале 1930-х гг. группа американских военных радиоинженеров успешно повторила давние опыты Теслы по определению направления движущегося объекта с помощью дециметровых волн. При этом, в частности, было обнаружено, что, когда над передающей антенной пролетает самолет, радиосигнал сильно искажается. Это натолкнуло американских исследователей на мысль использовать декаметровые волны для предупреждения о приближении аэропланов и дирижаблей, и уже через полгода Авиационная радиолаборатория ВМС в Вашингтоне приступила к выполнению сверхсекретного проекта по обнаружению судов и летательных аппаратов с помощью направленного потока радиоволн.

Узнав о воплощении своих давних идей, Тесла попытался в очередной раз доказать свой приоритет, но Федеральное патентное ведомство США приняло решение, что идея радиолокации основана на общеизвестных принципах. Исходя из этого заключения высшей патентной инстанции, суть приоритетных заявок в области радиолокации должна основываться не на первичности практического опосредования идеи, а на первичности нахождения наиболее приемлемого инженерного решения. После публикации этого решения в прессе многие американские научно-исследовательские центры и лаборатории начали проводить обширные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию радиолокационного оборудования.

Одной из первых значительных результатов добилась в 1935 г. группа советских инженеров, спроектировавших несколько модификаций импульсных радиолокационных станций, оснащенных осциллографическими индикаторами. В это время в Америке и Европе только начинали приступать к разработке аналогичного оборудования. Фактически советские инженеры впервые разработали принципы импульсной радиолокации, а изготовленная ими аппаратура позволяла фиксировать отраженный сигнал от самолета на расстоянии в десятки километров. По отрывочным архивным сведениям, эта разработка начиналась где-то в середине 1920-х гг. в знаменитой Нижегородской радиолаборатории. Это и могло быть первой порцией «обменной документации», переданной сотрудниками «Армторга» Тесле.

Теперь обратимся к серии оригинальных электронных приборов на основе вакуумированных стеклянных колб с электродами, изобретенными Теслой еще в начале 1880-х гг. Изобретатель много экспериментировал с этими прообразами последующих электронных вакуумных ламп, догадываясь, что они могут стать в будущем важнейшими элементами «беспроволочного телеграфа». Так родилась «радиотрубка Теслы», действующая за счет проводимости тока через замкнутый объем сильно разряженного газа. Тесла продолжал разрабатывать электронные лампы вплоть до 1930-х гг., надеясь создать с их помощью систему сверхдальней связи, может быть, даже в межпланетном масштабе. Он также никогда не забывал задачи радиолокации и детекции сверхслабых радиосигналов. Надо заметить, что многие вакуумированные приборы Теслы имели весьма необычную конструкцию и цели их создания до сих пор неясны: например, среди них встречаются своеобразные «электронные пушки», иногда очень значительной мощности.

Многие ученые того времени очень интересовались этими исследованиями Теслы. Так, знаменитый английский физик Дж. Томпсон опубликовал обширную работу, описывая наблюдаемые в трубках Теслы явления с помощью разработанной им модели эмиссии «негативного электричества» (так в то время называли потоки электронов) с раскаленного катодного элемента на холодный электрод анода. Сам Тесла, как это ни странно, никак не комментировал подобные публикации. Судя по всему, у него было свое объяснение электрофизики эффектов, происходивших в электронных лампах, и он лишь с сарказмом замечал, что «электрические эффекты при сильно пониженном давлении, похоже, произвели определенное впечатление на интеллектуальную элиту ученого мира».

Итак, конструкции подобных вакуумированных электронных приборов вполне могли стать встречным пакетом информации со стороны Теслы в обмене с «Армторгом», что и привело к последующему прорыву в создании радиолокационного оборудования советскими учеными.

Одна из самых главных частей магнетрона представляет собой анодный блок в виде металлического толстостенного цилиндра с прорезанными полостями — объемными резонаторами. Данные резонаторы формируют кольцевую колебательную систему с анодным блоком и соосно закрепленным цилиндрическим катодом с внутренним подогревателем. Магнитное поле генерируется параллельно продольной оси прибора системой мощных электромагнитов. Резонаторы магнетрона, через отверстие в которых СВЧ-излучение вырывается наружу, по своей сути являются замедляющей системой, в которой и происходит торможение потоков электронов с генерацией электромагнитных волн.

Вакуумированные лампы Теслы

По своей сути это электровакуумный генератор электромагнитных колебаний сверхвысокочастотного диапазона. Принцип работы прибора основан на взаимодействии электронов, движущихся в магнитном поле, с возбуждаемыми ими же электромагнитными полями. Основу конструкции магнетрона составляет коаксиальный цилиндрический диод с внутренними электродами, находящимися в однородном магнитостатическом поле, направленном вдоль его оси. Испущенные с катода электроны дрейфуют поперек скрещенных электростатических и магнитостатических полей, образуя замкнутый поток вокруг катода.

Анод многорезонаторного магнетрона представляет собой массивный полый цилиндр, во внутренней части которого находятся объемные резонаторы с щелевидными отверстиями, выходящими на поверхность.