Никола Тесла
Современная система спутниковой связи «Экспресс-А» в микроволновом диапазоне
Это удивительная вещь. Беспроводная передача приходит к человечеству буквально как ураган, как тайфун, уже в наши дни. Через некоторое время возникнет несколько, скажем, шесть больших телефонных станций в мировой системе, которые свяжут всех жителей Земли друг с другом посредством голоса и изображения.
Никола Тесла
На волне интереса к пионерским методам радиолокации стали обсуждаться и старые идеи Теслы (высказанные им тридцать лет назад) о возможности использования микроволн для линий устойчивой связи, такой же надежной, как телеграф и телефон, но не требующей паутины проводов и кабелей. С течением времени громоздкие провода и дорогие кабели потеснила радиорелейная связь (PЛC). PЛC — это радиосвязь по особым радиорелейным линиям, образованным цепочками приемо-передающих радиостанций — ретрансляторов. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах, поэтому ее иногда называют СВЧ-связь. Антенны соседних PЛC-станций располагают в пределах прямой видимости, а для увеличения интервала между ретрансляторами антенны устанавливают на высоких башнях и зданиях. Так, стометровая РЛС-мачта может обеспечить связь где-то на пятьдесят километров пересеченной местности.
Системы устойчивой всепогодной СВЧ-связи, хорошо защищенной от перехвата сообщений, повсеместно появились к началу Второй мировой войны. Их развитие продолжилось в послевоенное время, и только к концу XX века РЛС-линии стали вытеснять спутниковая и сотовая связь. Однако сеть наземных линий радиорелейной связи существует по настоящее время, часто растягиваясь на несколько тысяч километров, при этом ретрансляция ведется по тысячам каналов.
Так, далеко опередившая свое время мысль Теслы о линиях СВЧ-связи оказалась очень плодотворной и попала в «копилку идей для науки будущего». Впрочем, изобретатель дожил до первых линий РЛС-станций с СВЧ-излучателями и приемниками микроволнового излучения, воочию убедившись в правоте своих идей. Сохранились свидетельства, что когда ему демонстрировали новейшую линию правительственной СВЧ-связи, защищенную от прослушивания, он только пожал плечами и заметил, что нечто подобное изобрел еще полстолетия назад.
Здесь можно только в очередной раз высказать глубокое сожаление о навсегда потерянной для науки информации, ведь ужасный пожар 1895 года полностью уничтожил все рукописи изобретателя.
Поучительную историю этой трагедии в жизни Теслы следует рассказать более подробно. Итак, рано утром 13 марта 1895 года изобретателю сообщили, что его лаборатория на Пятой авеню, размещавшаяся в многоэтажном доме, объята пламенем. Несмотря на все усилия, потушить пожар так и не удалось, и в огне погибло все экспериментальное оборудование, приборы, рукописи и книги.
Надо отдать должное мужеству Теслы, который после такого страшного удара судьбы не отказался от продолжения исследований. В первом своем интервью после пожара Тесла уверенно заявил журналистам, что благодаря своей исключительной памяти обязательно восстановит все сгоревшие рукописи:
«В моей лаборатории были уничтожены следующие самые последние достижения в области электрических явлений. Это, во-первых, механический осциллятор; во-вторых, новый метод электрического освещения; в-третьих, новый метод беспроволочной передачи сообщений на далекие расстояния и, в-четвертых, метод исследования самой природы электричества. Каждая из этих работ, а также многие другие, конечно, могут быть восстановлены, и я приложу все мои усилия, чтобы это восстановить в новой лаборатории».
Гибель лаборатории Теслы историки науки напрямую связывают с «войной токов», которую вели Тесла и Эдисон. И для этого мнения есть достаточно оснований. Именно в середине девяностых годов позапрошлого века стало очевидным преимущество переменного тока Теслы перед постоянным током Эдисона.
Проиграв битву на интеллектуальном фронте, Эдисон прибег к обычным для себя бесчестным методам борьбы уже не с переменным током, а с его идеологом — Теслой. Полиция так и не выяснила конкретные детали поджога, но журналистское расследование вполне определенно указывало на двух сотрудников лаборатории Теслы, у которых сразу же после пожара появились на банковских счетах крупные суммы. И хотя Тесла, проявив верх благородства, публично заявил, что считает Эдисона слишком большим изобретателем, не способным на столь бесчестный поступок, это нисколько не убедило всеведущих репортеров.
К жизни Теслу вернула совершенно неожиданная финансовая помощь Ниагарской электротехнической компании, для которой он в свое время разработал уникальные генераторы переменного тока. Это позволило изобретателю подыскать помещение для лаборатории на Хаустон-стрит, 46, и заказать необходимую аппаратуру для продолжения исследований.
А теперь давайте вспомним об еще одном замечательном предвидении Теслы. Речь пойдет о самых настоящих лучах, которые могут быть смертельно опасны для человека. В чем-то их действие напоминает знаменитый «гиперболоид инженера Гарина», созданный фантазией писателя А.Н. Толстого. Теорию этого самого настоящего «лучевого оружия» создал Альберт Эйнштейн. Великий физик еще в 1913 году высказал интереснейшую гипотезу, что в недрах звезд возможно очень странное явление, когда свет будет порождать свет! Иначе говоря, атомы солнечной плазмы будут переизлучать энергию под действием вынуждающих фотонов. Это можно представить, как будто ливень частиц света — фотонов, — подобно дождевым каплям, наполняет некую емкость на крыше вашего дома, а затем вы дергаете рычаг, и на вас обрушивается поток воды, символизирующий лавину фотонов.
Но и емкость на крыше у вас особой конструкции — с фильтром, через который на вас выливается поток совершенно одинаковых фотонов (физики говорят — когерентных). Через несколько лет, в 1917 году, Эйнштейн опубликовал классическую статью «Квантовая теория излучения», создав новый раздел физики, получивший позже название «квантовая оптика».
Впрочем, науке неизвестно, читал ли Тесла статьи Эйнштейна, ведь изобретатель был во многом самоучкой с неполным техническим образованием. Тем не менее задолго до выхода теоретической работы Эйнштейна Тесла задумался над проблемой фокусировки электромагнитных волн. И тут есть основания полагать, что он совершенно «нефизическим образом» с помощью развитой интуиции изобретателя пришел к тем же выводам, что и Эйнштейн.
Увы, мы уже не раз видели, как тернисты пути истинной науки, вот и построения Эйнштейна поняли всего лишь несколько человек, и среди них выдающийся теоретик Поль Дирак, который развил и дополнил основные положения квантовой оптики. В 1928 году видный немецкий физикохимик Рудольф Ладенбург и его коллега Ганс Копферманн поставили ряд экспериментов, которые должны были бы ознаменовать рождение самого настоящего «сверхтеплового» (вернее — светового) луча, так блестяще описанного Гербертом Уэллсом и Алексеем Толстым. Должны, но не ознаменовали! Необходимо было сделать еще один небольшой шаг, даже не шаг — шажок, но… открытие не состоялось.
Путь к созданию лазера был найден не оптиками, а радиофизиками, которые издавна умели строить генераторы и усилители электромагнитных колебаний, использующие резонаторы и обратную связь. Им-то и было суждено сконструировать первые квантовые генераторы когерентного излучения, только не светового, а микроволнового, и они получили название «мазеры» (MASER — Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Вот тут-то и поражает реакция Эйнштейна, узнавшего об успешном испытании мазера. «Наконец-то они вспомнили о Тесле», — с улыбкой заметил великий физик, не знавший реальной предыстории экспериментов…
Запутанны пути, ведущие к научной истине, поэтому не стоит удивляться, что в прессе постоянно появляются материалы, ставящие под сомнение тот факт, что все поиски новых видов лучевого оружия закончились в сороковые годы прошлого века. Например, уже долгое время настойчиво муссируются слухи, что еще в конце семидесятых годов американское Агентство высокотехнологических оборонных исследований (DARPA) приступило к реализации некоего секретного проекта «Качели-Торнадо». Основная часть проекта якобы выполнялась в знаменитой Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL). С разработками этого исследовательского центра Министерства энергетики США, входящего в структуру Калифорнийского университета, связывают множество загадочных фактов. Впрочем, это совсем неудивительно, ведь LLNL наряду с национальной лабораторией в Лос-Аламосе является одной из двух лабораторий в США, основополагающей задачей которых является разработка новых видов ядерных вооружений.
