نگاهی به اختراعات نیکولا تسلا ، نابغه بی همتای بشریت

اختراعات نیکولا تسلا نوآوری‌هایی را به دنیا ارائه کرد که همچنان بر زندگی روزمره ما تاثیر می‌گذارد. در اینجا به معرفی تعدادی از اختراعات او که به رسمیت شناخته شده‌اند، خواهیم پرداخت.

نیکولا تسلا، مخترع، مهندس برق، مهندس مکانیک و فیزیک دان آمریکایی بود. این نابغه ریاضی و فیزیک، در سال 1856 در اسمیلیان کرواسی به دنیا آمد. در طول زندگی، تسلا حدود ۳۰۰ حق ثبت اختراع در سراسر جهان را برای مجموع اختراعات خود به دست آورد، اما فقط برخی از آن‌ها به رسمیت شناخته شدند. این موضوع نشان می‌دهد بسیاری از ایده‌های او آزمایش شده و شکست خورده‌اند یا هرگز شناخته نشده اند.

در سال 1882، تسلا پس از فارغ‌التحصیلی از دانشگاه فنی گراتس و فلسفه در دانشگاه پراگ، اولین طرح‌های خود را برای ساخت موتور الکترومغناطیسی ترسیم کرد. اولین کار او مستلزم خرده‌فروشی نیروگاه‌های DC برای ConEd بود که منجر به مهاجرت او به ایالات‌ متحده آمریکا در سال 1884 شد.

او پس از مهاجرت به آمریکا، مدت کوتاهی در نیویورک در شرکت توماس ادیسون مشغول به کار شد. پس از مدتی با کمک حامیان مالی، فعالیت مستقل خود را آغاز و با احداث آزمایشگاه‌ها و کارخانه‌هایی، محصولات الکتریکی تولید کرد.

تسلا پس از این که بیشتر ثروت‌ش را برای تحقیقات، آزمایش‌ها و اختراعاتش صرف کرد، در فقر و تنهایی و هتل‌های ارزان‌قیمت نیویورک به زندگی ادامه داد و حتی قادر به پرداخت صورت حساب‌های خود نبود. نیکولا تسلا در ژانویه سال ۱۹۴۳ در نیویورک درگذشت؛ اما تاریخ هیچگاه اجازه نداد نام و اختراعات نیکولا تسلا به دست فراموشی سپرده شوند. در ادامه با معرفی برخی از برترین و تاثیرگذارترین آثار این مخترع بزرگ با ما همراه باشید.

جریان متناوب

یکی از مهمترین اختراعات نیکولا تسلا، ایجاد سیستمی بود که الکتریسیته را به شکل جریان متناوب (AC) تولید می‌کرد. وقتی تسلا به ایالات متحده رفت، برای توماس ادیسون در منهتن شروع به کار کرد. در ابتدا، به او قول 50000 دلار داده بودند، البته اگر بتواند روش جریان مستقیم ادیسون را به موفقیت برساند. همانطور که مشخص شد، جریان DC ادیسون به اندازه روش جریان متناوب نیکولا تسلا در انتقال برق در فواصل طولانی موثر نبود.

ادیسون پیشنهاد خود را مبنی بر پرداخت پول به تسلا برای حل ایرادات طراحی برق DC، رد کرد. تسلا بعد از این موضوع کنار رفت و به تنهایی به تلاش خود ادامه داد. او برای اکتشافات برق AC خود برای ثبت اختراعات زیادی درخواست داد که بعداً به وستینگهاوس فروخته شد. جریان متناوب از زمان کشف آن به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است و هنوز هم کاربردهایی در انتقال اطلاعات رادیو و تلویزیون دارد. سیستمی که انسان در دوران مدرن برای رفع نیازش همچنان از آن استفاده می‌کند.

سیم پیچ تسلا

شاید آشناترین نماد از اختراعات نیکولا تسلا، سیم پیچ تسلا باشد که در برجی در نیویورک ساخته شده است. سیم پیچ تسلا یک نوسانگر فرکانس رادیویی است که یک ترانسفورماتور رزونانس دوتایی را برای تولید ولتاژ بالا در جریانات کم هدایت می‌کند. برای ساخت آن، تسلا برجی ایجاد کرد که در بالای آن سیم پیچ‌هایی قرار داشت که جرقه‌های الکتریکی را به هوا پرتاب می‌کرد و برق را با جریان متناوب در اطراف سیم پیچ‌ها به گردش در می‌آورد. بیشتر کویل‌های تسلا یک خروجی پالس شکل دارند و ولتاژ آن‌ها شامل یک رشته سریع از پالس‌های جریان متناوب فرکانس رادیویی است.

تسلا در این اختراع تلاش کرد تا با انتقال اطلاعات از یک برج به برج دیگر و با استفاده از روش تشدید، برق بی‌سیم را به صورت رایگان در اختیار همه قرار دهد. جریان‌ها از یک مدار به مدار دیگر فرستاده می‌شدند، تا زمانی که رعد و برق از یک برج به برج دیگر جرقه زد. او با اتصال یک سیم به برج و اجرای آن در اطراف آزمایشگاه خود، انرژی آزمایشگاه خود را به صورت بی سیم تامین کرد. تسلا با استفاده از لامپ‌هایی که به هیچ منبع برقی متصل نبودند، تأثیر اختراع خود را به دنیا نشان داد.

توربین تسلا

تسلا یک موتور پیستونی را توسعه داد که برای افزایش کارایی خودروها با استفاده از احتراق برای چرخش دیسک‌ها استفاده می‌شود. در آن زمان، توربین‌های معمولی کارایی کمتری داشتند و به پره‌ها متکی بودند. اختراع تسلا بسیاری از دیسک ها را برای ایجاد یک پمپ گریز از مرکز ادغام کرد.

توربین تسلا شامل مجموعه‌ای از دیسک‌های صاف است که در آن نازل‌ها، سیال متحرک را به لبه دیسک اعمال می‌کنند. سیال به وسیله ویسکوزیته و چسبندگی لایه سطحی سیال روی دیسک کشیده می‌شود. همانطور که سیال کند شده و به دیسک ها انرژی می‌افزاید، به سمت خروجی مرکزی می‌پیچد. حرکت سیال در مسیری با کمترین مقاومت، توربین را در مصرف سوخت بهینه‌سازی می‌کرد.

علاوه‌براین، دیسک‌های صاف با نازل، مایع را در اطراف لبه دیسک به گردش در می‌آورند. با چرخش دیسک، مایع به لبه دیسک می‌چسبد و از لبه دیسک به مرکز کشیده می‌شود. با چسبندگی به جای اصطکاک کار می‌کند و در نتیجه کارایی افزایش می‌یابد. توربین تسلا همچنین با عنوان «توربین لایه مرزی، توربین نوع چسبندگی و توربین لایه پراندتل» شناخته می‌شود.

پرتو ایکس (اشعه ایکس)

نحوه استفاده از اشعه ایکس، یکی دیگر از اختراعات نیکولا تسلا محسوب می‌شود.در واقع پرتو ایکس در اثر برخورد الکترون‌ها با محفظه شیشه‌ای، تولید شد. این اشعه تصویری از ناحیه‌ای ایجاد می‌کند که با عبور امواج رادیواکتیو از بدن انسان گرفته شده است. تسلا موفق شد با استفاده از پرتو ایکس تصاویری از استخوان‌های دست خود به دست آورد اما یافته‌های خود را در سطح گسترده منتشر نکرد.

با این حال، تسلا به اهمیت این پرتو‌ها پی نبرد و گمان کرد که این پرتوها نوعی امواج طولی هستند. اگرچه او در اوایل حدود سال ۱۸۹۲ مشاهده کرد که پوست ممکن است در اثر این پرتوها آسیب ببیند، اما متوجه نشد که این خود پرتوها هستند که به صورت ذاتی می‌توانند مضر باشند.

این اختراع در ابتدا توسط رونتگن توسعه داده شد، ولی تسلا برای ارائه تصاویر واضح تر، این تکنیک را بهبود بخشید. در حال حاضر سهم تسلا در کشف اولیه پرتو ایکس بسیار فراموش شده است، اما نبوغ وی در زمینه اختراعات، میراث بزرگی برای اختراعات حوزه مهندسی برق در جهان به جا گذاشته است و امروزه بابت واحد SI کمیت چگالی شار مغناطیسی، که به نام او نامگذاری شده است، در یادها ماندگار شده است.

تسلا در مورد این اشعه می‌گفت: هرچیزی که لازم است در جهان باشد همیشه در اطراف ما هست ولی ما باید با استفاده از فکر خود آن‌ها را به واقعیت تبدیل کنیم تا ادراک ذاتی ما از جهان هستی افزایش یابد.

رادیو

قبل از اینکه آزمایشگاه تسلا در سال 1895 طی یک آتش سوزی کاملا نابود شود، او موفق شده بود که امواج رادیویی را تا 80 کیلومتر هم ارسال کند. با این حال، قبل از تکمیل آن، فردی دیگر حق اختراع یک طرح رادیویی مشابه را در انگلستان دریافت کرد. تسلا زودتر از گاگلیلمو مارکونی موفق به برقراری ارتباطات رادیویی شد اما به دلیل عدم وجود حامی برای تسلا و حمایت ادیسون از مارکونی، این وسیله برای دهه‌ها به نام مارکونی ثبت اختراع شد. او از طریق این اختراع به ثروت عظیمی دست یافت و تنها پس از مرگ تسلا دادگاه رأی خود را مبنی بر عدم حقانیت و دروغ گفتن مارکونی صادر کرد.

لامپ نئون

لامپ نئون نوعی لامپ تخلیه در گاز است. زمانی که جریان برق از طریق کلید اتصال وارد لامپ های نئون می‌شود، بین دو الکترود اختلاف ولتاژی به مقدار 220 ولت پدید می‌‌آید که این اختلاف ولتاژ سبب یونیزه شدن گاز موجود در غلاف شیشه‌ای لامپ شده و به این صورت جریان الکتریسیته از داخل این گاز عبور می‌کند.

گاز نئون در این لامپ‌ها پس از یونیزه‌شدن بر اثر جریان الکتریکی، نوری به رنگ قرمز روشن یا در صورت استفاده از ترکیبات جیوه، آبی روشن تولید می‌کنند. استفاده از این لامپ‌ها برای تابلوهای بیرونی و نشانگرها رایج است.

لامپ نئون اصلاح تسلا در فناوری نور نئون موجود، برای شکل دادن کلمات و طرح‌ها بود. تابلوهای نئونی همچنان در سرتاسر جهان وجود دارند و کازینوها، هتل‌ها و سایر تابلوها را در امتداد جاده روشن می‌کنند.

موتور القایی

موتور القایی یک موتور الکتریکی جریان متناوب است که در آن جریان الکتریکی بخش متحرک که برای تولید گشتاور مورد نیاز است، از طریق القای الکترومغناطیسی از سوی میدان مغناطیسی سیم پیچ تامین می‌شود. موتورهای القایی جزو پرکاربردترین موتورهایی هستند که در سیستم‌های کنترل حرکت صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این موتور در سال ۱۸۸۲ توسط نیکولا تسلا و در فرانسه اختراع شد اما ثبت رسمی آن در سال ۱۸۸۸ و پس از نقل مکان تسلا به ایالات متحده آمریکا صورت گرفت. با استفاده از آهنرباهای الکتریکی برای چرخش، موتور القایی تسلا در حال حاضر وسایل خانگی مانند جاروبرقی، سشوار و ابزار برقی را تامین می‌کند.

نیروی هیدروالکتریک

کمیسیون آبشار نیاگارا، تسلا را برای طراحی ژنراتور برق آبی در آبشار نیاگارا با استفاده از فناوری انرژی متناوب خود انتخاب کرد. فناوری تسلا که اولین نیروگاه در نظر گرفته می‌شود، در سراسر جهان برای تامین برق برای توده‌ها مورد استفاده قرار گرفت.

نیروی هیدروالکتریک در واقع انرژی است که از حرکات آب الکتریسیته تولید می‌کند. برای استفاده از این نیرو، یک سیستم هیدروالکتریک باید در سطح آب قرار گیرد. برای این منظور، نیاکان ما اقدام به ساختن سدهای مخزنی کردند تا آب ذخیره شده در پشت آن برای تولید برق و کشاورزی و آب شهری استفاده شود. امروزه از این روش و روش‌های مدرن‌تر برای تولید برق از نیروی هیدروالکتریک استفاده می‌شود.

قایق رادیویی

تسلا از انتقال رادیویی برای ساخت اولین قایق رادیویی استفاده کرد و موتور، روشنایی و فرمان آن را با کنترل از راه دور کنترل کرد. پهپادهای امروزی مبتنی بر این فناوری هستند. تسلا برای این قایق رادیویی در نوامبر 1898، گواهینامه ثبت اختراع گرفت.

در حالی که برخی اختراع او را کمکی به جنگ می‌دانستند، تسلا آن را آغازی برای فناوری روباتیک می‌دانست. او با توجه به این موضوع، قایق کوچکی را اختراع کرد که می‌توانست با سیگنال‌های رادیویی و به صورت کاملا کنترل از راه دور شروع به حرکت کند و متوقف و هدایت شود. تسلا امیدوار بود که با چنین فناوری‌هایی انسان‌ها را از معادله جنگ حذف کند.

بسیاری از اختراعات نیکولا تسلا ناشناخته ماندند، برخی دیگر با از بین رفتن یادداشت‌هایش در آتش از بین رفتند. در اواخر عمرش، تحقیقات او توسط اف بی آی مصادره شد و تنها در سال‌های اخیر در دسترس عموم قرار گرفته است. بسیاری از حق ثبت اختراعات او در ایالات متحده، انگلیس و کانادا بود، اما حق ثبت اختراعات دیگری در کشورهای سرتاسر جهان تأیید شده‌است. بسیاری از اختراعات توسعه یافته توسط تسلا، تحت حفاظت حق ثبت اختراع قرار نگرفته‌اند.