Tesla, teknoloji ve enerjinin geleceğinin kablosuz olacağına inanıyordu. Ve haklıydı…
Nikola Tesla, kablosuz bir geleceği öngören ilk beyinlerden biriydi. 1900 yılında, bir saatten daha büyük olmayan cihazlar tarafından alınacak sinyallerin, kesintisiz kablosuz iletiminin gerçekleşeceğini iddia etmişti. Elbette şu anda radyo dalgaları olarak bildiğimiz şeyin, modern elektronik cihazlarımızın çalışmasının temeli olarak tanımlamıştı bile henüz daha o yıllarda.
Tesla, aslında, bu kablosuz iletim ve enerji transferi fikrine o kadar inanıyordu ki, düşüncesini kanıtlamak için New York’ta bir verici istasyon inşa etmeye karar vermişti. Tesla’nın “Dünya Kablosuz Sistemi” olarak anılan bu sistem, Tesla’nın parasının bitmesi nedeniyle ne yazık ki hiçbir zaman hayata geçirilemedi.
Bununla birlikte, bu kablosuz teknoloji konusunda hala Tesla’nın planlarına sahibiz, böylece tasarımına ve nasıl çalışacağına daha yakından bakabilir durumdayız şükür ki.
1| Tesla’nın Kablosuz İletim Fikri
Tesla, bilim ve elektrik alanında zaten marka bir isim olduktan sonra, New York’ta laboratuvarlar kurmaya başladı. 1888'de, özellikle alternatif akıma odaklanan laboratuvarlardan birinde deneyler yapıyordu.
Bu deneyler ve testler sayesinde, doğru akımı ve hatta düşük frekanslı alternatif akımları yüksek frekanslı akımlara dönüştürmek için bir yöntem bile geliştirmeyi başardı.
Bu noktada trafoların ve jeneratörlerin geliştirilmesi sırasında, alternatif akım devrelerinin tamamen ‘tam’ olmasa da çalışabileceğini fark etti. Aksine, akımın bir topraklanmış terminalden ikinci bir topraklanmış terminale sadece bir tel boyunca akabildiğini ve devrenin hala çalışmaya devam ettiğini gördü.
Tesla, akım kaynağının yeterince yüksek frekansta olduğunda, esasen toprağı devrenin bir parçası olarak kullanabileceğini keşfetti aslında.
Topraklanmış terminalin yeterince yüksek bir voltajı topraklanmışsa ve diğer terminale bir tel bağlanmışsa, akım, diğer ucuna bağlanan bir iletken gövdenin kapasitansı ile tel boyunca çekilebilir.
Diyelim ki bir ampulün kapasitansı devreden akımı çekmek için yeterli, bu da radyo vericilerinin çalışma şekline benziyor.
Tesla’nın 1904 yılında Shoreham, New York’ta bulunan Wardenclyffe kablosuz istasyonu.
Bu tesisin transatlantik bir radyotelgraf istasyonu ve kablosuz güç vericisi olması amaçlanmıştı, ancak fonların kuruması nedeniyle hiçbir zaman tamamlanmadı. Resim kaynağı: Wikimedia
Aynı düşünce silsilesiyle birlikte Tesla, mükemmel bir kablosuz iletim fikri buldu. Bu, akımları iletmek için toprağı iletken olarak kullanmaktı. Tesla’nın 1893'te verdiği bir konferansta da anlattığı gibi, cihaz, yer ile havaya kaldırılan küresel bir iletken arasına bir jeneratör bağlayacaktı.
Bu kurulumda jeneratörden kaynaklanan elektromanyetik frekanslar, alternatif akımın dünyadan ters işarette olmasını sağlayacaktı. Tesla sonuç olarak toprağın (yani dünyanın) çok az enerji yayılımıyla salınım durumuna ayarlanabileceğine inanıyordu.
Yerin bir iletim ortamı olarak kullanılmasının keşfi sayesinde, Tesla, bir rezonant alıcı tarafından alınan, dünyanın herhangi bir yerinde yayılacak yüksek frekanslı akımları toprağa göndermek için bir plan geliştirdi.
Toprağın ve suyun iletkenliği metallerden çok daha küçüktür, ancak verici toprak terminali ile belirli bir uzak nokta arasındaki direnç, Dünya’nın geniş kesit alanı nedeniyle çok küçük olacaktır.
Tüm dünyada kablosuz olarak yayılacak olan verici akımının formülü şu şekildedir: I = 2πfCV
Burada; I, amper cinsinden akımdır, f, hertz cinsinden frekanstır, C, verici kürenin ve Dünya’nın farad cinsinden kapasitansıdır ve V, küre ile zemin arasındaki voltajdır.
Tesla, bu denklemi, istasyonunu Long Island’da kurmak için kullanmaya devam etti ve burada fikri test etmeye başladı. 10 kilohertz’de 700 amperde 10 milyon volt üretmek için bir jeneratör kullanıldı burada. Kablosuz iletim fikri için yeterince güçlü bir akım üretmek için yüksek voltaj gerekliydi, bu nedenle makineleriyle üretebileceklerinin sınırını sürekli olarak zorladı.
Bu zamana kadar, Tesla’nın yarı çalışan bir prototipi vardı ve kablosuz iletim ve alım teknolojisinin patentine 1897 yılında başvurdu. 1900'de yapılan incelemeden sonra aşağıda gösterilen cihazın diyagramlarından biri ile patenti alındı.
Tesla’nın buluşunun alıcı ve verici kısımları patent başvuru sırasında netleşirken, cihazın işleyiş prensiplerinin birçoğu ve iç işleyişi ayrıntılı olarak açıklanmadı. Yeterince yüksek voltaj ve akımı iletebilirse, dünyanın herhangi bir yerine yararlı düzeylerde kablosuz enerji iletebileceğini teorileştirdi.
Makine ayrıca, teorik olarak insan yapımı aurora borealis veya kuzey ışıkları yaratmak için kullanılabilecek kadar yüksek miktarda elektrik üretebiliyordu.
2| Tesla’nın Salınım Cihazları
Tesla’nın jeneratörleri, vericileri ve salınım cihazları zamanları açısından çığır açıyordu. Basitçe elektronik elektrik iletiminin yanı sıra, kinetik salınım cihazları da aynı derecede ilginçti. Tesla, yerdeki ve yapılardaki salınımlardan yararlanarak, enerjiyi madde yoluyla kinetik dalgalar olarak iletebileceğine ve daha sonra alıcı taraftaki elektrik enerjisine geri çevrilebileceğine inanıyordu.
Bunu başarmak için, frekansları manipüle edilebilecek buharla çalışan bir salınım cihazı geliştirdi. Salınım cihazının frekansı alıcının rezonans frekansıyla eşleştiğinde, mekanik hareket tekrar kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülecekti.
Tesla aslında bu teknolojiyi de çalıştırmayı başardı. İlk mekanik osilatörünü 1897'de yaptı ve 1898'de ise laboratuvarını sadece küçük bir jeneratörle sallayabilmeyi başardı. New York’ta, komşularına çok yakın bir yerde bulunan binadaki salınımlar ve sarsıntılar, sonunda komşuların çok kötü bir şey olacağından korkarak polisi araması ile sonuçlanmıştı.
Tesla’nın rezonatör cihazıyla ilgili ilk makale 1912 yılında yayınlandı.
Tesla biraz saçma gelse de, küçük titreşim cihazını alıp şehirlerdeki farklı yapılarda test etti. 1912 tarihli The World Today Dergisi’ne göre:
“Küçük vibratörünü (salınım cihazını) ceketinin cebine koydu ve yarı dikilmiş çelik bir binanın tepesine çıktı. Wall Street bölgesinde, etrafına tuğla veya taş döşenmemiş on katlı bir çelik yapı buldu. Vibratörü kirişlerden birine kenetledi ve onu alana kadar ayarlamayla uğraştı. Tesla, nihayet yapının gıcırdamaya ve örülmeye başladığını ve çelik işçilerinin deprem olduğuna inanarak paniğe kapıldıklarını gördü. Polis çağrıldı. Tesla vibratörü cebine geri koydu ve oradan hızla uzaklaştı. On dakikada binayı çökertebilirdi. Ve aynı vibratörle Brooklyn Köprüsü’nü Doğu Nehri’ne bir saatten daha kısa sürede serebilirdi.”
Bu anlatılan hikaye, Tesla’nın çeşitli icatlarını test ederek New York’ta dolaşırken oldukça sinsi ve ilginç durumunu resmediyor. Tesla, bu teknolojiyi hiç ummadığımız alanlarda bile kullanmayı düşündü.
Dünya’nın yeraltı koşullarını analiz etmek için buhar jeneratörünün yarattığı salınımları kullanmanın bir yolunu geliştirdi mesela. Yansıyan dalgalar, osilatör ile sismik dalgalar oluşturarak araştırmacılara yeraltındaki kaya katmanları hakkında bilgiler verebiliyordu.
Özünde, bu teknoloji, jeologların delik açmadan veya sondaj örnekleri almadan Dünya’nın içini görebilmelerinin ilk yoluydu. Aslında, yer altı koşullarını incelemek için sismik dalgalar yaratan bir salınım üreteci kullanma ilkesi bugün hala sismologlar tarafından kullanılmaktadır.
Günümüzde, elbette mevcut cihazlar çok daha yüksek teknolojiye sahip, ancak yine de Tesla’nın bir asır öncesindeki icatlarına çok şey borçluyuz.
