Nikola Tesla

Nikola Tesla um 1890

Nikola Tesla (geb. 10. Juli 1856 in Smiljan, damals Österreich-Ungarn; gest. 7. Januar 1943 in New York City, USA), war ein Elektro-Ingenieur und bekannter Erfinder.

Leben

Nikola Tesla im Jahre 1942

Tesla wuchs in im heutigen Kroatien gelegenen Smiljan und in Gospic und Karlovac auf, studierte 1875 bis 1878 am Polytechnikum in Graz und 1880 Naturphilosophie an der an der Karlsuniversität in Prag. Danach arbeitete er im zentralen Telegrafenbüro in Budapest, wo er den Sprachverstärker der Hörer verbesserte und auf den Gedanken kam, Wechselstrom zur Energieübertragung zu nutzen und dafür geeignete Elektromotoren zu bauen. 1882 zog Tesla nach Paris, wo er für eine europäische Niederlassung der Unternehmen Thomas Edisons arbeitete. 1883 entwickelte er in Straßburg den Prototyp des Asynchronmotors. 1884 reiste er nach New York, wo er wiederum bei Edison arbeitete.

Im Jahr 1885 verließ er Edison, da dieser, wie schon seine Pariser Niederlassung, Tesla nicht den vereinbarten Lohn für seine Arbeit auszahlte, meldete seine ersten Patente an und gründete seine eigene Firma, "Tesla Arc Light & Co.", wo er Mehrphasen-Wechselstrom-Generatoren und -Motoren produzierte. Über diese hielt er 1887 seinen ersten Vortrag vor dem AIEE (American Institute of Electrical Engineers). Zu dieser Zeit tobte in den USA ein Streit zwischen Anhängern und Gegnern des Wechselstroms, der zu Gunsten des Wechselstroms entschieden wurde, der auf Grund seiner Vorteile allmählich den Gleichstrom verdrängte. Im selben Jahr unterzeichnete er einen Vertrag mit Westinghouse Electric Co. über die Nutzung seiner Patente. Von nun an erfand er zahlreiche Neuerungen, auf die im folgenden Abschnitt eingegangen wird.

1889 arbeitete Tesla in der Westinghouse Electric Co. in Pittsburgh an der Entwickung seiner Motoren. 1892 reiste er nach London, Paris, Belgrad und in seine Heimat. Am 13. März 1895 brannte sein Laboratorium völlig nieder. Er war nicht versichert und verlor alles, doch schon Ende 1986 übertrug er in New York über eine langwellige Resonanzfrequenz von zwei Megahertz Signale über eine Entfernung von 30 Kilometern.

Von 1899 bis 1900 lebte Tesla in Colorado Springs. Tesla verbrachte seine letzten Jahre im Hotel "New Yorker" in New York, wo er am 7. Januar 1943 verarmt und hochverschuldet verstarb. Seine Papiere wurden vom Alien Property Custodian (dt. "Treuhänder für ausländisches Eigentum") beschlagnahmt.

Erfindungen

Unter anderem erfand und nutzte der Konkurrent Thomas Alva Edisons den Wechselstrom und entwickelte den ersten Radiosender, die erste Fernsteuerung, den Mehrphasen-Induktionsmotor, die Scheibenläuferturbine, die Tesla-Spule. Insgesamt meldete er 117 Patente an, mit denen er unter anderem die Grundlagen für die heutige Computertechnik, den Satellitenfunk und die Raumfahrt legte.

Wechselstromgenerator

Teslas Erfindung des Wechselstromgenerators, der den von Edinson genutzten Gleichstrom durch ein rotierendes Magnetfeld in Wechselstrom verwandelte, hatte unter anderem den Vorteil, den Strom nun besser transformieren zu können. Indem im Transformator die Stromspannung erhöht wird, wird zugleich die davon abhängige Stromstärke reduziert. Eine geringere Stromstärke vermindert erheblich die beim Transport durch eine Leitung entstehenden Wärmeverluste, wodurch die überbrückbaren Entfernungen um ein Vielfaches anstiegen. Am Ziel konnte man Stromstärke und -Spannung wieder auf die gewünschte Höhe transformieren. So brauchte man auch für den Transport verschiedener Stromstärken bzw. Spannungen an den gleichen Ort nur noch eine Leitung. Diese Vorteile demonstrierte Tesla auf der Weltausstellung 1893 in Chicago. 1996 konnte Westinghouse an den Niagarafällen unter Nutzung der Wechselspannungspatente Teslas ein Wechselstrom-Wasserkraftwerk errichten, was entscheidend wurde für die Einführung der Wechselspannungstechnik bei der Stromversorgung der USA.

Tesla-Transformator (Teslaspule)

Ausgehend von dieser Technik und seinen Erfahrungen mit der drahtlosen Nachrichtenübertragung entwickelte Tesla den Tesla-Transformator, auch kurz Teslaspule genannt. Hierbei werden aufgrund der Resonanz magnetisch lose gekoppelter Schwingkreise hochfrequente Wechselspannungen erzeugt, die sich in Form von blitzförmigen Gasentladungen entladen. Teslas Gedanke hierzu war es, eine drahtlose Energieübertragung zu ermöglichen, indem die Energie durch ionisierte Kanäle in der Luft geleitet wird. Dies ist jedoch auf diese Weise nicht praktikabel, da die Energie der Blitze nur in relativ geringer Entfernung von der Spule und auch nur teilweise wieder zurückgewonnen werden kann.

Eine Teslaspule besteht aus einer inneren, langen, einlagig gewickelten Sekundärspule mit geringem Durchmesser, die am unteren Ende geerdet ist, und einer äußeren, kurzen Primärspule, die am unteren Ende mit nur wenigen Windungen um sie herum führt, so dass die Sekundärspule in ihrem Magnetfeld liegt. Durch die aufgrund der übereinstimmenen Resonanzen der beiden Spulen entstehenden hohen Frequenzen zwischen 30 kHz und 500 kHz wird kein Eisenkern zu ihrer Kopplung benötigt. Die als Streamer bezeichneten Blitzentladungen finden am oberen Ende der Sekundärspule statt, an dem sich ein Kondensator befindet, von dem die Blitze sich lösen.

Ein Nachbau einer Teslaspule ist für Laien nicht ratsam. Die hohe Spannung ist zwar prinzipiell nur mäßig gefährlich, dennoch können beim Berühren von Teilen der Anlage, die Gleichspannung oder niederfrequente Wechselspannung führen, lebensgefährliche Stromschläge erfolgen und es besteht die Gefahr von Herzversagen, falls die Hochspannung direkt durch das Herz geleitet werden sollte. Hinzu kommen Gefahren durch Verbrennungen, durch ultraviolette Strahlung und durch die Bildung von Ozon und Stickoxyden bei den Entladungen. Aus diesem Grund sind Sicherheitsmaßnahmen beim Betrieb eines Tesla-Transformators erforderlich. Außerdem kann sein Betrieb den Funkverkehr und den Rundfunkempfang stören und ist deshalb verboten.

Wardenclyffe Tower

Teslaspule in Colorado Springs während der Übermittlung von Signalen an einen weit entfernten Empfänger. Veröffentlicht im Jahr 1900 im Century Magazine.

In Colorado Springs errichtete Tesla auf dem Colorado-Hochplateau 2000 m über dem Meeresspiegel eine Sendestation mit einer 70 Meter hohen Antenne und einer Leistung von 200 Kilowatt. In über tausend Kilometern Entfernung gelang es ihm, von dort drahtlose telegrafische und telefonische Übertragungen zu empfangen, für die er nur einen geringen Teil der zur Verfügung stehenden Leistung benötigte. Zu diesem Zeitpunkt gelangen Marconi erst Reichweiten von 50 bis 70 Kilometern. Für diese drahtlose Übertragung von Nachrichten erzeugte er Hochspannungen von zwölf bis 20 Millionen Volt, die sich in bis zu 30 Meter langen Blitzen entluden. Dies waren die höchsten Spannungen, die bisher von Menschen erzeugt wurden. Er hoffte, auf diese Weise elektrische Energie um die ganze Erde senden zu können.

Der Wardenclyffe Tower vor seiner Zerstörung, Abbildung auf einer von Tesla veröffentlichten Werbebroschüre.

Schließlich gewann er Geldgeber mit der Auskunft, einen Hochleistungs-Rundfunksender bauen zu wollen. Von diesem Geld baute er 1901 den 57 Meter hohen hölzernen Wardenclyffe Tower auf Long Island. Ein daneben geplantes Labor konnte er nicht mehr fertigstellen, da seine Geldgeber von seinen eigentlichen Plänen erfuhren und die Finanzierung zurückzogen. Tesla hatte gehofft, durch die Größe und Höhe des Turmes das Prinzip des Teslatransformators nutzen zu können, um eines Tages elektrische Energie über die Ionosphäre verteilen zu können. Die Ionosphäre ist die oberste Schicht der Atmosphäre der Erde, ihre Höhe reicht von 80 km bis etwa 300 km. Eine Teslaspule, die diese Höhen erreicht, müsste also kilometerlang sein. Allein die mechanisch stabile Konstruktion würfe Probleme auf. Ein größeres Hindernis jedoch bildet die Tatsache, dass mit zunehmender Spulenlänge der Sekundärspule die Frequenz des durch die Resonanz erzeugten Wechselstroms immer niedriger wird. Die ionisierten Kanäle, die dazu dienen sollen, die einmal eingeleitete Blitzentladung dauerhaft aufrechtzuerhalten, könnten daher nicht lange genug bestehen bleiben. Bei einer Spulenlänge von etwa 40 Metern würde die Umpolung der Wechselspannung nur noch so langsam erfolgen, dass der Kanal kollabieren und die Blitzentladung abreißen würde. 1917 wurde der Turm abgerissen, um zu vermeiden, dass deutsche U-Boote im ersten Weltkrieg ihn als Orientierungshilfe nutzen könnten.

Tesla-Einheit

1960 benannte man nach Nikola Tesla die physikalische Einheit der magnetischen Flussdichte, Tesla. Die Einheit hat das Zeichen T. 1 T (= 10000 Gauß) = 1 Vs/m² Zum Vergleich: Das Magnetfeld der Erde hat ca. 50 mikro-Tesla, ein normaler Haushaltsmagnet ca. ein Tausendstel Tesla. In den stärksten modernen Kernspintomographen herrscht eine magnetische Flußdichte von über neun Tesla, einer mit 11,7T wird gerade entwickelt. Neutronensterne im Weltall haben Felder von 5 bis zu 500 Millionen Tesla.

Pseudowissenschaftliche Ausbeutung von Teslas Theorien

In seinen späten Lebensjahren begann Tesla, utopische Vorstellungen zu entwickeln, was mit Hochfrequenz- und Wechselstromtechnik alles machbar sei. Er konzentrierte sich dabei mehr und mehr auf unrealistische Träumereien und vernachlässigte darüber die Arbeit an dem, was tatsächlich umsetzbar war. Diese Utopien regen bis heute die Phantasie von Verschwörungstheoretikern, Pseudowissenschaftlern und Esoterikern an. Teslas Name wird häufig werbewirksam aber unbegründet bei der Beschreibung technisch wirkungsloser Produkte eingestreut, um diesen damit den Anschein von Seriosität zu verleihen.

Kirlian-Fotografie

Das Prinzip der hochfrequenten Wechselspannung, wie Tesla es für seinen Transformator entwickelte, wird im Kleinen für die esoterisch-pseudowissenschaftliche Methode der Kirlian-Fotografie genutzt, bei dem durch hochfrequente Hochspannung erzeugte Korona-Entladungen fotografisch festgehalten werden. Diese Entladungen haben keinerlei diagnostische Aussagekraft.

Erdbebenerzeugende Maschinen (Earthquake Machines)

Ein Biograf Teslas, John O'Neill, schrieb, Tesla habe in New York bei Experimenten mit Resonanzen, die er mit elektro-mechanischen Oszillatoren durchführte, durch das Abstimmen der entsprechenden Frequenzen Resonanzschwingungen in mehreren umliegenden Gebäuden erzeugt, von denen sein eigenes zunächst nicht erfasst wurde. Dies habe einen Polizeieinsatz ausgelöst. Als er im Verlauf des Experiments die Resonanzfrequenz des eigenen Gebäudes traf, sei ihm die Gefahr bewusst geworden, und er habe den Vorgang mit einem Vorschlaghammer beendet, als die Polizei eintraf.

Diese Aussage wurde von anderen Biografen aufgegriffen. Das unhaltbare Gerücht, Tesla habe künstlich geschaffene Erdbeben erzeugen können, ist noch heute Ausgangspunkt von Verschwörungstheorien. So behauptet die österreichische Politologin Claudia von Werlhof, die Forschungsanlage HAARP verwende eine geheime "Tesla-Technologie", um über das Erzeugen künstlicher Erdbeben weitere Erdölreverven ausfindig zu machen. Auf diese Weise sei auch das schwere Erdbeben am 12. Januar 2010 auf Haiti ausgelöst worden, bei dem über 200.000 Menschen starben. Dies ist eine von mehreren Verschwörungstheorien zum Erdbeben auf Haiti 2010, die neben der Unwissenschaftlichkeit ihrer Annahmen auch außer Acht lassen, dass Haiti auf der Grenze zweier Kontinentalplatten liegt und aufgrund der natürlichen plattentektonischen Aktivitäten in dieser Region auch schon in den Jahren 1751, 1842, 1860 schweren Erdbeben ausgesetzt war.

Weblinks

• Zeitungsartikel und Beschreibung einiger Gerätschaften zur Erzeugung von Vibrationen
• Tesla-Museum in Belgrad
• Teslas Autobiografie: My Inventions
• Aufbau einer Tesla-Spule
• Bericht über Nikola Tesla und seine Erfindungen im NDR-Wissenschaftsjournal