El Sistema Inalámbrico Mundial fue un sistema de suministro de energía eléctrica y telecomunicaciones propuesto a principios del siglo XX diseñado por el inventor Nikola Tesla basado en sus teorías sobre el uso de la Tierra y su atmósfera como conductores eléctricos. Afirmó que este sistema permitiría "la transmisión de energía eléctrica sin cables" a escala mundial [1] , así como las telecomunicaciones inalámbricas punto a punto y la radiodifusión . Hizo declaraciones públicas citando dos métodos relacionados para lograr esto desde mediados de la década de 1890 en adelante. A fines de 1900, había convencido al banquero JP Morgan de que financiara la construcción de una estación inalámbrica (eventualmente ubicada en Wardenclyffe) basado en sus ideas destinadas a transmitir mensajes a través del Atlántico a Inglaterra y a los barcos en el mar. Su decisión de cambiar el diseño para incluir transmisión de energía inalámbrica para competir mejor con el nuevo sistema de telégrafo por radio de Guglielmo Marconi se encontró con la negativa de Morgan de financiar los cambios. El proyecto fue abandonado en 1906 y nunca llegó a estar operativo.
Durante este período, Tesla presentó numerosas patentes asociadas con las funciones básicas de su sistema, incluido el diseño de transformadores, los métodos de transmisión, los circuitos de sintonización y los métodos de señalización. También describió un plan para tener unas treinta estaciones de telecomunicaciones al estilo Wardenclyffe ubicadas en todo el mundo para conectarse a los sistemas telefónicos y telegráficos existentes. Continuaría elaborando para la prensa y en sus escritos durante las próximas décadas sobre las capacidades del sistema y cómo era superior a los sistemas basados en radio.
A pesar de las afirmaciones de haber "llevado a cabo experimentos prácticos en transmisión inalámbrica", [2] no hay documentación de que haya transmitido energía más allá de distancias relativamente cortas y la opinión científica moderna es generalmente que su esquema de energía inalámbrica no habría funcionado.
Historia
Orígenes
Las ideas de Tesla para un sistema World Wireless surgieron de experimentos que comenzaron a principios de la década de 1890 después de conocer los experimentos de Hertz con ondas electromagnéticas utilizando transformadores de bobina de inducción y descargadores de chispas. [6] [7] Duplicó esos experimentos y luego pasó a mejorar el transmisor inalámbrico de Hertz, desarrollando varios aparatos de alternador y su propio transformador de alta tensión, conocido como la bobina de Tesla . [8] [9] Su principal interés en el fenómeno inalámbrico era como sistema de distribución de energía, al principio de la búsqueda de la iluminación inalámbrica. [10] Desde 1891 en adelante, Tesla estaba dando conferencias que incluían " Experimentos con corrientes alternativas de alto potencial y alta frecuencia " en 1892 en Londres y en París y pasó a demostrar "iluminación inalámbrica" [11] en 1893 [12] incluida la iluminación Geissler tubos de forma inalámbrica.
Transmisión de un solo cable
El primer experimento fue la operación de dispositivos de luz y motores conectados por un solo cable a un terminal de una bobina de inducción de alta frecuencia , realizado durante la conferencia de 1891 en la ciudad de Nueva York en el Columbia College . Si bien una lámpara incandescente de un solo terminal conectada a uno de los terminales secundarios de una bobina de inducción no forma un circuito cerrado "en la aceptación ordinaria del término" [13], el circuito está cerrado en el sentido de que se establece una ruta de retorno al secundario. por acoplamiento capacitivo o " corriente de desplazamiento ". Esto se debe al filamento de la lámpara o la capacitancia del botón refractario en relación con el terminal libre y el entorno de la bobina; el terminal libre también tiene capacitancia en relación con la lámpara y el entorno.
Transmisión inalámbrica
El segundo resultado demostró cómo se puede hacer que la energía atraviese el espacio sin cables de conexión. El efecto de transmisión de energía inalámbrica implica la creación de un campo eléctrico entre dos placas de metal, cada una conectada a un terminal del devanado secundario de una bobina de inducción. Se utilizó un tubo de descarga de gas como medio para detectar la presencia de la energía transmitida. Algunas demostraciones involucraron la iluminación de dos tubos parcialmente evacuados en un campo electrostático alterno mientras se sostenían en la mano del experimentador. [14]
Desarrollo
Mientras formulaba sus teorías a principios de la década de 1890, Tesla descartó la idea de usar ondas de radio. [15] No creía necesariamente que las ondas de radio existieran como teorizó Maxwell, [15] [16] y estuvo de acuerdo con lo que la mayoría de los físicos estaban diciendo en ese momento: que las ondas de radio viajarían en línea recta de la misma manera que la luz visible viaja, lo que limita su uso para comunicaciones de largo alcance. [17] (Las ondas de radio viajan en línea recta, pero esto fue muchos años antes del descubrimiento de que la ionosfera reflejaría ciertas ondas de radio haciendo posible la comunicación por ondas celestes de bandas de frecuencia de onda corta a largas distancias).
Creía que transmitir señales eléctricas más allá de una distancia de línea de visión requeriría el uso del planeta Tierra como medio conductor para superar esta limitación. [15] A fines de 1895, hizo declaraciones a la prensa sobre la posibilidad de que " la carga eléctrica de la Tierra se pueda perturbar y, por lo tanto, las ondas eléctricas se puedan transmitir de manera eficiente a cualquier distancia sin el uso de cables o alambres ", y que el Las ondas eléctricas se pueden utilizar para transmitir " señales inteligibles " y " fuerza motriz ". [18] El 11 de abril de 1896, declaró que "los mensajes podrían llevarse a todas partes del globo simultáneamente " utilizando ondas eléctricas " propagadas a través de la atmósfera e incluso más allá del éter ". [19] En septiembre de 1897, solicitó una patente [20] sobre un esquema de transmisión de energía inalámbrica que consiste en transmitir energía entre dos globos atados mantenidos a 30.000 pies, una altitud en la que pensó que debería existir una capa conductora. [21]
Entre 1895 y 1898, construyó un gran transformador de resonancia en su laboratorio de la ciudad de Nueva York llamado transmisor de aumento para probar sus teorías de conducción terrestre. [22] En 1899 llevó a cabo experimentos a gran escala en Colorado Springs, Colorado . Con base en sus mediciones allí, concluyó que la Tierra estaba " literalmente viva con vibraciones eléctricas " . Señaló que los rayos indican que la Tierra es un gran conductor con ondas de energía viajando a su alrededor. Construyó un gran transmisor de aumento que medía cincuenta y un pies (16 m) de diámetro que podía desarrollar un potencial de trabajo estimado en 3,5 millones a 4 millones de voltios y era capaz de producir descargas eléctricas de más de cien pies (30 m) de longitud. [23] Con él probó la conducción a tierra y encendió lámparas eléctricas incandescentes adyacentes a su laboratorio en demostraciones de transmisión de energía inalámbrica.
Al regresar a la ciudad de Nueva York desde Colorado Springs en 1900, buscó capitalistas de riesgo para financiar lo que consideraba un sistema revolucionario de comunicación inalámbrica y suministro de energía eléctrica que utilizaba la Tierra como conductor. A fines de 1900, había llamado la atención del financiero JP Morgan, quien accedió a financiar un proyecto piloto (que más tarde se convertiría en el proyecto Wardenclyffe ) que, según sus teorías, sería capaz de transmitir mensajes, telefonía e incluso imágenes por fax a través de del Atlántico a Inglaterra y a los barcos en el mar. Morgan iba a recibir una participación mayoritaria en la empresa, así como la mitad de todos los ingresos por patentes. Casi tan pronto como se firmó el contrato, Tesla decidió ampliar la instalación para incluir sus ideas de transmisión de energía inalámbrica terrestre para competir mejor con el sistema de telégrafo por radio de Guglielmo Marconi . [26] Morgan se negó a financiar los cambios y, cuando no se dispuso de capital de inversión adicional, el proyecto en Wardenclyffe fue abandonado en 1906, para que nunca entrara en funcionamiento.
La construcción de la "planta inalámbrica" de Wardenclyffe en Shoreham comenzó a fines de 1901 y continuó durante los siguientes tres años. La planta incluía un edificio de ladrillo de 94 por 94 pies (29 por 29 m) diseñado por Stanford White , una torre con estructura de madera de 186 pies (57 m) de altura con una "cúpula" de 68 pies (21 m) de diámetro en la parte superior, y un eje de 120 pies (37 m) hundido en el suelo con dieciséis tubos de hierro colocados "un tramo tras otro" 300 pies (91 m) por debajo del eje para que la máquina, en palabras de Tesla, "se agarre a la tierra para que todo este globo se estremezca ". [27] [28] Los problemas de financiación continuaron afectando a Wardenclyffe y, para 1905-1906, la mayor parte de la actividad del sitio tuvo que cerrarse.
Elementos
A finales de la década de 1890 y durante la construcción de Wardenclyffe, Tesla solicitó patentes que cubrían los muchos elementos que compondrían su sistema inalámbrico. El sistema que ideó se basó en la conducción eléctrica con una carga eléctrica conducida a través del suelo y también a través de una capa conductora teorizada en la atmósfera. [29] [30] El diseño consistió en una bobina Tesla conectada a tierra como un transmisor de transformador de resonancia que pensó que podría crear un desplazamiento de la carga eléctrica de la Tierra cargando y descargando alternativamente la terminal elevada del oscilador. Esto funcionaría junto con una segunda bobina Tesla utilizada en modo de recepción en una ubicación distante, también con un resonador helicoidal conectado a tierra y un terminal elevado. [31] [32] [33] Él creía que la colocación de un transformador de resonancia conectado a tierra en otro punto de la superficie de la Tierra en el papel de un receptor sintonizado a la misma frecuencia que el transmisor permitiría que la corriente eléctrica fluyera a través de la Tierra entre los dos.
También creía que las ondas de corriente eléctrica de la torre emisora podrían reflejarse desde el otro lado del globo, dando como resultado ondas estacionarias amplificadas de corriente eléctrica que podrían utilizarse en cualquier punto del globo, localizando la entrega de energía directamente al estación receptora. Otro aspecto de su sistema era la electricidad devuelta a través de "un desplazamiento eléctrico equivalente" " [34] en la atmósfera a través de una capa superior conductora cargada que él pensaba que existía, [21] [29] una teoría que se remonta a una idea de 1872 para una propuesta sistema inalámbrico de transmisión-recepción desarrollado por Mahlon Loomis . [35] Se pensaba que la corriente se podía utilizar en el receptor para telecomunicaciones y para impulsar dispositivos eléctricos. [32]
Tesla le dijo a un amigo que sus planes incluían la construcción de más de treinta estaciones de transmisión y recepción cerca de los principales centros de población del mundo, [36] siendo Wardenclyffe la primera. Si los planes hubieran avanzado sin interrupción, el prototipo de Long Island habría sido seguido por una segunda planta construida en las Islas Británicas, quizás en la costa oeste de Escocia, cerca de Glasgow. Cada una de estas instalaciones debía incluir un gran transmisor de aumento de diseño basado libremente en el aparato ensamblado en la estación experimental de Colorado Springs en 1899. [37]
Aplicaciones reclamadas
La descripción de Tesla de sus ideas de transmisión inalámbrica en 1895 incluye sus usos humanitarios para llevar abundante energía eléctrica a partes remotas subdesarrolladas del mundo, así como para fomentar comunicaciones más estrechas entre las naciones. [38] En su artículo de la revista Century de junio de 1900 "El problema del aumento de la energía humana", se refirió a las propiedades de la Tierra y a los principios de un sistema que podría utilizar la Tierra como medio de comunicación y transmisión de poder. sin alambres. Escribió que las comunicaciones a cualquier distancia eran factibles. También señaló que este mismo proceso podría usarse para ubicar objetos marítimos como icebergs o barcos en el mar y que "un movimiento eléctrico de tal magnitud" podría comunicarse con otros planetas. [dieciséis]
En 1909 Tesla declaró:
- "Pronto será posible, por ejemplo, para un hombre de negocios en Nueva York dictar instrucciones y hacer que aparezcan instantáneamente a máquina en Londres o en otro lugar. Podrá llamar desde su escritorio y hablar con cualquier abonado telefónico en el mundo. Sólo será necesario llevar un instrumento económico no mayor que un reloj, que permitirá a su portador escuchar en cualquier lugar, en el mar o en la tierra, a distancias de miles de millas. Se puede escuchar o transmitir un discurso o una canción a las partes más remotas de el mundo." [39] [40]
También creía que la corriente eléctrica de alto potencial que fluye a través de la atmósfera superior podría hacerla brillar, proporcionando iluminación nocturna para las rutas marítimas transoceánicas. [35]
Él elaboró sobre World Wireless en su artículo de 1919 Electrical Experimenter titulado " The True Wireless ", detallando su capacidad para las telecomunicaciones de largo alcance y presentando su punto de vista de que la teoría predominante de la propagación de ondas de radio era inexacta. [15] [41]
- "La teoría de ondas de Hertz de la transmisión inalámbrica puede mantenerse durante un tiempo, pero no dudo en decir que en poco tiempo será reconocida como una de las aberraciones más notables e inexplicables de la mente científica que jamás se haya registrado. en Historia."
Factibilidad
Las demostraciones de transmisión de energía inalámbrica de Tesla en Colorado Springs consistieron en encender lámparas eléctricas incandescentes colocadas cerca de la estructura que alberga su gran transmisor de aumento experimental, [42] con rangos de hasta 591 m (1,938 pies) del transmisor. [25] Hay poca evidencia directa de que haya transmitido poder más allá de estas demostraciones documentadas fotográficamente. [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] Afirmaría después que había "llevado a cabo experimentos prácticos en transmisión inalámbrica". [2] Creía que había logrado una resonancia eléctrica terrestre que, según su teoría, produciría efectos eléctricos a cualquier distancia terrestre. [52]
Ha habido varias afirmaciones a lo largo de los años con respecto a los logros de Tesla con su sistema inalámbrico. Sus propias notas de Colorado Springs no son claras en cuanto a si alguna vez tuvo éxito en la transmisión de largo alcance. [53] Tesla hizo un reclamo en una declaración de 1916 al abogado Drury W. Cooper que en 1899, recopiló datos cuantitativos de transmisión-recepción a una distancia de aproximadamente 10 millas (16 km). [54] El biógrafo de Tesla, John J. O'Neill, afirmó en su libro de 1944 Prodigal Genius: La vida de Nikola Tesla que en 1899 en Colorado Springs, Tesla encendió 200 lámparas incandescentes a una distancia de 42 km. [53] [55] El autor Marc Seifer en su libro Wizard: The Life and Times of Nikola Tesla notó opiniones entre los defensores de Tesla que iban desde la idea de que no era factible, hasta afirmaciones de que algunas de las observaciones de Tesla eran válidas. [56] Otros investigadores han declarado que Tesla sobreestimó la conductividad de la Tierra y la atmósfera, y subestimó enormemente la pérdida de poder a lo largo de la distancia. [44] [45] [50] [57] [58] [59] [60] [61]
Patentes relacionadas
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- TRANSFORMADOR ELÉCTRICO, 20 de marzo de 1897, Patente de EE.UU. 593,138 , 2 de noviembre de 1897.
- MÉTODO Y APARATO PARA CONTROLAR EL MECANISMO DE BARCOS O VEHÍCULOS EN MOVIMIENTO, 1 de julio de 1898, Patente de EE . UU . 613,809 8 de noviembre de 1898.
- SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 2 de septiembre de 1897, Patente de EE.UU. 645,576 , 20 de marzo de 1900.
- APARATO PARA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 2 de septiembre de 1897, Patente de Estados Unidos 649,621 , 15 de mayo de 1900.
- MÉTODO DE INTENSIFICACIÓN Y UTILIZACIÓN DE EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 24 de junio de 1899, Patente de EE . UU. 685,953 , 5 de noviembre de 1901.
- MÉTODO DE UTILIZACIÓN DE EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 1 de agosto de 1899, Patente de EE.UU. 685,954 , 5 de noviembre de 1901.
- APARATO PARA UTILIZAR EFECTOS TRANSMITIDOS DESDE UNA DISTANCIA A UN DISPOSITIVO RECEPTOR A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 24 de junio de 1899, Patente de EE . UU. 685,955 , 5 de noviembre de 1901.
- APARATO PARA UTILIZAR EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 21 de marzo de 1900, Patente de EE.UU. 685,956 , 5 de noviembre de 1901.
- MÉTODO DE SEÑALIZACIÓN, 16 de julio de 1900, Patente de EE . UU. 723,188 , 17 de marzo de 1903.
- SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN, 16 de julio de 1900, Patente de EE . UU. 725,605 , 14 de abril de 1903.
- ARTE DE TRANSMITIR ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 16 de mayo de 1900, Patente de EE.UU. 787,412 , 18 de abril de 1905.
- ARTE DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 17 de abril de 1906, Patente canadiense 142,352, 13 de agosto de 1912.
- APARATO PARA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 18 de enero de 1902, Patente de Estados Unidos 1,119,732 , 1 de diciembre de 1914.
Ver también
- Transmisión de energía inalámbrica
- Plasmón de superficie
- Modo sostenido por ondas superficiales
- Medio de transmision
- Generación distribuida
- Distribución de electricidad
- Transmisión de energía eléctrica
- Aparato
- Generador eléctrico
- Oscilador electromecánico isócrono
- bobina de Tesla
- Transmisor de aumento
Notas
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Otras lecturas
- True Wireless de Nikola Tesla: un paradigma perdido, IEEE
- "Espacio ilimitado: una barra de bus" , The Electrical World, Vol 32, No. 19, 5 de noviembre de 1898.
- Tesla, Nikola, "El problema de aumentar la energía humana con especial referencia al aprovechamiento de la energía del sol", Century Magazine , junio de 1900
- Tesla, Nikola, "La transmisión de energía eléctrica sin cables" , Mundo eléctrico e ingeniero , 7 de enero de 1905.
- Massie, Walter Wentworth, Telegrafía y telefonía inalámbrica explicaron popularmente . Nueva York, Van Nostrand. 1908 ( "Con artículo especial de Nikoa Tesla" )
- Tesla, Nikola, " The True Wireless ", Experimentador eléctrico , 1919
- Tesla, Nikola, "Sistema mundial de transmisión inalámbrica de energía" , Telegraph and Telegraph Age , 16 de octubre de 1927.
- Nave espacial eléctrica - Un diario de investigación interactiva de Leland Anderson, "Notas raras de Tesla sobre Wardenclyffe" en el número 26, 14 de septiembre de 1998. Contiene dibujos y escrituras mecanografiadas seleccionadas de las notas de Tesla de 1901, archivadas en el Museo Nikola Tesla de Belgrado.
enlaces externos
- PBS Tesla Master of Lightning Tower of Dreams, telecomunicaciones inalámbricas globales
- Torre Wardenclyffe en Structurae