Мы уже знаем, как печально закончился первый период эксплуатации «Глобального электрического резонатора», однако семена тесловских «лучей смерти» уже попали на благодатную почву интересов военно-промышленного комплекса США. Кроме того, Тесла провел важные исследования конфигураций различных антенных отражателей и вплотную подошел к понятию волновода. В частности, вполне возможно, что именно в попытках как-то сконцентрировать и направить свои «лучи смерти» Тесла пришел к прототипам пирамидальных и рупорно-параболических антенн.
В ходе одной из бесед с журналистами Тесла несколькими стремительными штрихами набросал у себя в блокноте будущую конструкцию «лучевой пушки». Схема попала в газеты и научно-популярные журналы. Может быть, именно она, а не конструкция башни Шухова вдохновила А.Н. Толстого на описание гиперболоида инженера Гарина, ведь на самом деле фантастический аппарат, как и схема Теслы, содержал параболоиды, а не гиперболоиды.
Рупорно-параболическая антенна радиотелескопа «Большое ухо»
Именно на таком радиотелескопе в Нью-Джерси нобелевские лауреаты радиофизики Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон в 1965 году сделали фундаментальное открытие реликтового излучения, оставшегося в нашей Вселенной от эпохи Большого взрыва.
Случайно или нет, но именно применение Теслой данной конструкции излучателя совпало с впервые наблюдавшимся выбросом морских млекопитающих на пляжах Лонг-Айленда.
Теперь возникает любопытный вопрос, а с чем же экспериментировал Тесла во второй период «эксплуатации» «Глобального электрического резонатора», вплоть до его демонтажа. Самое главное, что явно изменился характер биофизического воздействия, став намного направленнее. Тут могут быть два основных варианта развития событий: либо изобретателю удалось найти удачную схему расположения отражателей, либо он сумел получить новое приборное решение. Вглядимся в психологический портрет Теслы-изобретателя. Пустив корни в Северной Америке, после переезда из Европы, он впитал все самое лучшее и худшее из «земли бескрайних личных возможностей». Размах и деловая хватка в реализации новых технических решений сочетались в Тесле с беспардонной саморекламой и постоянными «патентными процессами» (чего стоили одни только сражения в ходе «войны токов» с электрической империей Эдисона). Все это однозначно указывает на то, что если что-то из его изобретений легко попадало на страницы прессы, без обычных скандалов, приоритетных разбирательств и судебных исков, то оно явно было тупиковым решением. Следовательно, росчерком пера «одаряя» журналистов схемой пушки для стрельбы «лучами смерти», Тесла считал данный путь исследований совершенно бесперспективным. Более того, он явно хотел подтолкнуть к нему своих многочисленных конкурентов. Так над чем же работал изобретатель среди своих катушек и трансформаторов под куполом медного «эфирного резонатора»?
Похоже, что все сходится к тому, что Тесла усиленно искал пути создания некоего подобия магнетрона! Получается, что именно этот прибор был неким «серым кардиналом» нашего повествования, неявно проявляя свое присутствие в каждом рассказе!
Значит, настала пора присмотреться к этому замечательному устройству более внимательно.
Магнетрон состоит из анодного блока, который представляет собой, как правило, металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющими роль объемных резонаторов. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. Соответственно анодному блоку закрепляется цилиндрический катод. Внутри катода закреплен подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создается внешними магнитами или электромагнитом. Для вывода СВЧ-излучения используется, как правило, проволочная петля, закрепленная в одном из резонаторов, или отверстие из резонатора наружу цилиндра. Резонаторы магнетрона представляют собой замедляющую систему, в них происходит взаимодействие пучка электронов и электромагнитной волны. Поскольку эта система в результате кольцевой конструкции замкнута сама на себя, то ее можно возбудить лишь на определенных видах колебаний, сдвинутых по фазе для соседних резонаторов. Отдельные модели магнетронов могут иметь различную конструкцию. Так, резонаторная система выполняется в виде резонаторов нескольких типов: щель-отверстие, лопаточных, щелевых и т. д.
При включении магнетрона начинается эмиссия электронов из катода в область действия постоянного электрического поля между катодом и анодом, магнитного поля и электромагнитных волн. Вначале электроны движутся в скрещенном электрическом и магнитном поле по особым кривым — эпициклам, напоминающим движение точки на ободе катящегося колеса. При этом они генерируют электромагнитные колебания, усиливаемые резонаторами. Электрическое поле возникшей электромагнитной волны может замедлять или ускорять электроны. Если электрон ускоряется полем волны, то радиус его циклотронного движения уменьшается, и он отклоняется в направлении катода. При этом энергия передается от волны к электрону. Если же электрон тормозится полем волны, то его энергия передается волне, при этом циклотронный радиус электрона увеличивается, и он получает возможность достигнуть анода. Поскольку электрическое поле анод-катод совершает положительную работу, только если электрон достигает анода, энергия всегда передается в основном от электронов к электромагнитной волне. Если средняя скорость вращения электрона вокруг анода совпадает с фазовой скоростью волны, электрон может находиться непрерывно в тормозящей области, при этом передача энергии от электрона к волне наиболее эффективна. Такие электроны группируются в сгустки, напоминающие спицы, вращающиеся вместе с полем. Многократное, в течение ряда периодов, взаимодействие электронов с высокочастотным полем в магнетроне обеспечивает высокий коэффициент полезного действия и возможность получения больших мощностей.