ניקולה טסלה
המצאותיו ופיתוחיו המדעיים > פעילותו בתחום מערכות אל-חוטיות > פיתוח שדרים מוקדמים

בחזונו ביקש טסלה לשדר חשמל בצורה אלחוטית מתחנת כוח מרכזית אחת שתספק חשמל לעולם כולו. לשם כך המציא את "סליל טסלה", שהוא שנאי המאפשר לשנות את מתחו ותדירותו של זרם החשמל. הסליל אפשר בצורה תאורטית ומעשית שידור חשמל באוויר למרחקים ארוכים. ב־1899 הדגים שידור חשמל למרחק של 28 מייל ואף גייס מימון להמשך הפרויקט. טסלה החל לבנות סליל טסלה ענק אולם המימון נפסק מסיבה לא ידועה ובכך נסתם הגולל על שידור חשמל אלחוטי.
תוכנית התאורה הביתית האלחוטית של טסלה כללה: (1) שני לוחות מתח גבוהים הממלאים את החדר בשדה חשמלי אחיד למדי. (2) על הנורות להיות מכוונות אנכית כדי להתיישר עם השדה החשמלי. היה זה הצעד הראשון לקראת מערכת אל-חוטית פרקטית. התוצאה הראשונית ביותר שהתקבלה מהניסויים הייתה - שני צינורות ואקום מוארים בשדה אלקטרוסטטי לסירוגין כשהם מוחזקים בידו של הנסיין. אפקט העברת האנרגיה האל-חוטית כלל יצירת שדה חשמלי בין שני לוחות מתכת, שכל אחד מהם מחובר למסוף אחד של הסליל המשני של סליל האינדוקציה. פעם נוספת, נעשה שימוש במכשיר לייצור אור כאמצעי לאיתור נוכחות האנרגיה המועברת. טסלה העריך כי הדרך האידיאלית להאיר אולם או חדר הייתה לייצר בו מצב שניתן להזיז ולהכניס מכשיר תאורה לכל מקום, ושהוא מואר, לא משנה היכן הוא ממוקם ומבלי להיות מחובר לחשמל. טסלה העריך כי כדי לייצר מצב כזה נדרשת יצירת שדה אלקטרוסטטי רב עוצמה המתחלף במהירות בתוך חדר.
טסלה המציא שני סוגים של משדרים. סוג משדר ראשון: מורכב מדף מתכת יחיד התלוי במרחק מהתקרה על כבלים מבודדים ומחובר למסוף אחד של סליל אינדוקציה, והמסוף השני מחובר לקרקע. סוג משדר שני: מורכב משתי יריעות מתכת התלויות במרחק מהתקרה על כבלים מבודדים, כאשר כל יריעה מחוברת לאחד המסופים של סליל אינדוקציה. בעבודה לפיתוח הסבר לשני המשדרים שנצפו לעיל, טסלה זיהה שניתן להקרין אנרגיה חשמלית החוצה לחלל ולזהות אותה על ידי מכשיר קולט בסביבה הכללית של המקור ללא דרישה לחוטים מחוברים. הוא המשיך לפתח שתי תיאוריות הקשורות לתצפיות אלה. א'. על ידי שימוש בשני משדרים מסוג 1 הממוקמים בנקודות רחוקות על פני כדור הארץ, ניתן לעורר זרם חשמלי ביניהם. ב'. על ידי העברת זרם דרך האדמה כחלק משדר חזק של משרד מסוג 2, ניתן לקלוט את ההפרעה על פני כדור הארץ ולזהות אותה ”במרחק רב, או אפילו על פני כל כדור הארץ”.
טסלה בנוסף גם הניח שכדור הארץ הוא גוף טעון שצף בחלל, טענת יסוד שבהמשך הוכחה כנכונה. טסלה קיווה להעברת הספק גבוה, בטענה כי במקרה והיה זה אפשרי, היה מתבטל הצורך בכבלים להעברת חשמל. אף על פי שהציע כמה טכניקות לכך, וכנראה האמין כי איזושהי תהודה יכולה לאפשר זאת, רעיונותיו התאורטיים בנושא היו קשורים בעיקרם לספקות ומחלוקות, ולא השיגו תמיכה מספקת כדי להתממש. טסלה לא הצליח לפתח ייצור גלי מיקרו בעלי הספק גבוה, שהיה מאפשר להעבירם בצורה ממוקדת. סליל טסלה הפך לעמוד התווך בניסויים של טסלה. על ידי הפעלת חוט המחובר למהוד סביב המעבדה שלו הוא חלחל לתוכה אנרגיה אלקטרומגנטית. ההשפעה הייתה כה גדולה עד שהוא יכול היה להדליק נורה פלואורסצנטית בידו מכיוון שמפל המתח באוויר היה גדול מספיק כדי לגרום לזרימה מספקת של זרם.
טסלה הוסיף לניסוייו הדלקה של שדה נורות בטווח של קילומטר באמצעות משדר הורדת המתח. משדר הורדת המתח היה מותאם לסליל טסלה. במקום שנועד תחילה לפרוק את המתח החשמלי לאדמת כדור הארץ המשרד כוון בידי טסלה, עם פיתוחו הממושך, למעגל התהודה הטבעי של כדור הארץ היוצר גלים סטטיים של אנרגיה חשמלית, שיכולים להירתם על ידי מעגל קליטה מכוון. טסלה ביסס את משדר הורדת המתח, אותו כינה "המשדר המגביר" (Magnifying Transmitter), במעגל החשמלי של כדור הארץ. טסלה העריך נכונה את קיומם של זרמי חשמל בתוך כדור הארץ ובאטמוספירה, אשר באופן חלקי הם מהווים תוצאה של שימוש אנושי בזרמים חשמליים ומשנים שדות מגנטיים. הזרמים הטלוריים (אלו הנעים באטמוספירה) בלתי צפויים בעליל, נעים בעיקר לכיוון קו המשווה או לקטבים באופן התלוי בשעות היום, והם בדרך כלל בעלי מתח נמוך. בתדרים הנכונים, סביב 7.3 הרץ, מתח הזרמים של כדור הארץ יורדים באופן דרמטי. טסלה השווה את כדור הארץ לכדור מתכת מלוטש ומבריק. היונוספירה היא שכבה של האטמוספירה העליונה שיש לה זרם שלילי רב פוטנציאל.
טסלה חישב את תדר התהודה של חלל זה ל-11.3 הרץ. בשנת 1963 אושר שלמרחב זה יש כמה תהודות עם תדר מינימלי של 7.86 הרץ, אם כי זה משתנה בהתאם לתנאי הסביבה. ההצעה של טסלה לאנרגיה אל-חוטית הייתה ליצור פוטנציאל חשמלי גדול בתדר המהדהד של החלל. בכך תכנן טסלה תדר אל-חוטי שניתן יהיה לקלוט מכל מקום ברחבי כדור הארץ. טסלה התכוון לנצל את הזרמים הטלוריים של כדור הארץ וליצור את הפוטנציאל החשמלי של הגל העומד באותו תדר, באמצעות זרם כדור הארץ, כדי להניע את השדרים האל-חוטיים במרחב. מערכת זאת דרשה תחנות קליטה ושידור רבות שנועדו להתייצב ברחבי העולם.