Лоуренс Маршал, турбуючись про майбутнє своєї компанії, не став повністю переводити її на мирні рейки. Продукція, Raytheon і забезпечені радаром зенітні установки Phalanx використовуються на універсальному десантному кораблі «Боном Річард» і на багатьох інших кораблях ВМС США. Фото: US Navy / Mass Communication Specialist 2nd Class Emmanuel Rios
Як всім прекрасно «відомо», якби яблуко не обрушилося на голову Ньютона , То ми не підозрювали б про існування Закону всесвітнього тяжіння. Точно так само не було б ніякої, і ми до сих пір жили б у темноті, якби вона не наснилася Менделєєву, який відпочивав від напруженої роботи з вивчення властивостей розчинів, і перш за все спиртових. Зрештою людство отримало теорію відносності виключно завдяки тому, що Ейнштейн був двієчником.
До такого роду науково-технічним міфам відноситься і апокриф, у високохудожній формі описує процес винаходу мікрохвильової печі. Справа була в США в далекому 1945 році. Інженер компанії, що спеціалізувалася на виробництві військової техніки, Персі Спенсер (, 1894-1970) відчував сконструйований ним випромінювач надвисокочастотних хвиль, що призначався для радара ППО. Вечоріло, і Спенсер вирішив підкріпитися. Опустивши руку в кишеню, він з подивом виявив замість шоколадного батончика якусь пастообразную масу. Виходило, що хвилі розігріли батончик. Кукурудзяні зерна, розташовані дослідником перед випромінює антеною, миттєво перетворилися в попкорн. А яйце, піддане опроміненню потужністю 10 кВт, так і зовсім вибухнуло. Правда, його вміст не забризкало Спенсера, оскільки він спритно сховався за спини колег, яких він запросив на демонстрацію чудових властивостей мікрохвиль.
І побачили 8 жовтня 1945 року Персі Спенсер зареєстрував на апарат для приготування їжі за допомогою електромагнітних хвиль. А через два роки, коли конструкція була доведена до розуму, компанія Raytheon почала випускати перші в світі СВЧ-печі.
Персі Спенсер у 1950 році. Фото: Raytheon Company
Насправді справа йшла по-іншому, а історія з осяянням була пред'явлена газетярам з рекламних міркувань. Дійсно, зіпсовані штани і обляпайтеся яєчним жовтком інженери - хіба це не зацікавить потенційного споживача нової продукції? Роль осяяння зіграла непроста для компанії ситуація, з якої необхідно було знайти оптимальний вихід. Німеччина була повалена, те ж саме в самому найближчому майбутньому чекало і Японію . Переможне завершення війни - це, звичайно, було прекрасно. Однак конкретно для компанії Raytheon, яка працювала виключно на перемогу, закінчення війни означало різке скорочення замовлень міністерства оборони. І це могло привести до її фінансового краху.Приблизно такі гіркі слова вимовив засновник компанії Лоуренс Маршалл (Laurence K. Marshall), запросивши до себе на уїк-енд шістьох провідних фахівців. І поставив питання руба: або ми в найкоротші терміни освоюємо якусь конкурентоспроможну продукцію для народу-переможця, або ... Почався мозковий штурм, головну роль в якому, безсумнівно, грав Персі Спенсер - інженер-самоучка, який не мав вищої освіти, але компенсувало його відсутність гнучким розумом і здатністю до парадоксального мислення. Саме він і запропонував проводити мікрохвильові печі, що і зафіксовано в патенті, виданому на його ім'я. До речі, самородок з Массачусетсу зібрав за свою довгу і плідну діяльність понад сто патентів в сфері хвильової техніки.
Знання про здатність випромінювачів радіохвиль НВЧ-діапазону розігрівати електропровідні предмети не могло бути явлено йому як одкровення у вигляді розплавленої шоколадки . Він, активно працював з магнетронами - мікрохвильовими випромінювачами, - знав про це на практиці. До того ж він не міг не читати публікації на цю тему в журналах по радіоелектроніці. Так що це було не відкриття, а винахід нового приладу, засноване на добре відомих фізичних принципах.
Так що ж це за принципи? Або, іншими словами, що саме і яким чином розігріває всередині мікрохвильовки сендвічі і готує біфштекси?
Електромагнітні хвилі НВЧ-діапазону діють на тіло зовсім не так, як видиме світло або інфрачервоні промені, які здебільшого просто відбиваються від поверхонь. Але для СВЧ лікування поверхню виявляється майже прозорою, і електромагнітна хвиля проникає всередину тіла на відносно велику глибину - близько декількох міліметрів. І там відбувається два різних фізичних процесу, що забезпечують нагрівання опромінюваних предметів.
По-перше, енергія одного кванта такого випромінювання близька енергії валентної зв'язку молекули води . Через це молекула води під дією променів починає швидко вібрувати, розштовхуючи сусідів. Зрештою, ці осциляції перетворюються в кінетичну енергії молекул, тобто в тепло.
По-друге, змінюється електромагнітне поле індукує всередині підготовлюваної їжі вихрові струми, їх називають ще. А оскільки їжа здебільшого хоча і проводить струм, але має більший електричний опір, то і струми Фуко всередині неї швидко перетворюються в тепло. Пропорція цих двох факторів сильно залежить від того, що саме в печі готується.
Магнетрон в поперечному перерізі. Ілюстрація з. Вже отримавши 8 жовтня 1945 року патент на мікрохвильові печі, Персі Спенсер продовжував удосконалювати найбільш важливу їх деталь
Зокрема, саме через це металеві предмети поміщати в камеру мікрохвильовки категорично забороняється. Токи Фуко в них будуть породжувати сильно вторинне електромагнітне поле, внаслідок чого в камері почнеться іскріння, і ми зможемо спостерігати мініатюрну грозу. Це, звичайно, гарне видовище, але електричні розряди здатні вивести з ладу не тільки електроніку, але і силовий агрегат.«Серцем» мікрохвильовки є магнетрон - пристрій, що генерує електромагнітні хвилі частотою 2450 МГц. Дана частота в 1945 році була виділена компанії Raytheon Федеральною комісією зі зв'язку США для використання в побутових приладах з таких міркувань, щоб вона, з одного боку, не перетиналася з частотами, що застосовуються в радіолокації, з іншого - не залазила на «територію» телемовлення і FM-радіо. Але з технічної точки зору, в мікрохвильовій печі точно так же працювали б будь-які електромагнітні хвилі, що знаходяться в діапазоні від інфрачервоного випромінювання до верхньої межі частот довгохвильових радіостанцій. В принципі, обід можна розігріти і несучим сигналом мобільного телефону, що працює в стандарті GSM, частота якого дорівнює 1800 МГц. Якщо, звичайно, він буде мати значно більшу потужність.
Магнетрон є герметичною металеву камеру, в якій розміщується катод - тонка нитка, що випускає при нагріванні електрони. Анодом, позитивним електродом, є стінки магнетрона. Усередині магнетрона формується сильне магнітне поле, яке закручує електрони, які рухаються від катода до анода. Є і спеціальні порожнини, які є резонансними камерами. Їх розмір і форма задають частоту хвиль, що генеруються.
Якщо з магнетроном Спенсеру було все ясно, то оптимальну конструкцію камери, в якій повинні розміщуватися продукти, він розробляв і доводив до розуму разом з молодим інженером Марвіном Боком майже два роки. Виділена федеральною комісією частота мала істотний недолік: довжина її хвилі становила 12 см і була порівнянна з розмірами камери. Це могло призводити і до утворення стоячих хвиль, і до фрагментарному прогріванню продуктів за рахунок нерівномірності поля. Цю проблему спочатку спробували вирішити за допомогою того, що одну зі стінок ящика зробили рухомий, що переміщається за допомогою електромоторчіком. Однак така конструкція виявилася занадто складною і ненадійною.
І тоді Марвін Бок підвісив до стелі камери кілька металевих стрижнів, які оберталися з частотою три оберти в секунду і тим самим як би «розмішували» поле, роблячи його більш рівномірним. Ще більших успіхів домоглися, додавши до стержнів обертовий стіл, на якому розташовується контейнер з їжею. Це конструктивне рішення стало класичним і застосовується у всіх без винятку мікрохвильовки вже півстоліття.
Над розрізаної надвоє виноградиною в мікрохвиль печі з'являється
Ще одна проблема, з якою зіткнулися інженери, полягала в тому, що потужність, що виділяється магнетроном, не піддається регулюванню. При зниженні подається на магнетрон напруги припиняється термоелектронна емісія, порушуються умови резонансу, і відбувається зрив генерації хвилі. І, отже, мікрохвильовка не здатна працювати в режимі розморожування і розігріву невеликих обсягів їжі, з однією і тією ж спритністю вона обробляє і жменьку зеленого горошку, і різдвяну індичку.Але не дарма Спенсеру видали понад сотні патентів. Він запропонував регулювати подачу потужності за рахунок періодичного відключення магнетрона на «малих обертах». Якщо регулятор печі включений на 50-відсоткову потужність, то це означає, що половину часу магнетрон «відпочиває». При 10-процнентной навантаженні паузи відповідно займають 90% часу роботи печі. Цей метод регулювання не зазнав ніяких змін до теперішнього часу.
У 1947 році мікрохвильова піч Raytheon була випущена на ринок. Її презентацію проводила чарівна блондинка, зростання якої істотно перевищував середньостатистичні 165 см. Це пояснювалося бажанням виробників трохи замаскувати справжні розміри свого могутнього дітища. Піч при вихідний потужності 3 кВт важила 340 кг, а у висоту сягала 170 см. До неї була підведена труба для водяного охолодження, а живиться вона від нестандартної для США мережі з напругою 220 В. Вражала і стартова ціна - 3 тисячі доларів. Загалом, продукт вийшов явно не масовий, на кухню його не поміститься. Однак ресторани почали з великим ентузіазмом закуповувати СВЧ-печі, оскільки вони володіли незаперечною перевагою: нехитрі американські страви типу сендвічів і хот-догів приготавливались в них блискавично.
Два десятиліття компанія Raytheon поступово знижувала габарити мікрохвильовки і зменшувала собівартість її виготовлення. Зрештою з'явилися доступні для середнього американця печі за ціною 400-500 доларів. Однак на початку 1970-х років їх випуск на всю неосяжну країну становив лише 40 тисяч штук на рік. Що пояснювалося не тільки міфами про шкоду СВЧ для здоров'я, але і тим, що американці ще не розсмакували гідності нового товару. Пожвавлення продажів почалося в 1972 році з приходом на американський ринок дешевих 300-доларових японських печей. А бум вибухнув в середині 1980-х, коли 90 відсотків американських і європейських сімей мали мікрохвильові печі.
Цей стрибок в останню чергу пояснюється зниженням цін. Справа в тому, що з появою мікропроцесорів, які почали вбудовувати в мікрохвильовки, печі набули нової якості. Перш в них було найбільш раціонально розморожувати продукти і розігрівати приготоване напередодні на електричній або газовій плиті. З появою ж програмованих печей максимально спростився, полегшився і прискорився процес приготування їжі. Дістав продукт з холодильника, завантажив в камеру мікрохвильовки, вибрав потрібну програму, встановив таймер і відправився у справах. А, повернувшись, дістав з печі свіжоприготовлене блюдо. Яке буде ще і з рум'яною скоринкою, оскільки тепер в СВЧ-печі вбудовують гриль. Як говорилося в минулі часи, правда, з іншого приводу - жити стало краще, жити стало веселіше. У урбанізованих громадян у зв'язку зі зменшенням побутових проблем з'явився додатковий час, який можна проводити з великою користю для душі і тіла, займаючись самоосвітою і спортом.
Без мікрохвильовій печі неможливо собі уявити сучасну кухню. Хоча тепер її розміри, вага і ціна значно зменшилися в порівнянні з 1947 роком. Фото: Олег Сендюрев / «Навколо світу»
Однак, як показує весь хід історії людства, для більшості людей комфорт є самоціллю, можливістю не навантажувати мускулатуру і нейронні ланцюги. І в цьому випадку додатковий вільний час присвячується телевізору. І це єдиний шкоду, яку мікрохвильова піч здатна заподіяти людському організму. Всі інші чутки і домисли відносяться до сфери ненаукової фантастики.
Володимир Тучков , 08.10.2007
Новини партнерів
Дійсно, зіпсовані штани і обляпайтеся яєчним жовтком інженери - хіба це не зацікавить потенційного споживача нової продукції?Так що ж це за принципи?
Або, іншими словами, що саме і яким чином розігріває всередині мікрохвильовки сендвічі і готує біфштекси?
