Радар на кухне: история создания микроволновки
Изобрел микроволновую печь инженер Перси Спенсер из Raytheon Manufacturing Co. в Уолтеме, штат Массачусетс, причем случайно. У него в кармане лежал шоколадный батончик, который расплавился, когда он работал над очередным своим магнетроном (генератором высокочастотных радиоволн).
При виде потекшего батончика Спенсер понял, как еще можно использовать его высокочастотные радары, и тут же доложил об этом руководству компании (фирма производила вооружение, порядки в ней были строгие).
Начальство выплатило инженеру Спенсеру символическую премию (злые языки говорят, что он получил два доллара) и 8 октября того же 1945 года подало на его имя патентную заявку, заранее оговорив в ней уступку прав на изобретение компании.
24 января 1950 года Перси Спенсер получил патент США №2495429 на новый «Способ обработки пищевых продуктов». А тем временем Raytheon Manufacturing Co. еще в 1946 году выпустила микроволновую печь под символическим названием «Radarange» размером с холодильник с водяным охлаждением и весом 340 кг. В первую очередь этот агрегат для разморозки продуктов и их подогрева попал на кухни в военные казармы и на камбузы больших кораблей ВМС США. А на следующий год Tappan Stove company приобрела лицензию на «кухонный магнетрон» Перси Спенсера и выпустила домашний вариант микроволновки за $1295. Он был презентован 25 октября 1955 года с броским слоганом «Время взрывать ядерную бомбу на ужин».
Такова хрестоматийная история начала эры микроволновок, которая сейчас фигурирует в энциклопедиях, учебниках, монографиях и научных статьях историков техники и которая сотни если не тысячи раз опровергалась или ставилась под сомнения теми же историками, не говоря уже об любителях-энтузиастах.
Инженер Перси Спенсер работал в фирме-производителе самого современного оружия (да и сейчас Raytheon занимается тем же, успешно пережив все кризисы) и никогда никаких интервью не давал, мемуаров не писал и вообще публично не выступал. А когда микроволновки действительно массово вошли в домашний обиход, что произошло спустя 30 лет, в 1970-х годах, он давно был первым заместителем председателя совета директоров Raytheon Manufacturing Co и тем более помалкивал о себе и своей работе, даже если речь шла о прошлом и о побочном продукте гражданского назначения компании.
Так что все рассказы о батончике (вариант — сэндвич, положенный им на кожух магнетрона) — из вторых, третьих и т.д. уст. Если поискать, то можно найти первоисточник рассказов о шоколадном батончике. Похоже, его запустил в медийное пространство, как сейчас говорят, знакомый Спенсера Дон Мюррей, опубликовав в августе 1958 года не где-нибудь, а в журнале Reader's Digest, который тогда выходил миллионным тиражом в десятке стран мира помимо Америки, рассказ о своем «недавнем (судя по датам, в 1957 году) визите в офис Raytheon Manufacturing Co. — «офис, подобающий старшему вице-президенту одного из крупнейших в стране производителей электроники», где «хозяин кабинета в рубашке яхтенного стиля с короткими рукавами вместо приветствия крикнул из-за своего стола “Где ты взял такие ботинки? Дай посмотреть”».
Гость, который был в только входивших в моду мокасинах, снял один и дал Спенсеру, а тот «самый любопытный человек, которого я когда-либо знал», как писал Мюррей, внимательно изучил конструкцию новой для него обуви. В завязавшемся разговоре Спенсер, по словам Мюррея, и рассказал ему об арахисовом батончике, растаявшем двенадцать лет назад у него в кармане, когда он зашел в лабораторию, где тестировались силовые трубки радарных установок (магнетроны) его же, Спенсера, конструкции.
В 1958 году уже появились домашние микроволновки, но стоили они еще дорого для среднего класса, их производителям надо было сдвинуть их продажи с мертвой точки. Помимо снижения цен, годился любой другой прием, в том числе и такой. Ведь хорошо известно, что любому большому бизнесу нужны собственные легенды и мифы. История Дона Мюррея, опубликованная в Reader's Digest как раз и была таким апокрифом, причем весьма профессионально изготовленным.
Как писал Мюррей, Спенсеру было мало растаявшего батончика. Он послал за упаковкой попкорна, поднес ее к магнетрону, и попкорн, взорвавшись, разлетелся по всей лаборатории. За попкорном последовал эксперимент с яйцом — неудачный. Оно лопнуло, и вместо яичка всмятку получилась пригоршня варева, что косвенно свидетельствовало о сильном разогреве желтка внутри яйца. По словам Мюррея, патент его приятеля Перси Спенсера на микроволновую печь был у того 225-м по счету, что было лишним штрихом к изобретательскому таланту инженера Спенсера.
Словом, Дон Мюррей, сам ли или вдохновленный Raytheon Manufacturing Co. или кем-то еще из производителей «микроволновок», которые как раз в эти годы вывели на рынок свои товар, — это теперь не так уж и важно, сыграл роль Гомера в эпосе микроволновой печи, а историки микроволновой техники следующих поколений лишь вносили новые оттенки в сказание о микроволновке. Это происходит и поныне, благо далеко не все возможности для этого исчерпаны. Уже в нашем веке брызги желтка из лопнувшего в радиоволнах яйца полетели прямо в лица сотрудников Спенсера, которые склонились над подопытным яйцом в приступе неудержимого любопытства.
Но самое интересное здесь то, что скорее всего именно так — благодаря растаявшему батончику — и состоялось изобретение Спенсером микроволновки в современной ее ипостаси. Журнал Reader's Digest позиционировал себя как солидное издание и ни за что не рискнул бы опубликовать историю о шоколадном батончике с начала и до конца высосанную Мюрреем из пальца. До эпохи соцсетей, где такое стало не исключением, а нормой, оставалось еще более полувека. Да и Raytheon Manufacturing Co. была слишком серьезным учреждением, чтобы отрабатывать заведомой ложью ее пиар-заказ, если таковой был.
В 1942 году Перси Спенсер подал патентную заявку на «высокоэффективный магнетрон», на тот момент критический компонент высокочастотных радаров, необходимых ВВС и системам ПВО, как говорят в народе, до зарезу. Сам патент США №2550614 на него Спенсер получил после войны в 1946 году (во время глобального конфликта такие вещи имели гриф «секретно»). Нет, он вовсе не изобрел магнетрон, этот тип генератора высокочастотных волн был уже известен. Спенсер лишь сконструировал такой магнетрон, «который имеет множество возможных режимов колебаний, каждый из которых определяется главным образом геометрией внутренней структуры магнетрона». При этом в его магнетроне были сведены к минимуму так называемые паразитные колебания, которые снижали эффективность генератора.
«Еще одной целью данного изобретения, — писал инженер Спенсер в патентной заявке, — является достижение вышеуказанного с помощью конструкции, которая проста в изготовлении и сборке». И эта «еще одна цель» была на тот момент главной. Если раньше Raytheon Manufacturing Co. производила десятки радарных магнетронов в сутки, а по технологии Спенсера их выпуск увеличился на два порядка — до 2,5 тысяч в сутки. В 1941 году отдел инженера Спенсера состоял из 15 человек, к концу войны у него в подчинении было более пяти тысяч сотрудников, которая выпускала 80% радарных магнетронов в Америке.
Понятно, что при таком объеме забот время нормально поесть у него было не всегда, и он вполне мог постоянно носить в кармане бутерброд или шоколадный батончик для перекуса. А учитывая то, чем занимался Спенсер, рано или поздно батончик в его кармане должен был растаять. Свидетелей этому событию было с полсотни, столько сотрудников работало в лаборатории контроля готовой радарной техники компании.
И, наконец, мелькнувшая мысль, что таким образом можно подогревать еду или даже ее готовить, для Спенсера, который был очень далек от проблем и новаций в пищепроме (он с 18 лет сначала служил радистом в армии, а потом все время занимался исключительно военной радиотехникой), вполне могла быть настоящим озарением.
То, что электромагнитные приборы греются и излучают тепло, знали все еще со времен лейденской банки, для этого не надо быть инженером-электронщиком. Надо было быть очень хорошим начальником производства компании, по-настоящему эффективным менеджером, как сейчас говорят, чтобы не оставить без внимания случайный намек судьбы на то, что главная деталь для потенциально весьма рентабельного изделия гражданского предназначения — вот она, причем уже в готовом виде и поставленная на производственный конвейер. Война явно подходила к концу, и любая возможность компенсировать снижение военных заказов была бы очень кстати. Как только на рубеже 1930-х и 40-х годов появился резонансный магнетрон сравнительно небольшого размера, генерирующий сантиметровые волны, изобретение микроволновки стало лишь вопросом времени. Ее появлению в Америке не помешала даже война. Помешала война ее появлению в те же годы в СССР.
На патенте микроволновой печи Перси Спенсер не успокоился и в 1947 году подал еще одну патентную заявку на «изготовления попкорна путем воздействия высокочастотного излучения на зерна кукурузы». Этот патент США №2480679 «Готовое пищевое изделие и способ его приготовления» он получил в 1949 году, то есть на год раньше патента на саму микроволновую печь. Но микроволновую «попкорницу» Raytheon Manufacturing Co. в производство не запустила, да и производителей попкорна эта технология не вдохновила.
А еще год спустя, в 1948 году, Перси Спенсер заполнил патентную заявку на «способ и средство для приготовления кофе с использованием энергии электромагнитных волн, например, в "микроволновой" области частотного спектра». Патент США №2601067 на высокочастотную кофеварку был выдан Перси Спенсеру, а точнее, как в большинстве его патентов с исходной переуступкой его авторского права работодателю, в июне 1952 года. Но, как и «ВЧ-попкорница», ВЧ-кофейник Спенсера производителей кофемашин не заинтересовал.
Хотя патентная заявка 1945 года Персии Спенсера и была озаглавлена «Способ обработки пищевых продуктов», сам он никогда не претендовал на изобретение их обработки высокочастотными радиоволнами. Об этом сказано в первом же абзаце его заявки и в нем же четко сказано, в чем именно он видит свой приоритет: «Мое настоящее изобретение относится к обработке пищевых продуктов и, более конкретно, к их приготовлению с использованием электромагнитной энергии. Такая энергия использовалась для этой цели и раньше, но используемые частоты были относительно низкими, например, не более 50 мегациклов». Спенсер имел в виду мегациклы в секунду (по-современному мГц). Цикл в секунду (c.p.s.) переименовали в «герц» на очередной Генеральной конференции по мерам и весам в Севре в 1960 году. 50 мегациклов в секунду соответствовали длине волны 6 м.
«Я обнаружил, что при частотах такого порядка величины энергия, необходимая для выработки достаточного количества тепла для удовлетворительного приготовления пищевых продуктов, слишком высока, чтобы можно было использовать этот процесс на практике. Однако далее я обнаружил, что этот недостаток может быть устранен путем использования длин волн, попадающих в микроволновую область электромагнитного спектра, например, длин волн порядка 10 сантиметров или меньше, — пишет Спенсер в заявке. — Таким образом, длина волны энергии становится сравнимой со средним размером готовящегося пищевого продукта, и в результате тепло, выделяемое в пищевом продукте, становится интенсивным, затрачиваемая энергия сводится к минимуму, и весь процесс становится эффективным и коммерчески осуществимым».
Вероятно, именно на этих длинах волн, дециметровых, работал магнетрон, к которому подошел Спенсер с шоколадным батончиком в кармане. Что было дальше? Возможно, поначалу именно то, что было описано Доном Мюрреем в Reader's Digest, но в любом случае далее последовали эксперименты по выбору оптимальных частоты и мощности «микроволновки Спенсера».
«Одной из задач моего настоящего изобретения является обеспечение эффективного способа использования электромагнитной энергии для приготовления пищевых продуктов, — писал Спенсер в заявке после описания принципиальной конструкции своей «микроволновки». — С помощью описанной системы я обнаружил, что яйцо может быть сварено вкрутую при затрате 2 кВт.-с. (0,6 ватт-час – Ред.). Это сопоставимо с затратами 36 кВт.-с. (10 ватт-час – Ред.) при обычном приготовлении того же самого. Я также обнаружил, что при использовании моей системы для приготовления картофеля требуется около 240 кВт-с (0,7 кВт-час – Ред.), что сопоставимо с 72 000 кВт.-с (20 кВт-час– Ред.), необходимыми для запекания того же картофеля в электрической духовке. Следует четко понимать, что эти примеры являются лишь иллюстративными. Я наблюдал аналогичные результаты с другими продуктами питания. В каждом случае, когда длина волны энергии составляет порядка среднего размера готовящегося пищевого продукта, процесс является очень эффективным, требуя затрат минимального количества энергии за минимальное количество времени. На этом завершается описание вышеупомянутого иллюстративного варианта осуществления моего настоящего изобретения. Из всего вышеизложенного следует, что мой способ прост и его легко применять на практике; он экономичен; для него требуется относительно простое и недорогое оборудование. Специалистам в области техники, к которой это относится, легко придут в голову другие задачи и преимущества моего настоящего изобретения».
Вот, собственно, и все. Инженер изобрел в 1945 году устройство для микроволнового приготовления продуктов питания с генератором оптимальной для этого дециметровой длины волн и меньшим при этом расходом электроэнергии, чем в обычных электродуховках и на обычных электроплитках с теплом, генерируемым омическим сопротивлением. То есть изобрел именно то, что мы сейчас называем микроволновой печью и послужило прототипом для всех последующим моделей «микроволновок» уже без водяного охлаждения, с усовершенствованным, заточенным под конкретные кулинарные цели генератором волн и классической компоновки. В этом плане Перси вне всяких сомнений — изобретатель современной микроволновой печи.
Что касается более ранних «микроволновок», то самая известная из них была продемонстрирована на Всемирной выставке «Столетие прогресса», проходившей в Чикаго с мая по ноябрь 1933 года. Там в один из осенних дней бывшая водевильная актриса бродвейских театров, а ныне восходящая голливудская звезда Фифи Д’Орсей в модной шляпке под камерами журналистов разогревала себе чизбургер между двумя выходами генераторов высокочастотного излучения, каждый размером с хорошее полено, разработанных в отделе силовых трубок Westinghouse Electric & Manufacturing Company под руководством его директора Ильи Муромцева, бывшего полковника Главного инженерного управления русской армии, эмигрировавшего с семьей в Америку в марте 1917 года.
Газеты раззвонили об этом, как говорится, urbi et orbi, а специализированный журнал Radio Craft Magazine, который держал своих читателей в курсе новинок в мире радио, выпустил приложение «Готовим на коротких волнах» (подписчикам журнала бесплатно, всем остальным за 25 центов) с Фифи на обложке, которая «собирается попробовать восхитительный сэндвич с ветчиной и сыром, разогретый всего за несколько секунд токами высокой частоты в 6-метровом диапазоне». «Это, вероятно, единственное фундаментальное достижение в искусстве приготовления пищи человеком с тех пор, как тысячи лет назад пещерные люди впервые обжарили мясо на огне и подогрели овощи в грубых сосудах с кипящей водой», — писал журнал.
Голливудская старлетка Фифи Д’Орсей своими талантами тамошних продюсеров не вдохновила и звездой не стала. И «микроволновка» Муромцева, работавшая в метровом диапазоне радиоволн, реальный бизнес тоже не заинтересовала из-за непропорционально высокого по сравнению с конечным результатом расхода электроэнергии: 10 кВт-ч на чизбургер. Илья Муромцев и Джордж (Георгий) Дынник (в Westinghouse Electric Company работало довольно много инженеров-эмигрантов из России, к ним в гости на русские посиделки часто заходил Владимир Зворыкин) получили патент США №2283894 на СВЧ-трубку, но к высокочастотной кулинарии Муромцев потом не возвращался, увлекшись медицинскими аспектами радиоволн.
Самим Перси Спенсером предыстория его микроволновой печи исчерпывающе изложена в в виде списка из 9 «процитированных патентов», вероятно, подобранных патентной службой его компании к фразе в патентной заявке о том, что электромагнитная энергия и раньше использовалась для приготовления продуктов питания, и в таких же в списках «процитированных патентов» в патентах Спенсера на высокочастотные «попкорницу» и кофе-машину. Все они свободно доступны в интернете, желающие могут их почитать сами, начиная с британского патента 1898 года Уилларда Гибсона Дея на «способ сохранения скоропортящихся органических веществ путем воздействия на них лучистой энергии, такой как свет, тепло и актинические волны (нанометровые — Ред.), создаваемые электрическим током в лампах накаливания или дуговых электрических лампах». Уиллард Дей был плодовитым и известным изобретателем своего времени, его метод пастеризации актиническими лучами применяла на практике Germless Food Company, и в курсе этой инновации был даже 25-й президент США Уильям Мак-Кинли.
В «кулинарных» патентах Спенсера есть ссылки на изобретения хлебопекарных линий и аппаратов для запекания мяса, работающих на тепле омического сопротивления; высокочастотные печи для фруктов и овощей; аналоги «микроволновки» Муромцева и много чего интересного из истории кулинарной техники. Но среди всего этого упомянут лишь один патент Эрнста Касснера и Вильгельма Эдуарда, касающийся предыстории самого главного в микроволновой печи — магнетрона. Причем у Спенсера упомянут их американский патент 1934 года №2094602. Хотя в одной только Германии на 31 августа 1939 года было подано 45 патентных заявок на разные методы возбуждения и управления радиоволнами дециметрового диапазона.
Полезное от Онлайн Патент: