Den spennende historien om det livgivende kanonskuddet

Professor Kristian Birkeland hadde patentert en kanon der prosjektilet ble skutt ut ved elektromagnetisme, ikke ved krutt. Den 6. februar 1903 skulle kanonen vises fram for verdens store våpenprodusenter. Demonstrasjonen endte i fiasko, men teknologien skulle redde mange menneskeliv. Den ga opphavet til mineralgjødsel og et mer effektivt jordbruk.

Dette er den spennende historien om et kanonskudd som skulle komme til å avføde menneskeføde...

I 1903 var fysikkprofessor Kristian Birkeland ved Universitetet i Kristiania en av Norges mest anerkjente vitenskapsmenn. Han hadde blitt berømt allerede i 1895 – 27 år gammel – da han i et verk, skrevet på fransk, la fram den første generelle løsningen på de såkalte Maxwells fire likninger om elektromagnetisme og radiobølger. I 1896 begynte han imidlertid på arbeidet som han siden er mest internasjonalt kjent for: Å finne løsningen på nordlysets gåte.

Birkeland var en ekte forskersjel, men han hadde også så mye praktisk sans at han tok ut en rekke patenter på praktisk anvendelse av sine forskningsresultater. Han var professor, men likte ikke å undervise. Det sies at han betalte kolleger for å ta hans undervisningsplikt – han ville heller arbeide med sine eksperimenter. Og det er klart at han trengte penger, både til dette, og selvsagt til sine store og kostbare forskningsoppgaver, som nordlysforskningen.

Den elektriske kanonen

I 1901 hadde Birkeland patentert sin elektriske kanon og etablert Interesseselskabet Birkelands Skydevaaben. Hensikten var å utvikle en ny type kanon som kunne selges til våpenindustrien, slik at han kunne tjene penger til sine eksperimenter – også den gang var det mye penger i krigsindustri.

Birkeland bygde en liten, 80 centimeter lang kanon som han reiste rundt med både i og utenfor Norden for å demonstrere at hans oppfinnelse virket. Men i 1903 bygde han i tillegg en stor kanon på 2,5 meters lengde og inviterte alle fra krigsindustrien som hadde hørt om den elektriske kanonen, samt en rekke andre prominente personer og presse, til demonstrasjon i Universitetets gamle festsal i Kristiania. Datoen var 6. februar – for nøyaktig 100 år siden.

Birkeland og hans venner hadde montert kanonen og gjort to vellykte prøveskytinger tidligere på dagen, og alt så ut til å være klart for å "innkassere" for års arbeid. I salen satt blant andre representanter for de store våpenprodusentene Krupp fra Tyskland og Armstrong fra England.

Professor Birkeland holdt en kort tale, der han blant annet sa til gjestene at de kunne sitte helt rolig: "Når jeg slår på strømmen, vil de verken se eller høre noe, uten smellet fra prosjektilet som slår inn i plankeveggen".

"Så slo jeg bryteren i. Det ble i ett glimt et øredøvende og fresende spetakkel. Flammene sto langt ut av munningen," berettet han etterpå om det som var en kortslutning på 10.000 ampere. "Dette var det mest dramatiske øyeblikk i mitt liv – med dette ene skudd skjøt jeg mine aksjer fra 300 og ned i null. Men prosjektilet satt i blinken!"

Om å se muligheter i fiaskoen

Selv om Birkeland var en dedikert forsker, hadde han en utpreget sans til å se muligheter for praktisk anvendelse av sin forskning. En av Birkelands medarbeidere, ingeniør Karl Devik, sier i en omtale av hendelsen 6. februar:

"Situasjonen åpenbarte en av Birkelands fruktbare evner: Hans iakttakelse var lynsnart parat til å konsentrere seg om det som var uventet, og hans konstruktive fantasi ble engasjert med hele sin dynamiske styrke. I spolens magnetfelt ble lysbuen fra kortslutningen spredt ut i vifteform, og der lå det nye! Glemt var kanonen og fiaskoen, nå var det den elektriske lysbue som opptok Birkeland og hans forskerinstinkt: Det synes her å åpne seg muligheter i mange retninger, fra elektrisk smelting til trådløs telefoni, men heldigvis ble den store mulighet – salpeterfremstilling – valgt først."

Nitrogenfremstilling – et spørsmål om liv eller død

Ved århundreskiftet visste agronomer og jordbruksforskere at kontroll av nitrogentilførselen til plantene var sterkt medvirkende til å øke utbytte og næringsverdi av det man dyrket. Den tids vanligste nitrogenholdige handelsgjødsel var Chilesalpeter (natriumnitrat). Dette kom fra naturlige kilder i Chile og ble eksportert til hele verden.

I 1898 hadde man beregnet at disse ressursene ville være uttømt etter om lag 20 år, og den kjente britiske forskeren Sir William Crooke uttalte: "Nitrogenproblemet er et spørsmål om liv eller død for kommende generasjoner. Å binde luftens nitrogen er derfor en av de store oppgaver som venter på å bli løst gjennom kjemikerens skarpsindighet".

Kanonskuddet i Universitetes gamle festsal 6. februar 1903 skulle vise seg å løse dette problemet. Kanonen ble ikke et våpen til å ta liv, men et våpen til å redde liv.

Fikk det ikke til...

På begynnelsen av 1900-tallet hadde flere forskere kastet seg over teorien om å benytte sterke elektriske utladninger til å binde luftens nitrogen. Dette fungerte i laboratoriene, men å overføre det til industriskala hadde ingen klart.

Problemene lå i å få sterke nok elektriske utladninger og å kunne kontrollere disse optimalt. Dessuten hadde man materialtekniske problemer, med den høye temperaturen og de aggressive gassene som ble dannet (nitrogenoksider). Forsøksanlegget som i 1904 ble bygd ved Niagara, måtte nettopp derfor legge inn årene: Man fikk ikke nok utbytte til å drive lønnsomt, og apparatet gikk rett og slett i stykker.

Problemet ble imidlertid løst av to menn i en liten avkrok av verden – en plass kalt Norge, et land som ikke en gang hadde sin selvstendighet, et land der teknologi og industri ennå var nesten ukjente begreper.

Norges industrielle oppvåkning startet rundt 1850. Målt mot de store industrilandenes om lag 100 år lengre industrierfaring var vi her oppe på berget for "læregutter" å regne. Likevel kan Norge på denne tiden oppvise en rekke briljante hjerner innen vitenskap og forskning og det vi i dag kaller "engineering". Denne tidlige industriepoken var på mange måter en gullalder, både intellektuelt, kulturelt og praktisk. En ny og moderne industri og infrastruktur vokste fram. Impulsene utenfra ble hurtig absorbert i samfunnet, og det nær sagt myldret av gründere.

Elektrisiteten ble raskt et grunnlag for å utvikle en moderne nasjon. Elektrisiteten ble også grunnlaget for mobilisering av en gryende nasjonalstolthet: Se på oss; vi har løst et verdensproblem som ingen av de avanserte industrinasjonene klarte å løse, vi har reddet verden fra hunger og død...

... men fikk det til

Da kanonen kortsluttet 6. februar, begynte professor Birkeland straks å fundere på det han hadde sett. Med sin dype innsikt i elektromagnetisme og elektrisitetens vesen, skjønte han at han her hadde oppdaget en kilde til "produksjon" av særlig kraftig energi.

Professor Alf Egeland ved Universitetet i Oslo, som har forfattet et hefte om Kristian Birkeland, mener at han allerede i forkant av møtet med Sam Eyde 13. februar (se nedenfor) hadde rukket å studere lysbuen – og mulighetene for å kontrollere denne – så grundig at han visste hva den kunne benyttes til. Det er også et faktum at Birkeland hadde studert lysbuer ett år tidligere. Dette vises av fire patenter fra 1902, en om "Fremstilling av lysbuer med størst mulig overflate" og tre om "Fremstilling av elektrisk flammeovn".

Det var muligheten for å kontrollere den elektriske lysbuen ved hjelp av kraftige magnetfelt, slik Birkeland så det under kortslutningen, som gjorde det mulig å utvikle en flammeovn med høy nok kapasitet til å produsere nitrogenoksider, og som gjorde at Birkeland og Eyde klarte å utvikle Birkeland/Eyde-prosessen til en god industriprosess i årene 1903-1905.

En kommende statsminister, en professor, en ingeniør, en ung dame og et middagsselskap – og alt på fredag den 13.

Etter fiaskoen i Den Gamle Festsal søkte Birkeland trøst i sitt arbeid. Det ble sagt at han isolerte seg. Skipsreder og Venstre-politiker Gunnar Knudsen, senere minister og statsminister, inviterte "Nogen prominente personer i Kristiania" til et middagsselskap han ville avholde fredag 13. februar 1903, sju dager etter kanonfiaskoen.

Knudsen var brennende interessert i å utnytte mulighetene i elektrisiteten. Han var mannen bak Norges første kraftverk som solgte strøm til alminnelige abonnenter, Laugstol Bruk i Skien 1885, og hadde i alt sitt virke arbeidet for å fremme framveksten av elektrisiteten, som han anså som en grunnstein i utvikling av den nye nasjonen, Norge.

Knudsen og Birkeland var gode venner, og Knudsen hadde støttet opprettelsen av Interesseselskabet Birkelands Skydevaaben, både personlig og gjennom å overtale venner og bekjente til å gå inn på aksjesiden. Birkeland var derfor en selvsagt gjest i denne middagen, men han var ikke å få tak i. Knudsen ba da sin datter Lulli om å oppsøke Birkeland og si at han måtte komme i middagen. Hun lovte å hente ham og bringe ham tilbake etter selskapet. Hun lovte også å være hans borddame. Ved middagen er det ingen bordplassering, og Birkeland og frøken Knudsen satte seg ved et tilfeldig bord. Da kom en mann og spurte om å få sitte ved deres bord, det var den kjente ingeniøren og gründeren Sam Eyde.

Dette er trolig det første møtet mellom Birkeland og Eyde.

Det største lyn som kan skaffes ned til jorden

I løpet av samtalen ble det klart at Eyde lenge hadde arbeidet med muligheten for å benytte de store mengder elektrisitet han hadde til rådighet gjennom de fossefall og kraftstasjoner han eide, til å produsere nitrogen. Han hadde bestemt seg for å løse det for verden alvorlige spørsmål om mangelen på industriprodusert gjødsel med nitrogen.

Da Eyde uttaler at han nå har kommet så langt at han kun trenger "det største lyn som kan skaffes ned til jorden", er det at Birkeland, ifølge Eydes fortelling, svarer: "Det, hr. Eyde, det kan jeg skaffe Dem!". Men ifølge Birkeland ble disse berømte ordene ikke sagt, tvert om skal Eyde ha spurt etter "De tynneste lysbuer og svært liten energi" (i henhold til amerikanske eksperimenter). Det var Birkeland som hele tiden hevdet det motsatte, og som heldigvis seiret.

Hydros unnfangelse

Uanfektet av hvem som sa hva, er det i hvert fall et faktum at der og da, rundt middagsbordet fredag 13. februar 1903 og i samtalene utover aftenen, ble selskapet som i dag er kjent under navnet Norsk Hydro, unnfanget. Selve fødselen skjedde drøyt to år senere ved den formelle stiftelsen i desember 1905, da alle forsøk var brakt til ende og de første produksjonsanleggene på Notodden hadde vist seg liv laga.

I forhold til det som hendte den gangen, må man ha lov til "med nogen patos" å hevde at kanonskuddet i Universitetets gamle festsal 6. februar 1903 er det viktigste smellet i norgeshistorien.

Ikke bare fant man en metode til å redde mennesker fra hunger og død ved å øke utbyttet fra landbrukproduksjonen. Man bygde også opp en smule selvbevissthet i det norske folk i en periode da hele samfunnsstrukturen endret seg; bare tenk på unionsoppløsningen i 1905. Man endret norsk industri ved å innføre den elektrokjemiske industrien i moderne storskala. Elektrisitetens viktighet ble manifestert, og Hydro inntok plassen som det industriselskapet som skulle lede den industrielle utviklingen i den nyreiste nasjonen Norge. Hydro skulle forme samfunnet, bygge to byer og gi arbeid og livsutkomme til tusener av mennesker. Det var sannelig litt av et blinkskudd!

Hvordan gikk det med kanonen?

I og med arbeidet med Lysbuemetoden hadde Kristian Birkeland ikke tid til å perfeksjonere kanonen sin. Imidlertid glemte han den ikke og tok den fram nå og da.

I dag er prinsippene som Birkeland patenterte, fremdeles høyaktuelle: I det amerikanske "Star Wars-prosjektet" som skal forsvare USA mot fremmede raketter, har man en såkalt "rail gun" som skyter ut prosjektilet ved hjelp av de samme prinsipper som i Birkelands kanon, med en prosjektilhastighet på 10 kilometer i sekundet.

Også innen transport benyttes den samme "birkelandmetoden", idet togene som går på én skinne beveger seg i et magnetfelt som løfter dem opp og driver dem friksjonsløst framover.

Kilder og videre lesing

• I 1994 ble 200 kroners seddelen introdusert i Norge med bilde av professor Kristian Birkeland. I forbindelse med utgivelsen av den nye seddelen skrev professor Alv Egeland ved Universitetet i Oslo et magasin om Kristian Birkeland. Det ble utgitt i samarbeid med Hydros forskningssenter i Porsgrunn. Fra dette heftet er en del av stoffet til denne artikkelen hentet. For den som nå har blitt nysgjerrig på Birkeland, kan heftet anbefales på det varmeste. Det er lettlest og informativt, både om professoren og om de vitenskaplige spørsmål som rørte seg i hans sfære på hans tid. Spør på biblioteket etter "Kristian Birkeland – Mennesket og forskeren".