Изобретение радиоприемника и создание первой линии радиосвязи

Изобретение радиоприемника и создание первой линии радиосвязи. Заслуга в изобретении нового рода связи - радио - принадлежит русскому физику Александру Степановичу Попову.

Чтобы понять логику прихода А. С. Попова к мысли о применении электромагнитных волн для беспроводной связи и правильно оценить исторические события того времени, следует иметь в виду три обстоятельства.

Во-первых, А. С. Попов, как сотрудник военно-морского технического учебного заведения, прекрасно понимал, что именно флот в первую очередь испытывает нужду в беспроводном средстве связи, что существующие методы сигнальной связи не всегда эффективны, а посредством электрической индукции не удалось обеспечить нужных расстояний 7 . Во-вторых, творчески изучив работы Герца и его последователей, он убедился, что именно открытие Герца дает принципиальные возможности для решения задачи беспроводной связи.

В-третьих, из многочисленных опытов с электромагнитными волнами А. С. Попов хорошо представлял и это определяло исходные позиции его дальнейших работ, что основные принципиальные элементы, с помощью которых можно произвести беспроводную сигнализацию на электромагнитных волнах, уже существуют - созданы Герцем и его последователями 8 . Но предстояла трудная задача усовершенствовать их и приспособить для конкретных практических целей - для связи.

Поэтому Попов занялся планомерными и настойчивыми поисками технических решений для создания беспроводного средства морской связи.

Анализируя те средства, которыми уже располагала наука, А. С. Попов убедился, что в качестве источника электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние вполне пригоден генератор, использованный Герцем, вибратор Герца или его модификации, например, предложенные А. Риги, О. Лоджем и др. Вибратор Герца был прост, а работал достаточно надежно и устойчиво.

В процессе физических опытов А. С. Попов убедился, что его можно использовать в качестве передатчика электромагнитных колебаний, если с помощью любого включателя например, телеграфного ключа первичную обмотку индукционной катушки присоединять к источнику питания в соответствии с кодом передаваемого сигнала.

Столь же очевидным для Попова было и то, что главные условия в экспериментальной работе должны быть направлены на создание надежного и устойчиво работающего индикатора электромагнитных волн 6,7,8 . Лабораторные приборы, индикаторы электромагнитных волн, применяемые Э. Бранли и О. Лоджем, были, конечно, значительно удобнее, чем резонатор Герца. Тем не менее они, в их тогдашнем виде, еще не могли быть использованы для выполнения целей связи.

Встряхивание трубочки радиокондуктора Бранли для приведения его в чувствительное состояние производилось вручную в произвольные моменты времени 7,8,9 . В когерере О. Лоджа встряхивание происходило по жесткой программе механическим устройством.

В обоих случаях прием сигнала в промежутки времени между предшествующим срабатыванием и последующим встряхиванием был невозможен. Кроме того, и это, пожалуй, главное радиокондуктор Бранли и когерер Лоджа были весьма несовершенны, имели низкую чувствительность и нестабильность параметров и срабатывали ненадежно, далеко не от каждого электромагнитного сигнала.

Начиная работать над решением проблемы создания беспроводной связи, А. С. Попов поставил перед собой две задачи, которые определили два этапа его экспериментов. Первая задача состояла в создании достаточно чувствительного и безотказного в работе индикатора, способного действовать на больших расстояниях от генератора 8 . Путь решения этой задачи был чисто экспериментальным.

После многочисленных исследований в начале 1895 года Попову удалось сконструировать достаточно чувствительный и надежный когерер, представлявший собой стеклянную трубку с платиновыми электродами и мелкими железными опилками. Суть второй своей задачи А. С. Попов определял следующим образом Добившись удовлетворительного постоянства чувствительности при употреблении трубки с платиновыми листочками и железным порошком, я поставил себе еще другую задачу добиться такой комбинации элементов конструкции, чтобы связь между опилками, вызванная электрическим колебанием, разрушалась немедленно, автоматически 8, 9, 10 . При решении этой задачи Попов включил в цепь когерера и батареи телеграфное реле, которое при замыкании когерера срабатывало и, в свою очередь, включало цепь, состоящую из обычного электрического звонка.

Сам же звонок располагался таким образом, чтобы молоточек при движении ударял о когерер и встряхивал его. Так родился принцип автоматического декогерирования. Четко понимая роль достигнутого автоматизма действия прибора, А. С. Попов отмечал, что такая комбинация, конечно, удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся одно за другим. В начале 1895 года Попов сконструировал переносный прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний, существенно отличавшийся от лабораторных индикаторов Бранли и Лоджа, которые не предназначались для технических нужд. Прибор Попова был первым техническим средством индикации электромагнитных волн, практически пригодным для целей связи 9 . Продолжая работу, А. С. Попов вместе со своим ассистентом П. Н. Рыбкиным перенес эксперименты в сад Минного офицерского класса в Кронштадте.

Для увеличения чувствительности прибора и увеличения возможностей обнаружения электромагнитных волн на значительно больших расстояниях к когереру в качестве антенны был присоединен отрезок проволоки.

Присоединением антенны Попов завершил создание классической принципиальной схемы приемного устройства, которая, можно сказать, без изменений сохранилась вплоть до наших дней. Современные радиоприемные устройства также имеют и антенну, и волноуказатель детектор, и регистрирующий прибор на выходе.3 Позднейшая техника добавила к этим основным частям лишь усилительные каскады.

Электромагнитное устройство, служившее у Попова для встряхивания заключенного в когерере металлического порошка, на современном языке может быть названо системой обратной связи, так как это устройство, воздействовавшее на входную цепь приемника, срабатывало от того эффекта, который создавался на входе замыкание реле, соединенного с оконечным устройством. Именно использование принципа обратной связи позволило Попову создать качественно отличный от предыдущих прибор - первый практически действующий радиоприемник 7, 8 . Изобретение прибора, способного принимать радиотелеграфные сигналы, и первые успешные опыты с ним в Минном офицерском классе показали всю практическую ценность нового средства электрической связи, которое не требовало никаких соединительных проводов.

Закончив первый этап работ, А. С. Попов решает выступить с сообщением о своих опытах перед аудиторией ученых.

Его доклад состоялся на заседании физического отделения Русского физико-химического общества, которое происходило в помеще нии физической аудитории Петербургского университета 25 апреля 1895 года. А. С. Попов подробно рассказал о результатах своих опытов и продемонстрировал действие прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний от герцевского вибратора, включенного во вторичную обмотку катушки Румкорфа в первичной цепи катушки имелся выключатель 6,7, 8 . Первое печатное сообщение о докладе и работах А. С. Попова было помещено в морской газете Кронштадтский вестник 30 апреля 1895 года. В декабре 1895 года А. С. Попов подготовил подробную статью о своих работах, которая была опубликована в январском номере Журнала русского физико-химического общества.

В этой статье он подробно изложил ход своих исследований, в том числе наблюдения над влиянием атмосферного электричества на его прибор.

Подчеркивая высокую чувствительность построенного прибора, Попов отмечал, что он может служить для различных лекционных опытов с электрическими колебаниями и, будучи закрыт металлическим футляром, с удобством может быть приспособлен к опытам с электрическими лучами. И далее говорит еще об одном, метеорологическом применении прибора, если его присоединить к проводнику громоотвода, когда этот проводник подвергается действию электромагнитных пертурбаций, происходящих в атмосфере. Полагая, что дальнейшее развитие работ по использованию прибора для беспроводной связи на большие расстояния будет связано с совершенствованием также и передающего устройства, т. е. с увеличением его мощности 8, 9 . Именно этим можно объяснить тот факт, что первое применение радиоприемник А. С. Попова нашел в области метеорологии для регистрации гроз, получив название грозоотметчика. Летом 1896 года в зарубежной печати появились сообщения об опытах с электромагнитными волнами, которые проводил итальянец Г. Маркони.

Молодой итальянец получил домашнее образование, при этом частные уроки физики ему давал профессор В. Роза. Кроме того, Г. Маркони посещал институт Кавалеро во Флоренции и Национальный институт в Ливорно.

Занятия эти были нерегулярными и, главным образом, частными, поэтому ему не удалось получить никакого официального документа об образовании 8,9 . Проведя ряд опытов с электромагнитными волнами, Маркони решил применить их для создания системы беспроводной связи.

В 1896 году он приехал в Англию, где ему удалось заинтересовать своей идеей английское почтово- телеграфное ведомство и адмиралтейство. Директор британских телеграфов, физик и электротехник В. Приспринял деятельное участие в испытании приборов Маркони и помог ему провести работы по осуществлению опытов беспроводной связи.

В сентябре 1896 года в газетах сообщалось о беспроводной передаче сигналов, проведенной Маркони в районе Солсбери Плейн на расстоянии около 7 км. Весной 1897 года Маркони достиг в Бристольском канале дальности около 16 км. Эти опыты привлекли внимание представителей деловых кругов Великобритании, и в 1897 году Маркони организовал крупное акционерное общество Marconi Wireless Telegraph and Signal Company Ltd, много сделавшее для развития беспроводной связи 6,7,8 . В июне 1896 года Г. Маркони подал в Британское патентное ведомство заявку на усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов на расстояние и в аппаратуре для этого , 2 марта 1897 года уточняет свою заявку на изобретение и в июле 1897 года получил патент.2 После этого в докладе, сделанном В. Присом в Королевском институте, были описаны приборы Маркони и стал ясен их принцип действия.

За исключением второстепенных деталей, аппаратура Маркони по схеме и принципу действия была полностью аналогична приборам для беспроводной связи, которые разработал А. С. Попов за 14 месяцев до этого.

Использовал он и автоматическое восстановление чувствительности когерера 5,6,7 . В качестве передатчика Маркони использовал вибратор А. Риги с излучателем в форме шаров в масле, работавшим на волнах длиной около 120 см. Следует подчеркнуть, что сходство первых приемных аппаратов А. С. Попова 1895 и Г. Маркони 1896 было еще и в том, что индикация сигналов производилась на слух по звукам электромагнитного ударника, встряхивающего когерер у Попова - молоточка электромагнитного звонка, у Маркони - специального электромагнитного ударника. Включение встряхивателя и у Попова, и у Маркони производилось чувствительным телеграфным реле, которое было включено последовательно с батареей в цепь когерера.

Некоторые незначительные отличия были у них в конструкции когерера когерер Попова представлял собой стеклянную трубку с полуцилиндрическими платиновыми электродами, между которыми был небольшой зазор с мелкими железными опилками у Маркони когерер был также в виде стеклянной трубки с плотно введенными в нее с двух сторон цилиндрическими серебряными электродами, зазор между которыми был заполнен мелкими железными опилками 6,7,8 . Не вдаваясь в детальный анализ многолетнего спора о приоритете в изобретении радио, переместившегося уже давно из научной плоскости в плоскость демагогии, отбросив симпатии и антипатии, а также эмоции, следует обратиться к правовым аспектам данной проблемы.

Так, согласно основополагающим положениям патентного законодательства большинства стран, выступление А. С. Попова перед научной об щественностью России неограниченным кругом лиц 25 апреля 1895 года с изложением устройства и принципа работы изобретенного им прибора для обнаружения и регистрации электрических колебаний радиоприемника является основанием, вопервых, к отдаче приоритета в изобретении радиоприемника А. С. Попову и, вовторых, к признанию данного доклада как источника, который мог порочить новизну любого аналогичного устройства в том числе и заявленного Г. Маркони в Англии 2 июня 1896 года и уточненного 2 марта 1897 года при попытке получить на него охранный документ в патентном ведомстве любого государства, патентным законом которого предусматривалась мировая новизна заявляемого объекта при экспертизе заявки на изобретение 8, 9, 10 . Кроме того, в дополнение к многочисленным материалам, относящимся к данному вопросу, 2 следует привести редко упоминающееся, но весьма убедительное мнение министра почт и телеграфов Германии Кретке, высказанное в речи перед делегатами международной Берлинской предварительной конференции по беспроволочному телеграфу в 1903 году. Отмечая вклад А. С. Попова в изобретение радио, Кретке сказал В 1895 году Попов пришел на мысль воспользоваться волнами Герца для передачи телеграфных знаков и он устроил первый аппарат искровой телеграфии.

Относительно изобретения Г. Маркони было сказано что он первый употребил воздушную проволоку также для передающей станции и открыл новые пути практическому применению искровой телеграфии. Одновременно с ним и другие известные изобретатели работали над усовершенствованием этого телеграфа 9, 10, 11 . Таким образом вклад Г. Маркони оценивался именно усовершенствованием радиоаппаратуры, как это и отмечено в его заявке на изобретение и формуле изобретения.4 В связи с этим уместно также привести слова академика Л. И. Мандельштама Настоящим изобретателем по праву может считаться тот, кто дал идее конкретное осуществление, кто конкретными устройствами слил идею и осуществление в одно органическое целое, после чьих работ не остается сомнения в том, что поставленная практическая цель достигнута. Человеком, решившим данную задачу в области радиотехники, является русский физик А. С. Попов. Изобретение прибора, способного принимать радиотелеграфные сигналы, и первые успешные опыты с ним, проведенные А. С. Поповым в России и Г. Маркони в Англии, ясно показали миру всю практическую ценность нового электрического средства связи, которое не требовало никаких соединительных проводов.

Стадия лабораторных опытов, представлявших чисто научный интерес, была уже пройдена.

Появилась новая область техники, получившая в то время название техники беспроволочной искровой телеграфии. 5.