Ян Шнейберг - История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника)

Мы еще вернемся к работам Маркони, но прежде подробней осветим вклад А. С. Попова в изобретение радио. Работая преподавателем Минного офицерского класса в Кронштадте, А.С. Попов (1859-1905) еще до начала 90-х годов высказывал мысль о «возможности использования лучей Герца (т.е. электромагнитных волн) для создания беспроводной связи», потребность в которой наиболее остро ощущалась на флоте. Об этом, в частности, он говорил в своей лекции в Кронштадтском морском собрании в 1889 г. Основное внимание Попов уделял надежному и устойчиво работающему индикатору электромагнитных волн.

Еще в 1891 г. французский физик Бранли создал индикатор электромагнитных волн – стеклянную трубку, наполненную металлическими опилками и названную им когерером. Под воздействием электромагнитной волны опилки слипались, и трубка становилась проводником электричества. Для восстановления чувствительности когерера Бранли встряхивал его руками, а известный английский физик О. Лодж придумал специальный часовой механизм, встряхивающий когерер через определенные интервалы времени. Попов произвел многочисленные эксперименты с порошками металлов и неметаллических веществ (графит), чтобы выяснить их способность изменять проводимость под воздействием электромагнитных волн. Он остановился на «мелких железных опилках», которые поместил в трубку Бранли.

Второй, более сложной, проблемой явилось восстановление чувствительности когерера. То, что делали Бранли и Лодж, Попова никак не устраивало. Один из биографов писал о том, как долго и мучительно думал А.С. Попов над тем, чтобы автоматизировать работу когерера, как «заставить» электромагнитную волну «самую себя обслуживать». Однажды, когда у входа его квартиры зазвенел электрический звонок, Попов, в который раз взглянув на его «молоточек», мгновенно представил схему «звонкового реле», которое будет и сигнализировать о наличии излучения, и при обратном ударе «молоточка» встряхивать когерер. Это было – как все гениальное – просто, но Попов был подготовлен всей предыдущей работой к тому, чтобы увидеть то, что не увидели другие.

Огромной заслугой А. С. Попова является успешное решение этой сложной для того времени задачи. В результате многочисленных экспериментов он изобрел «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», явившийся первым практически пригодным радиоприемником. На схеме (рис. 9.2) когерер MN горизонтально подвешен на легкой пружине, над ним помещен электрический звонок. Под воздействием электромагнитной волны срабатывал когерер и замыкал цепь нижнего электромагнитного реле. При замыкании контактов реле в цепь той же батареи посредством провода CD включалось второе верхнее «звонковое» реле. Якорь звонка притягивался, и молоточек ударял по чашечке звонка. Но при этом (вот где проявился изобретательский талант А.С. Попова!) размыкалась электрическая цепь звонка, молоточек опускался вниз, восстанавливая чувствительность когерера. Прибор снова был готов к приему новой электромагнитной волны. Для повышения устойчивости работы приемника в цепь когерера включались индуктивные катушки А, В.

Рис. 9.2. Схема радиоприемника А.С. Попова

Как позднее писал О. Лодж, «Попов первый заставил сам сигнал вызывать обратное действие, и этим нововведением мы обязаны Попову». Опыты весной 1895 г. показали, что прибор Попова реагировал и на грозовые разряды, и он соорудил еще один прибор, названный «грозоотметчиком», в котором сигналы от гроз записывались на бумажной ленте.

Вскоре А.С. Попов демонстрировал свой прибор на заседании физического отделения Русского физико-химического общества 25 апреля (7 мая) 1895 г., и его доклад вызвал большой интерес и сочувствие. Этот день в России называется «Днем радио».

Зимой 1895 – весной 1896 г. А.С. Попов занимался усовершенствованием своих приборов, в частности, он использовал более высокую антенну. Присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, он ввел запись принимаемых сигналов на ленту.

Сообщения о нескольких докладах А. С. Попова были опубликованы в пяти русских печатных изданиях, и достижения ученого высоко оценили специалисты. Но патентной заявки на свое изобретение, как уже отмечалось, А. С. Попов не оформил, чем позднее воспользовались другие изобретатели.

Летом 1896 г. в зарубежной печати появились сообщения об опытах с электромагнитными волнами Г. Маркони (1874- 1937), приехавшего в Англию и сумевшего заинтересовать своими опытами английское Почтовое ведомство и Адмиралтейство. В июне 1896 г. Маркони подал заявку в британское патентное ведомство и получил в июле 1897 г. патент. После этого в докладе Королевского общества были описаны приборы и, как утверждает один из специалистов в области радиотехники [9.2], «за исключением второстепенных деталей аппаратура Маркони по схеме аналогична приборам для беспроводной связи, которые разработал А. С. Попов за 14 месяцев до этого». Кстати, достаточно взглянуть (даже не специалисту) на схему приемного устройства Маркони, чтобы убедиться в их почти полном сходстве. Об этом говорил и писал сам А. С. Попов.

В докладе «Телеграфирование без проводов», в 1899 г. на первом Всероссийском электротехническом съезде А.С. Попов утверждал: «…Моя комбинация реле, трубки и электромагнитного молоточка послужили основой первой привилегии Маркони. Во Франции мой прибор был описан в некоторых журналах, и при появлении описаний приборов Маркони указано было сходство его приемной станции с моим прибором». Еще ранее в июльском номере журнала «Электричество» за 1897 г., где было перепечатано сообщение из английского журнала о приборе Маркони, редакция сделала специальное примечание – «Реле Маркони представляет почти полную копию прибора г. Попова». Но в отличие от Попова, Маркони был опытным предпринимателем, и ему удалось с помощью видных представителей деловых кругов организовать в 1897 г. крупное акционерное общество «Маркони и К 0 », много сделавшего для развития беспроводной связи.

В конце 1901 г. большой коллектив инженеров компании «Маркони», проявив незаурядные способности в решении сложных технических проблем и использовав передатчик мощностью 25 кВт, впервые в мире осуществил радиосвязь через Атлантический океан на расстояние около 3500 км. Это событие стало важнейшей вехой в истории радиосвязи, и она вскоре обрела широчайшее применение на всех континентах. Имя Маркони стало известно всему миру, его популярность быстро росла, а в 1909 г. ему была присуждена Нобелевская премия. Щедро оплачиваемые им адвокаты с успехом защищали его патенты в судебных инстанциях, но, как уже отмечалось, американский суд «официально и окончательно» подтвердил приоритет Н. Теслы в изобретении радио. К сожалению, до этого великий ученый не дожил.

В то же время А. С. Попов, который не запатентовал свое изобретение и широко опубликовал результаты своих работ в научной печати, сделал – по выражению одного из биографов – «свое изобретение достоянием всего человечества». Несмотря на материальные трудности и отсутствие достаточной поддержки со стороны правительственных чиновников, А.С. Попов еще весной 1897 г. осуществил радиосвязь между двумя кораблями на расстояние 5 км, а летом 1899 г. впервые в мире осуществил дальнюю длительно действующую радиосвязь на расстояние более 40 км, обеспечившую спасение потерпевшего аварию броненосца Балтийского флота. Эта работа получила высокую оценку европейских специалистов. В 1900 г. на Всемирном электротехническом конгрессе и Всемирной выставке в Париже А.С. Попову была вручена золотая медаль и диплом «за вклад в изобретение беспроводного телеграфа».

Он был профессором и первым избранным директором Петербургского электротехнического института, но после безвременной скоропостижной кончины А.С. Попова в 1905 г. (ему едва исполнилось 45 лет) имя его, как создателя первого практически пригодного радиоприемника, стало постепенно забываться, стираться из памяти новых поколений, особенно на фоне триумфальной популярности Г. Маркони. Вскоре после смерти А. С. Попова физическое отделение Русского физико-химического общества создало авторитетную комиссию, которой было поручено изучить все документы и показать действительную роль А.С. Попова в изобретении радио. К решению комиссии были приложены свидетельства известных зарубежных ученых в области радиосвязи – О. Лоджа (Англия) и Э. Бранли (Франция). Таким образом, в 1909 г. был подтвержден приоритет А.С. Попова, а не Г. Маркони.

Открытие «эффекта Эдисона» послужило толчком к созданию первых двух и трехэлектродных ламп – диода и триода, сыгравших важную роль в развитии радиотехники и не случайно называвшихся «радиолампами».

В 1904 г. английский физик и радиотехник Д.А. Флеминг (1849-1945) – член Лондонского королевского общества, изобрел первую электронную двухэлектродную лампу – диод. Он предложил его использовать для выпрямления переменного тока: металлическая нить, накаленная током от гальванической батареи, – катод – испускала электроны, устремлявшиеся к положительно заряженной металлической пластинке — аноду. В лампе возникал электрический ток, и этот прибор оказался весьма чувствительным детектором. Как указывалось в одной монографии, «диоду Флеминга, благодаря ряду последующих конструктивных усовершенствований, предстояла долгая жизнь в радиотехнике».