История изобретения
Проф. Н.И. Циклинский
История техники дает много примеров, когда задолго до осуществления того или другого крупного изобретения высказывались предположения, иногда утверждения, о возможности получения результата, отвечающего целям изобретения. Нередко указывались средства и способы, которыми надлежало пользоваться, и приводились принципиальные основания, на которых надо было строить систему. Тем не менее, проходили годы, пока не находился талантливый и гениальный человек, который мог обобщить годами накопившийся материал и сделать то, что мы относим к величайшим изобретениям. Изобретение радиотелеграфа не является в этом смысле исключением. Еще задолго до общепризнанной даты его изобретения (1895 год) Максвеллом было указано на существование электромагнитных волн – процесс, лежащий в основании радиотелеграфа. Однако, ни сам Максвелл, ни его современники не нашли, а может быть и не искали, способов излучения этих (не световых) волн, ни их обнаружения или, как мы теперь говорим, приема. Экспериментальной проверки в то время сделано не было (1864 год).
Лишь в 1875 г. проф. Элью Томсон в Филадельфии на опыте обнаружил существование длинных электромагнитных волн. По свидетельству проф. Снайдера, работавшего вместе с Э. Томсоном, (Gener. El. Review 1920 г.). обстановка опыта была такова: для каких-то посторонних целей Э. Томоон присоединил один полюс индукционной катушки к водопроводу, другой к изолированному металлическому стержню. В момент разряда на металлических предметах, расположенных в расстоянии до 100 футов, обнаруживался заряд, достаточный, чтобы вызвать при прикосновении небольшую искорку. В частности, упоминается об извлечении искры из металлической дверной ручки в 6-м этаже здания, тогда как «передатчик» находился в первом этаже (History of Radio Telegrafy and Telephony G. C. Blank, p. 49).
Явление это, однако, не было ни объяснено, ни изучено, и об этом случайном обстоятельстве мы упоминаем только затем, чтобы подчеркнуть сказанное выше о путях развития изобретения и о случайности тех фактов, которые предшествуют оформлению изобретения.
Систематическое экспериментальное изучение электромагнитных волн в разрезе Максвелловской теории было произведено лишь через 23 – 25 лет Г. Герцем, который, в ряде блестящих работ 1887–1889 тт., доказал на опыте правильность электромагнитной теории света Максвелла. Однако хотя в обстановке опытов Герца можно видеть уже передатчик и приемник в виде простых вибраторов, в первом из которых возбуждалась искра от индукционной катушки, во втором же искра возбуждалась от первого вибратора, но это еще не был радиотелеграф. Да и сам Герц смотрел на это только как на физический процесс и даже к вопросу возможности практического использования его работ для беспроводного телеграфа отнесся с сомнением (Geschichtszahlen d. Drahtlosen Telegr. und Teleph. Teldhaus F. S. 87), возможность же радиотелефонии просто отверг, впрочем с полным основанием так как ему не был известен способ детектирования.
Следующим этапом подготовки изобретения радиотелеграфа явились работы Бранли и Лоджа (1889–1890 гг.), в результате которых появился когерер. Это прибор, действие которого основано на изменении сопротивления контактов между металлическими опилками под влиянием приходящих электрических колебаний. С разработкой когерера Лодж получил чувствительнейший по тому времени волноуказатель, и надо удивляться тому, что он не сделал из этого дальнейших выводов.
Понадобилось пять лет, чтобы весь опыт и результаты работ Максвелла, Герца, Федерсена, Бранли, Лоджа и других физиков середины и конца прошлого столетия привели А. С. Попова в 1895 г. к изобретению им грозоотметчика, который явился действительно прибором, назначением которого было принимать и записывать электромагнитные волны, каково бы ни было их происхождение, в частности, у А. С. Попова – вследствие грозы.
Если всмотреться в сущность грозоотметчика А. С. Попова, то мы увидим три принципиально важных момента. Их сочетание, которое никому не приходило в голову, определило судьбу радиотелеграфа и обеспечило ему величайшее внимание и успех, начиная с первых дней его появления. Скажем больше – эти три основных положения, заложенные в системе А. С. Попова, действуют и до сих пор, не утратив ни своей принципиальной важности, не изменившись по существу.
Первое, предложенное самим А. С. Поповым, – это извлечение энергии из окружающего пространства с использованием наибольшего объема, из которого можно захватить энергию электромагнитной волны. Мы это делаем до сих пор, устраивая более или менее развитые антенны. Так поступил и А. С. Попов, подняв впервые в 1895 г. свою приемную антенну.
Второе – А. С. Попов применил в своей системе принцип управления при помощи малых сил значительными запасами энергии местных ее источников (батарей). В его опыте очень малые количества приходящей энергии освобождали при помощи реле-когерера достаточные количества связанной в источниках энергии, чтобы она могла произвести работу— привести в действие звонок, перо пишущего прибора и т. п. Этого же принципа держится вся современная радиотехника, она, можно сказать, на нем стоит, она не может без него обойтись. Употребление лампы вместо когерера А. С. Попова не меняет сущности управления мощностью, расходуемой местными источниками энергии.
Уместно будет упомянуть о том, что этот принцип одно время был оставлен, когда практика радиотелеграфа ради простоты обслуживания обратилась к слуховому приему на детектор. Принципиально это можно характеризовать, как систему передачи энергии без проводов в ее чистом виде и поэтому с исчезающе малым эффектом и отказом от последующего усиления мощности. Только с изобретением Ли де-Форестом третьего электрода – сетки в электронной лампе (1906 г.) явилась возможность вернуться к принципу «усиления», введенному А. С. Поповым.
Наконец, третье – использование энергии свободно распространяющейся электромагнитной волны.
Сорок лет прошло со дня (25 апреля 1895 г.), когда А. С. Попов демонстрировал в заседании русского физико-химического общества свой прибор. Положенные в основание его действия принципы, о которых сказано выше, до сих пор остаются вне зависимости от того, что многое на пути блистательного прогресса радио, особенно в эпоху ламповой техники, получило совершенно другие формы, мало похожие на конструкции приборов. А. С. Попова. Эти сорок лет устойчивости основных элементов системы Попова указывают на их жизненность. Принимая же во внимание значение беспроводной связи в жизни человечества, мы не можем отнестись к системе грозоотметчика А. С. Попова иначе, как к одному из немногих изобретений мирового значения.
Какое значение придавал сам А. С. Попов своему изобретению? Будучи как ученый осторожным в своих утверждениях, он, описывая свой аппарат, отметил: «В заключение я могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстоянии при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией».
Последующие работы А. С. Попова и были направлены на изучение вопросов повышения дальности действия путем повышения чувствительности приемника и увеличения мощности вибратора. В 1896-97 гг. эксперимент был вынесен в практические условия на море.
Мы не будем описывать этих работ, укажем только, что обстановка, в которой работал А. С. Попов даже в последующие годы, не соответствовала тому значению, которое имели эти работы. Значение радио в то время не было оценено, и А. С. Попов не получил от государства таких средств, которые позволили бы ему развернуть работу должным образом. Позже, когда система получила более или менее законченный вид, ему пришлось обратиться за помощью в ее воспроизведении к французской фирме Дюкрете. Внутри страны не нашлось производственной базы для изготовления нескольких экземпляров этих аппаратов!
Говоря об изобретении радиотелеграфа, нельзя не остановиться на работах Маркони, имя которого также связывают с изобретением радиотелеграфа. Как и во многих других случаях развития техники, когда творческая мысль работает одновременно над одной и той же проблемой и подходит к ее решению близкими или даже одинаковыми методами, так и в данном случае Маркони пришел к таким же способам приема сигналов, выполнив это годом позже. Его устройство принципиально не отличается от такого же, как у А. С. Попова, и только в части получения большей мощности излучения Маркони пошел дальше, введя заземленную антенну на стороне передачи. Более благоприятная финансовая обстановка (уже в 1897 г. образовалась компания для эксплоатации изобретения) позволила Маркони расширить и ускорить свои работы и, следовательно, расширить и свое влияние.
Основные принципы радиотелеграфа, о которых сказано выше, являющиеся решающими в том сочетании, как это предложил А. С. Попов, были открыты не Маркони, а проф. Поповым в 1895 г. и им же не только высказаны, но и оформлены в виде технического, законченного в эксплуатационном отношении прибора.
Вопросами электрических колебаний А. С. Попов начал заниматься еще в 1889 г., его мысль все время работала в области этих вопросов, и поэтому можно думать, что изобретение радиотелеграфа не было счастливым результатом удачно проведенного опыта, это был заключительный акт долгого и кропотливого труда ученого, работающего в интересующей его области.
Итак, сорок лет прошло с начала практического применения А. С Поповым радиоволн для целей связи. За это время радио вошло в жизнь человечества, как необходимейший элемент общения, оно вошло в наш быт, служит бесчисленным целям и потребностям народов и стран, проводит культуру туда, куда печатное слово доходит с большим опозданием. Было бы величайшей исторической несправедливостью, если бы имя А. С. Попова было забыто, если бы мы не отметили его роли в этом замечательном достижении науки и техники нашего века.
Журнал «Говорит СССР» № 9, 1935 г.