Николай Симонов - Несостоявшаяся информационная революция. Условия и тенденции развития в СССР электронной промышленности и средств массовой коммуникации. Часть I. 1940–1960 годы
В Англии «отцом радио» считают профессора Бирмингемского университета сэра Оливера Лоджа (Sir Oliver Joseph Lodge). В 1898 г. сэр Лодж (он также считается изобретателем электрической свечи зажигания в цилиндрах бензиновых двигателей) предложил использовать «индукционную катушку Румкорфа или антенный контур в беспроводных передатчиках или приемниках». Однако практической реализацией данной идеи сэр Лодж заниматься не стал, – его больше интересовали проблемы теософии.
Принципиально новым в патентной заявке Маркони было то, что приемное устройство изначально соединялось с телеграфным аппаратом, а передатчик – с ключом Морзе, что и делало радиотелеграфию новым средством электросвязи. Кроме того, магнитный детектор («когерер» – стеклянная трубка, наполненная металлическими опилками) Маркони оказался гораздо чувствительнее эбонитового (вулканизированный каучук с большим содержанием серы) детектора Попова, что признавал и сам Попов.
В 1899 г. Попов добавляет в схему радиоприемника «головные телефоны» – в просторечье, «наушники». В свою очередь, Маркони в 1900 г. патентует «синтонную настройку» – возможность передачи и приема радиосигнала одной радиостанцией, но в разных частотных диапазонах. Встречались, когда либо, Попов и Маркони, лично, и как они друг к другу относились, доподлинно неизвестно, хотя на эту тему в историографии существует несколько, более или менее, правдоподобных версий.
Радиоприемник с кристаллическим детектором и головными телефонами, благодаря своей простоте и дешевизне, на долгое время стал самым распространенным радиоустройством. Главное его преимущество заключалось в том, что он не требовал источника электрического тока. Увеличение дальности связи обеспечивалось возрастанием высоты подвеса вертикального приемного провода (приемной антенны), вплоть до подъема верхнего его конца воздушным змеем.
Улучшить качество детектора Попова и передатчика Маркони смог немецкий физик Карл Фердинанд Браун (Karl Ferdinand Braun). Он заменил эбонит сульфидом свинца (PbS), и тем самым усилил чувствительность кристаллического детектора. Затем он сконструировал конденсаторный контур с направленной антенной, и тем самым увеличил энергию передатчика. Если до этого дальность передачи искрового радиотелеграфа составляла около 20 км, то искровой передатчик Брауна обеспечил дальность действия свыше 10 000 км. В 1897 г. он изобрел осциллоскоп – прибор, в котором переменное напряжение перемещает пучок электронов внутри вакуумной трубки с катодными лучами и оставляет на ее поверхности след. После того, как английским физиком Джозефом Томсоном в 1897 г. был открыт электрон – носитель элементарного электрического заряда – «трубка Брауна» стала называться «электронно-лучевой».
В 1909 г. Браун (совместно с Маркони) получил Нобелевскую премию по физике «в знак признания заслуг в развитии беспроволочной телеграфии». Такую же премию мог получить и Попов, но тремя годами раньше русский ученый скончался от кровоизлияния в мозг в возрасте 46 лет. Гульельмо Маркони пережил А. С. Попова на три десятилетия. Он стал свидетелем и активным участником бурного развития радиотехники и электроники. Постепенно он принял на свои плечи груз славы, прежде распределявшийся на многих пионеров радиосвязи.
Одновременно с Маркони, Поповым и Брауном научно-практической разработкой принципов радиосвязи занимался американский ученый и изобретатель сербского происхождения Никола Тесла, которого иногда называют «Электрическим Прометеем». Электродвигатель переменного тока – превосходный пример одного из изобретений Тесла, которые изменили мир. В 1896 г. Тесла создал «резонанс-трансформатор» радиоволн низкой частоты, колебательная энергия которых распространяется в пространство через радиоантенну. Данное изобретение предназначалось, не много ни мало, как «для освещения, нагрева и передвижения электрического транспорта на земле и в воздухе».
В 1902 г. датский инженер Вальдемар Паульсен (Valdemar Poulsen), будучи уже всемирно известным изобретателем магнитофона, запатентовал способ генерирования радиотелеграфных сигналов с помощью электрической («вольтовой») дуги, электроды которой располагаются между двумя полюсами электромагнита. Дуговые генераторы системы Паульсена позволяли получать незатухающие колебания на частотах до нескольких сотен килогерц. «Выдувание» дуги и, соответственно, модулирование сигнала осуществлялось с помощью промежуточного антенного контура, соединенного с телеграфным ключом. Для приема сигналов дуговых радиостанций вместо кристаллического детектора применялось специальное устройство под названием «тиккер». В России первая дуговая радиостанция (проект С. М. Айзенштейна) вступила в эксплуатацию в 1910 г. в г. Севастополе. Это было громоздкое многотонное сооружение, включающее мощный электромагнит, систему электропитания и водяного охлаждения.
Незатухающие колебания генерировались также с помощью вращающихся искровых разрядников – роторных электромашин (так называемые «машинные передатчики»), работавших со скоростью до 20 000 оборотов в минуту. Частота генерируемого тока достигала десятков килогерц. Для получения более высоких частот к машинному генератору добавлялись цепи умножения частоты в виде трансформаторов. В России первая машина высокой частоты (мощность 2 кВт) была построена в 1912 г. инженером В. П. Вологдиным. В 1915 г. Вологдин разработал машинный генератор для бортовой радиостанции самого большого самолета того времени «Илья Муромец».
В 1906 г. по сведениям Международного бюро телеграфных управлений в мире насчитывалось 332 радиостанции (береговых – 76, судовых – 246). По состоянию на 15 сентября 1912 г. этот показатель составлял 2121 радиостанций (298 береговых и 1824 судовых).[2] Наиболее широко системы беспроводной телеграфной связи применялись в Великобритании и в США. Следом за ними шли Германия, Франция, Италия и Россия. Основными производителями радиотелеграфного оборудования в мире являлись транснациональная корпорация «Общество Маркони», французская Ducretet (с ней сотрудничал А. С. Попов) и германская «Gesellschaft für drahtlose Telegraphie System Telefunken» (ей покровительствовал кайзер Вильгельм II).
Важным этапом в развитии радиосвязи стало изобретение радиовещания. Проблемой передачи артикулированной человеческой речи модулированной несущей радиочастотой, занимались многие ученые и инженеры, в том числе – изобретатель телефона Александр Белл. Предпринимались попытки применить в конструкции радиотелефона дуговые генераторы, включив в цепь заземления микрофон, но, созданная на патентах Паульсена, компания Federal Telegraph упорно отказывалась от использования электрической дуги в других целях, кроме передачи телеграмм кодом Морзе. Того же мнения придерживался Гульельмо Маркони, компания которого занимала монопольное положение на рынке искровых радиостанций.
Первым, кто продемонстрировал возможности радиовещания, был канадский ученый Реджинальд Фессенден (Reginald Fessenden). В 1906 г., накануне Рождества, он стал автором, звукорежиссером и исполнителем первой в мире «радиопередачи» – радисты на кораблях Северной Атлантики могли явственно слышать через головные телефоны, как изобретатель играет на скрипке и зачитывает отрывки из Библии. Непризнанным соавтором этого технического достижения являлся американский инженер шведского происхождения Эрнст Александерсон, который разработал для Фессендена «машинный передатчик», работавший со скоростью 100 000 оборотов в минуту.
В 1907 г. профессор Петербургского технологического института Борис Львович Розинг подал заявку на изобретение «способа электрической передачи изображений» и вскоре получил первые в мире патенты на электронный телевизор в Англии (1908), Германии (1909) и России (1910). Меж тем, это событие прошло почти незамеченным. До Розинга и одновременно с ним изобретатели уже пытались добиться передачи изображения на расстояние, но при помощи электромеханических устройств.
Превращение радиотелеграфа в средство глобальной электросвязи, соединяющее страны и континенты, и первые опыты радиовещания послужили исходным пунктом развития радиотехники, а затем и электроники, грандиозные успехи которой мы видим теперь повсюду.
Начало развитию электроники (термин в 1904 г. ввел немецкий ученый Артур Рудольф Венельт) положило изобретение электронных приборов для усиления и генерирования слабых токов и высокочастотных колебаний: двухэлектродной лампы-диода (англичанин Джон Флеминг, 1904 г.) и трехэлектродной лампы-триода (американец французского происхождения Ли де Форест, 1906 г.). Данным изобретениям предшествовало открытие в 1875 г. Томасом Эдисоном эффекта «термоионной эмиссии» – почернения внутренней поверхности герметичной стеклянной колбы лампы накаливания в результате, как тогда считали, испускания электрически заряженных частиц-ионов (от греч. «ион» – путешествующий) сильно нагретыми твердыми телами. Факт существования электрона и термоэлектронной эмиссии бесспорным стал лишь в 1911 г.
