Трудно переоценить ту исключительно важную роль, которую играет связь в жизни людей. Особенно велика роль связи в нашем обществе, бурно развивающейся промышленностью и крупнейшим в мире сельским хозяйством.
   Связь необходима для обеспечения четкой работы во всех отраслях народного хозяйства.
   Наконец, связь необходима для всестороннего обслуживания различных культурно-бытовых запросов трудящихся.
   Электрические средства связи - телеграф, телефон, фототелеграф, работающие по проводам и по радио, почта связывают в нашей необъятной стране звенья государственного аппарата, населенные пункты, производственные участки (рудники, заводы, цехи) и т. д.
   Но не только государственные и общественные организации пользуются средствами связи. К их услугам постоянно прибегают и широчайшие массы населения, посылая письма и посылки, отправляя телеграммы и фототелеграммы, разговаривая по городскому и междугороднему телефону.
   Особенно большое применение за последнее время получили электрические средства связи.Тысячи газетных редакций, разбросанных по необъятным просторам нашей Родины, систематически получают по проводному телеграфу или по радио информацию, содержащую сообщения о важнейших политических, хозяйственных и культурных событиях сегодняшнего дня.

   В очень далекие времена люди не имели никаких средств связи, кроме личного общения.
   Сначала это были отдельные нечленораздельные звуки, жесты, мимика, затем постепенно развилась членораздельная речь, которая стала основным средством общения между людьми.
   В древнейшие времена средства личного общения, по видимому, устраивали наших предков в их повседневной жизни.
   Много тысячелетий позднее, когда человеческое общество раскололось на классы и различные племена стали вести между собой войны, средств личного общения было вполне достаточно как для мирной жизни, так и для руководства битвами. В битвах принимали участие немногочисленные дружины, вооруженные палицами, мечами, кольями, луками со стрелами. Битва велась врукопашную на сравнительно небольшой территории на виду у военачальника, который лично управлял своим войском, подавая команды и условные сигналы голосом, свистом, или личным примером воодушевлял войско и увлекал его за собой.
   Но уже и тогда обнаруживалось слабое место средств личного общения - слишком малая дальность действия, составлявшая каких-нибудь 500-1000 метров. При необходимости, например, послать в глубокий тыл известие о результатах битвы средств личного общения уже явно не хватало. В этом случае приходилось посылать гонцов, посыльных или же придумывать что-то, позволяющее перекрывать дальность действия средств личного общения - изобретать средства связи.
   Например, для увеличения дальности передачи сообщений голосом расставляли на некотором расстоянии друг от друга людей цепочкой, которые из уст в уста передавали отдельные слова этих сообщений. Но такой "живой телефон" вряд ли мог пользоваться большим успехом, так как получавшиеся результаты не оправдывали затрачиваемых средств.
   Путешественники рассказывают, что африканские и австралийские племена некогда применяли другого рода "живой телефон", когда вместо человеческого голоса использовались барабаны, которые были слышны на несколько километров. Путем выстукивания условных "барабанных" сигналов сравнительно быстро и далеко передавались нужные известия.
   С увеличением армии и расширением поля боя, а в особенности с изобретением пороха и появлением огнестрельного оружия положение со связью и средствами управления еще более обострилось. В таких условиях, когда поле боя растянулось на десятки и даже сотни километров, старший военачальник потерял возможность лично управлять войсками. Больше того, гонцы и посыльные теперь уже не могли справляться со своими обязанностями, не успевали вовремя доставлять необходимые донесения и приказы. Жизнь настоятельно требовала создания средств связи, позволяющих в кратчайшие сроки осуществлять передачу сообщений.

   Есть такое средство связи, которое с успехом применялось тысячи лет назад, применяется оно и теперь.
   В очень давние времена иноземным захватчикам не удавалось захватить наших предков врасплох. Стоило только ордам грабителей появиться на границах нашей земли, как это быстро становилось известным в самых отдаленных уголках ее. Мужчины бросали мирный труд, поднимались на защиту родной земли и давали непрошеным гостям жестокий отпор. Как же передавалась весть о появлении врага? Ведь ни телеграфа, ни телефона, ни радио тогда не было. Гонцы даже на самых быстрых конях не могли своевременно оповестить о грозящей опасности.
   Загадка решалась просто. Наши предки широко использовали сигнализацию кострами. Как только враг оказывался у наших границ, на старинных курганах, еще и поныне сохранившихся на юге России, вспыхивали сигнальные огни и из селения в селение летела тревога: "Вставайте, люди русские!". Днем, когда огонь костра не мог быть далеко виден, сигнализация производилась дымом. В костры бросали сырые, сильно дымящие ветки, и высокие столбы дыма заменяли свет сигнальных огней.
   Таким образом, уже тогда были известны преимущества использования для сигнализации света по сравнению со звуком. Свет видно гораздо дальше, чем слышен звук, да и распространяется быстрее.
   Высокой степени совершенства для того времени сигнализация кострами достигла у запорожцев. В различных направлениях знаменитой Запорожской Сечи были расставлены вышки с заранее заготовленной на них соломой для костров. Как только дозоры запорожцев обнаруживали появление врагов, они немедленно зажигали на вышках костры, и боевая тревога, передаваясь от вышки к вышке, доходила до главных сил Запорожской Сечи.
   Древнейшее средство сигнализации - костры -сохранилось наших дней и нашло применение в Великой Отечественной войн войне моторов, войне новейшей современной техники. В некоторых случаях наряду со сложной аппаратурой связи и сигнализации менялись также и костры. Они были удобным, надежным и не требующим никакой особой "материальной части" средством сигнализации с партизанской земли самолетам. Огнями сигнальных костров партизаны сообщали о месте и возможности посадки самолета о месте выброски грузов и т. п.

   Все же сигнализация кострами не могла полностью удовлетворять людей даже в древние времена. Слишком уж беден был язык костров. Поэтому делались попытки обогатить язык костров, придумать что-то новое, позволяющее передать хотя бы небольшой набор слов и фраз, необходимых в первую очередь для военной связи.
   В старинных летописях можно найти описание некоторых "средств" связи. Издавна для измерения времени люди пользовались песочными и водяными часами, отсчитывающими время скорости истечения воды или высыпания песка из сосуда.
   На подобном принципе было основано одно из древних "средств" связи. Основу его составляли два совершенно одинаковых сосуда с одинаковыми отверстиями в нижней части. Отверстия затыкали пробками, а сосуды наполнялись до краев водой. В каждом сосуде плавал большой кусок пробки с укрепленной на нем стойкой. Стойка была разделена зарубками на части, на которых были написаны наиболее вероятные военные сообщения, например: "Всадники вторглись в нашу страну", "Тяжело вооруженная пехота", "Корабли противника" и т. п. Зарубки и надписи возле них в обоих делались совершенно одинаковыми. Один сосуд устанавлвался на станции отправления, а другой - на станции назначения,сообщения передавались ночью. Станция, желающая отправить сообщение, поднимала зажженный факел. Станция назначения, заметив сигнал, поднятием такого же факела извещала о своей готовности приему. Тогда станция отправления опускала факел, что служило сигналом обеим станциям открыть отверстия в сосудах. Вода начинала с одинаковой скоростью вытекать из обоих сосудов. Как только надпись, содержащая нужное донесение, достигала края сосуда, станция отправления опять поднимала факел, что означало "Закрыть отверстия". На станции назначения немедленно закрывали отверстие, после чего прочитывали надпись около зарубки, остановившейся у края сосуда.
   Это изобретение представляло собой несомненный шаг вперед, однако оно позволяло передавать лишь очень ограниченный.набор слов и фраз. Ничего заранее не обусловленного передавать было нельзя. Поэтому спустя некоторое время появилось новое средство связи, свободное от этого недостатка и позволяющее передавать уже любые сообщения.

 

   Сущность этого средства связи заключалась в следующем. Древняя азбука была разбита на пять групп по пять букв в каждой (кроме последней, в которой было четыре буквы). Передаточная станция представляла собой две стены с зубцами, между которыми имелось пять промежутков
(рис. 1). Сообщения передавались факелами, выставляемыми в промежутках между зубцами стены. Передача производилась последовательно по буквам. Первая стена передавала номер группы букв, а вторая - номер буквы в группе. Если, например, на первой стене появлялись два факела, а на второй пять, то это означало, что нужно во второй группе взять пятую букву. Передавая букву за буквой, можно было передать любое сообщение. Однако и это средство связи имело большой недостаток - было громоздким и экономически невыгодным, так как станции приходилось устанавливать через каждые 500-600 метров. Например, на расстояние в 100 километров потребовалось бы около 200 приемно-передающих станций. Поэтому "стены связи" широкого применения не получили.

   Примерно за пятьсот лет до нашей эры персидские захватчики, не довольствуясь землями, захваченными в Азии, решили прибрать к своим рукам и европейские страны, в частности Грецию. В битве, произошедшей в Марафонской долине (неподалеку от города Афины), греки, защищавшие свою родину и свободу, наголову разбили "непобедимые" персидские войска. Тотчас с поля боя был послан в Афины один из лучших бегунов с известием о победе. Без единой остановки пробежал он весь путь и, достигнув городских ворот, воскликнул: "Радуйтесь, мы победили" - и тут же замертво свалился на землю. Впоследствии установили, что путь воина якобы равнялся 42 километрам и 194 метрам. В память об этом пробеге указанное расстояние принято во всем мире за самую длинную дистанцию спортивного соревнования, которое называется марафонским бегом.
   Весьма вероятно, что вся история с пробегом является не чем иным, как легендой. Но одно достоверно известно, что в древности бегуны широко использовались в роли посыльных и связных на различные расстояния, исчислявшиеся иной раз многими километрами.
   Этот живой способ связи сохранился и в наши дни и успешно применяется наряду с самыми совершенными техническими средствами связи. В трудных условиях боевой обстановки тысячи пеших и конных посыльных несут службу связи, преодолевая всевозможные препятствия на своем пути.

 

   Средние века с их феодальной замкнутостью и резким сокращением сношений между государствами не дали ничего нового в области связи. Больше того, все старые изобретения были забыты.
   В ходе дальнейшего развития общества изменялся способ производства, изменялись производительные силы общества и производственные отношения людей. Изменения в способе производства неизбежно влекли за собой изменение всего общественного строя - феодальный строй сменился капиталистическим. Расширение торговли, рост хозяйственных и политических связей как между отдельными государствами, так и внутри их выдвигали на очередь дня требование хорошо налаженных, а главное, быстро действующих средств связи.

   Пионером в деле развития техники связи был выдающийся новатор, исключительно разносторонний мастер и великий русский изобретатель Иван Петрович Кулибин, работавший смотрителем механической палаты Петербургской Академии наук.
   Прославился Кулибин созданием одного из самых замечательных автоматов, известных в мировой истории,- "часов яичной фигуры". Эти часы были "видом и величиной между гусиным и утиным яйцом". Они показывали время и отбивали часы, половины и четверти часа, в них на исходе каждого часа раздвигались створчатые дверцы и открывался "златой чертог", в котором происходило театральное представление. В полдень и вечером часы исполняли гимны, сочиненные самим Кулибияым. При помощи особых стрелок можно было в любой момент вызвать действие театра-автомата.
   За 30 лет своей работы в стенах академии Кулибин разработал и изготовил множество всевозможных научных приборов и инструментов в области электричества, гидродинамики и инструментов, "служащих к деланию механических опытов".
   Кроме того, Кулибин плодотворно работал в области строительной техники (непревзойденный по своей смелости проект одноарочного моста через Неву), в области транспорта ("водоходные суда, ходящие против течения", самокатка), в области осветительной техники (прожектор), в области медицины (протезы для инвалидов), в сельском хозяйстве (механическая сеялка, плавучая мельница) и во многих других областях техники.
   В конце 1794 года Кулибин закончил разработку своего очередного изобретения, которое он назвал "дальноизвещающей машиной".
рис.2 Семафорный телеграф
   Это изобретение представляло собой семафорный телеграф, в котором передача сообщений осуществлялась посредством больших подвижных планок, помещенных на высоких башнях, а потому видных на большом расстоянии (рис. 2). При помощи шнуров и блоков планки могли принимать множество различных положений и таким образом изображать "одинокие и двойные склады". Система передачи Кулибвна представляла собой нечто среднее между передачей буквами и передачей целыми словами.
   По проекту Кулибина каждая станция должна была обслуживаться двумя работниками. Один наблюдал в подзорную трубу за соседней станцией, а другой при помощи шнуров и блоков воспроизводил на своей башне точно такие же сигналы, какие передавал сосед. Так, буква за буквой, слог за слогом, по линии таких башен-станций могли передаваться любые сообщения.
   Несмотря на отличное качество семафорного телеграфа Кулибина и острую жизненную необходимость в подобном средстве связи, телеграф применения не получил и... был сдан в петербургскую кунсткамеру (музей).
   К сожалению, такая же судьба постигла значительную часть других изобретений Кулибина - они не были претворены в жизнь и не получили заслуженного распространения. Пренебрежение к русским изобретениям во многом объяснялось засилием в русской Академии наук иностранных проходимцев, нагло проповедовавших, что "из русских ни ученых, ни художников не может быть". I
   Заслуженное уважение к творчеству Кулибина проявил великий русский полководец Суворов. В сохранившихся документах о встрече Суворова с Кулибиным на празднике у Потемкина говорится:
   "Как только Суворов увидел Кулибина на другом конце залы, он быстро подошел к нему, остановился в нескольких шагах, отвесил низкий поклон и сказал:
   - Вашей милости.
   Потом, подступив к Кулибину на шаг, поклонился ему ниже и сказал:
   - Вашей чести.
   Наконец, подойдя совсем к Кулибину, поклонился в пояс и прибавил:
   - Вашей премудрости мое почтение.
   Затем взял Кулибина за руку, спросил о его здоровье и, обратившись ко всему собранию, проговорил.-
   - Помилуй бог, много ума. Он изобретет нам ковер-самолет".

   Кроме Кулибина, и многие другие русские изобретатели предлагали свои проекты "дальноизвещающих машин".    В 1815 году землемер Понюхаев изобрел "ночной скорый дальнописец или телеграф о семи фонарях, которыми несравненно скорее противу сего времени изобретенных дневных телеграфов доставлять можно сведения". Телеграф Понюхаева состоял из семи фонарей, снабженных вогнутыми зеркалами, шесть из которых были расположены по кругу, а один в центре. Из пункта управления посредством особых тяг каждый фонарь мог закрываться подвижным .щитком. Каждой букве соответствовала определенная комбинация открытых фонарей. Для увеличения дальности действия прием сигналов предполагалось производить через телескоп. Понюхаев считал, что его телеграф можно сделать "железным складным, возимым по дорогам", что обеспечит ему успешное применение "...на походе армий, при занятии мест и высот, с которых можно подавать сведения о движении неприятеля".
   Военно-ученый комитет рассмотрел предложение Понюхаева, но вместо практического использования ограничился тем, что завел по-канцелярски дело № 30 и сдал его в архив канцелярии военного министерства.
   Много работал над созданием семафорного телеграфа и использованием его в морском флоте русский военный моряк Бутакова Однако, несмотря на удачное применение его телеграфа в ряде частных случаев, при которых можно было вести "совершенно полный разговор", широкого распространения его система также не получила.
   В 1827 году получил известность телеграф капитан-лейтенанта Чистякова, который было признано полезным ввести в войсках. Но дальше. признания дело не пошло.
   В 1833 году Бутаков издал книгу с описанием новой системы оптического телеграфа.
   Кроме указанных, русские изобретатели предложили еще немало оригинальных и ценных проектов оптического телеграфа. Но царское правительство не обращало внимания на своих изобретателей и предпочло купить у одного из сотрудников Шаппа, некоего Шато, его код и систему семафорного телеграфа, являвшуюся просто-напросто незначительным усовершенствованием давно известного телеграфа Кулибина.

 

   Потребности развивающихся производительных сил общества вызвали в свою очередь, развитие всевозможных наук. В частности, в 18-м веке быстрыми шагами двинулась вперед много веков стоявшая на месте наука об электричестве.
   Среди ученых, приступивших к изучению электрических явлений, первое место принадлежит величайшему русскому ученому и патриоту Михаилу Васильевичу Ломоносову.

 

   Мир не знал и не знает таких ученых, которых можно было бы сравнить с Ломоносовым по многообразию творчества. Именно он наряду с большими работами в области физики, химии, минералогии, кристаллографии, астрономии, языкознания и др. является родоначальником и науки об электричестве.
   В годы, когда молния считалась "божественной" силой, Ломоносов дерзко свел "небесный огонь" в свою лабораторию и неопровержимыми опытами доказал его электрическую природу.
   В 1753 году Михаил Васильевич первым изложил подлинно научную теорию происхождения атмосферного электричества.
   Он экспериментально показал, что под действием электричества в разреженном газе может возникнуть свечение, заложив этим открытием основы науки об электрических явлениях в газах и основы обширной области электротехники - электроники.
   М. В. Ломоносов создал теорию полярных сияний, доказав, что они есть не что иное, как электрические разряды в высоких слоях атмосферы.
   Подводя итоги своим работам в области электричества, М. В. Ломоносов в 1756 году пишет книгу "Теория электричества, разработанная математическим путем". В ней он решительно отвергает имевшую хождение ненаучную гипотезу об "электрической жидкости" и выдвигает свою теорию электрических явлений, в которой утверждает общность электрических и световых явлений. Это замечательное предвидение М. В. Ломоносова служит сейчас одной из незыблемых основ современной физики.
   Гений Ломоносова осветил на столетия вперед пути дальнейшего развития науки об электричестве.
   Сейчас мы являемся живыми свидетелями осуществления пророческих слов М. В. Ломоносова о том, что настанет время, когда великое благо принесет человечеству сила электричества..

   Конец 18-го и начало 19-го веков ознаменовались дальнейшим бурным развитием электричества и началом его практического использования - зарождением электротехники.
   Из пионеров электротехники следует прежде всего назвать русского ученого Василия Владимировича Петрова. Это у него в лаборатории 23 ноября 1802 года впервые появился электрический свет-была открыта электрическая дуга, при помощи которой "темный покой освещен быть может". В 1803 году В. В. Петров опубликовал "Известие" о своих опытах, в которых описал изобретенное им изолирование проводов, объяснил роль внутреннего сопротивления батарей, влияние поляризации на работу батарей и многое другое, чем широко пользуется современная электротехника.
   Сооружение величественного здания современной электротехники, заложенного В. В. Петровым, продолжалось славной плеядой замечательных русских ученых и изобретателей. Труды каждого из них являются исключительной важности вкладом в дело развития электротехники. Навеки вошли в историю электротехники славные имена Павла Николаевича Яблочкова - изобретателя первого практически пригодного источника электрического света - "русской свечи", или "свечи Яблочкова", Александра Николаевича Лодыгина - изобретателя получившей всемирное распространение электрической лампочки накаливания, петербургского академика Эмилия Христиановича Ленца, установившего ряд важнейших законов электротехники, без которых были бы немыслимы ее современные достижения, Александра Григорьевича Столетова, установившего законы и расчетные формулы электромагнетизма и впервые исследовавшего явление фотоэффекта, Николая Николаевича Бенардоса - исключительно работоспособного изобретателя, автора более сотни различных изобретений, в том числе столь распространенной в наши дни электросварки металлов, Павла Львовича Шиллинга - изобретателя первого электрического телеграфа, Бориса Семеновича Якоби: изобретателя электрического двигателя и буквопечатающего телеграфа и многих других.
   В славной плеяде выдающихся русских электротехников 19-го века необходимо также выделить Владимира Николаевича Чиколева (1845-1898)-пионера военной электротехники. Именно по его инициативе в русской армии начали широко применяться различные электротехнические устройства и аппараты (прожекторы, фонари, электрический катер, электрозапалы и т. п.). Исключительно велики заслуги В. Н. Чиколева также в деле воспитания военных электротехников и популяризации электротехнических знаний среди офицерского состава русской армии.

   Замечательные открытия и изобретения М. В. Ломоносова, В. В. Петрова и других русских ученых в области электричества, в частности выяснение возможности передачи электричества на расстояние и огромной скорости его распространения, привели к повсеместным попыткам использовать электричество для связи.
   Еще в 1753 году был предложен проект электрического телеграфа, в котором для передачи каждой буквы служил отдельный изолированный провод, оканчивающийся на приемной станции особым шариком. Все шарики помещались над буквами, изображенными на кусочках легкого вещества. Передавая по проводу электрический заряд, можно было зарядить электричеством шарики, которые должны были притягивать легкие кусочки с буквами и таким образом осуществлять передачу текста. Однако практического применения этот проект не нашел даже после неоднократных усовершенствований его многими изобретателями. Для каждой буквы надо было проводить отдельный провод, что крайне усложняло всю конструкцию, да и передавать заряд на сколько-нибудь большие расстояния не удавалось, так как он очень быстро ослабевал.
   Положение несколько облегчилось, когда был открыт электрический ток. Оказалось возможным пропускать его без значительных слаблений намного дальше, чем электрические заряды.
   Было, например, предложено построить телеграфный аппарат основанный на химическом действии тока.

   Приемник такого аппарата состоял из тридцати пяти электродов, погруженных в широкий сосуд со слабым раствором серной кислоты. Каждый из электродов соответствовал определенной букве и был связан с передающей станцией отдельным проводом (рис. 3).
   Аппарат работал следующим образом. Когда на передающей станции к проводу, обозначенному нужной буквой, подключалась батарея, то на соответствующем электроде приемника начинали выделяться пузырьки газа, показывая, какая передается буква.
   И этот телеграфный аппарат также не получил практического применения. Необходимость иметь тридцать пять проводов делала его громоздким и дорогим, да и передача к тому же велась очень медленно: приходилось ждать, пока протечет достаточно электричества, чтобы выделилось заметное количество газа для отметки.
   Затем был предложен телеграфный аппарат, в котором химическое действие тока было заменено магнитным. Проходящий по определенному проводу ток отклонял на принимающем аппарате магнитную стрелку, которая указывала передаваемую букву.
   Такой способ приема несколько увеличивал дальность телеграфирования и ускорял передачу, но основной недостаток - необходимость для каждой буквы отдельного провода - оставался, и это по прежнему делало аппарат непригодным к практическому использованию.

 

   Слово "телеграф" в переводе на русский язык означает "дальнописец". Осуществление такого "писания" на большие расстояния в настоящее время производится почти исключительно при помощи электричества.

   Для электрического телеграфирования необходимо иметь (рис. 4):
   передатчик, посылающий электрические сигналы, соответствующие той или иной букве, цифре или знаку;
   линию электрической связи, по которой проходят к приемнику посылаемые передатчиком сигналы;
   приемник, принимающий путем записи на ленту или позволяющий принимать на слух приходящие от передатчика электрические сигналы;
   источник электрической энергии, который питает передатчик.

   Честь создания первого в мире электрического телеграфа, пригодного к практическому использованию и действительно получившего практическое применение, принадлежит русскому ученому Павлу Львовичу Шиллингу.
   Шиллинг был одним из образованнейших людей своего времени и занимался весьма разносторонней деятельностью.
   Встречаясь со многими учеными того времени, Шиллинг увлекся новой наукой - электричеством - и занялся производством всевозможных опытов с ним.

   Во время этих опытов Шиллинг пришел к мысли устроить проводники, по которым можно было бы передавать электрический ток под водой. Так впервые в мире возникла и получила свое практическое осуществление идея создания изолированного электрического кабеля.
   Шиллинг также впервые в мире применил электричество в военном деле. В 1812 году на реке Неве он демонстрировал изобретенное им взрывание подводных мин при помощи электрического тока, подводимого по изолированным проводам.
   В 1832 году Шиллинг разработал первый в мире электрический телеграфный аппарат, получивший практическое применение. Основной деталью аппарата служили спаренные магнитные стрелки, вращающиеся в горизонтальной плоскости.
   Затем Шиллинг еще более упростил свой телеграфный аппарат, сократив число катушек со стрелками и дисками до одной, передавая буквы тридцатью шестью различными отклонениями стрелки. Это был уже совсем простой аппарат, который мог найти очень широкое распространение. В 1835 году Шиллинг демонстрировал свое изобретение на съезде естествоиспытателей в Германии. Один из участников этого съезда, профессор Мунке, восторженно писал: "Русский изобретатель Шиллинг должен быть назван тем, кто впервые и с величайшим успехом решил проблему создания электромагнетического телеграфа".
   Возвратившись в Россию, Шиллинг получил предложение ввести в Англии изобретенный им телеграф. Но патриот-изобретатель решил это сделать прежде всего на родине и приступил к работе по созданию первой в мире линии подводного телеграфа Петербург - Кронштадт. Для этого ему пришлось заняться разработкой кабеля с водостойкой резиновой изоляцией. В результате этих работ Россия стала родиной изолированного кабеля. В июле 1837 года изобретатель внезапно скончался, и все работы, которыми он руководил, были прекращены.

   После смерти П. Л. Шиллинга работы по развитию электрического телеграфа успешно продолжал один из самых выдающихся русских электротехников-новаторов академик Борис Семенович Якоби. Изобретатель гальванопластики и первых электрических дви гателеи, создатель первого электрохода и настойчивый теоретик-исследователь Якоби разработал целую серию оригинальных электрических телеграфов, в 1839 году оборудовал своими пишущими телеграфными приборами линию Петербург - Царское Село Это были первые в мире пишущие телеграфные аппараты.

   Телеграфный аппарат Якоби (рис. 7) состоял из электромагнита якорь которого посредством медного стержня был связан с карандашом. При притяжении и отпускании якоря стержень с карандашом перемещался вверх и вниз, и карандаш вычерчивал ломаную линию на передвигающейся перед ним фарфоровой доске которая приводилась в движение часовым механизмом. Получающаяся ломаная линия соответствовала определенной азбуке. Передатчик представлял собою ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.
   В 1844 году Борису Семеновичу Якоби было поручено соединить своим телеграфом Петербург с Москвой. Однако ловкий немецкий предприниматель Вернер Сименс, подкупив влиятельного приспешника царя Николая I графа Клейнмихеля (известного взяточника и казнокрада), получил официальное звание "контрагента по постройке и ремонту императорских русских телеграфов" и захватил в свои руки все дело развития электрической связи в России.
   Якоби продолжал еще некоторое время работать в области телеграфии. Он создал оригинальный аппарат, в котором запись сигналов производилась электрохимическим способом на бумажной ленте, пропитанной раствором двухромокислого калия. Электрический ток, приходящий с линии, проходил по металлическому штифту, мокрой бумаге и затем металлическому валику, вызывал в местах соприкосновения штифта с бумагой ее потемнение, получающееся в результате электролиза раствора.
   В 1850 году Б. С. Якоби первым в мире создал буквопечатающий аппарат. Только пять лет спустя, в 1855 году подобное изобретение появилось за границей и было там запатентовано. Следовательно, Б. С. Якоби на целых пять лет опередил иностранцев в области создания буквопечатающего аппарата.
   Творческая фантазия, изобретательность и энергия русских новаторов сделали Россию родиной первого электрического телеграфа, первой подземной линии телеграфного кабеля, первого буквопечатающего телеграфного аппарата. Русские изобретатели немало по-трудились для того, чтобы в России получили широкое распространение наиболее совершенные средства связи. Но гнилость и бессилие правителей феодально-крепостнической России, их низкопоклонство перед иностранщиной приводили к тому, что, в то время, когда Павел Львович Шиллинг создавал первые в мире образцы электрического телеграфа, правительство Николая I расходовало огромную сумму денег на установку руками иностранцев устаревшего семафорного телеграфа, который давно уже был известен в России по работам Кулибина. Когда Борис Семенович Якоби разработал целую серию наиболее совершенных в мире телеграфных аппаратов, низкопоклонничающее царское правительство отдало дело развития телеграфии на откуп иностранцам.
   В результате такого возмутительного отношения к русским изобретателям со стороны правительства царской России широкое распространение в стране получили иностранные телеграфные аппараты. Только после Великой Октябрьской социалистической революции у нас стали появляться отечественные телеграфные аппараты, выпускаемые нашей промышленностью для гражданской и военной связи.

 

   Из различных способов телеграфирования наиболее удобным оказался электрический способ, при котором роль звонка выполняет электрический ток. Как же он справляется со своими обязанностями "телеграфиста"?
   Известно, что электрический ток течет по цепи только в том случае, когда цепь замкнута. Если цепь разомкнута, то тока в ней не будет. Вот это свойство электрического тока и использовано в процессе телеграфной передачи. В момент, когда нужно передать тире,замыкают цепь электрической батареи и тем самым передают по проводу определенную посылку (порцию) тока, затем цепь размыкают. Для передачи точки проделывают то же самое, но только цепь в замкнутом состоянии держат по времени примерно в три раза меньше, чем при передаче тире; следовательно, и длительность посылки тока при этом также будет в три раза меньше. Для замыкания и размыкания электрических цепей используют всевозможные приспособления: кнопку электрического звонка, выключатель электролампы, рубильник электродвигателя и т. п. Однако для телеграфирования эти приспособления непригодны, так как они не обеспечивают необходимой четкости, а главное, большой скорости передачи. Поэтому для телеграфной передачи придумали "кнопку" особой конструкции, получившую название - телеграфный ключ (рис. 10).

   Передавая телеграфным ключом требуемые сочетания точек и тире, можно достигнуть не только большой скорости работы, но и одинаковости отправляемых посылок тока, соответствующих как тире, так и точкам. Последнее условие является не маловажным для принимающего телеграфную передачу. Ведь если направлять неодинаковые посылки тока, означающие, например, тире, то эти тире будут получаться то очень длинными, то настолько короткими, что их легко принять за точки.

 

 

   Для передачи речи на расстояние необходимо звуковые колебания воздуха преобразовать в колебания электрического тока, эти колебания передать дальше по проводам на некоторое расстояние и затем преобразовать их снова в звуковые колебания.

   На заре телефонии для обоих видов преобразования колебаний был использован электромагнитный телефон, который состоял (и теперь состоит) из постоянного магнита, на концах которого была намотана медная изолированная проволока, и тонкой стальной пластинки - мембраны, расположенной перед полюсами магнита (рис. 56). Когда перед мембраной произносят какие-либо слова, то под влиянием звуковых волн она начинает колебаться: то приближаться, то удаляться от магнитных полюсов. Сталь представляет для магнитного потока в сотни раз более легкий путь, или, иначе говоря, меньшее сопротивление, чем воздух; поэтому, когда к магниту приближается стальная мембрана, то поле магнита усиливается, а когда она удаляется, поле ослабевает. Вследствие изменения поля магнита в его обмотках появится переменная электродвижущая сила , изменяющаяся в соответствии со звуковыми колебаниями.
   Если концы обмотки телефона присоединить к линии, то по ней потечет переменный ток, изменения которого будут в точности соответствовать изменениям звукового воздушного давления на мембрану телефона. Дойдя до приемника, т. е. до такого же телефона, ток пройдет по обмотке телефонного магнита и будет то усиливать, то ослаблять притяжение его мембраны. Мембрана начнет колебаться в такт колебаниям приходящего тока. Колебания мембраны передадутся прилегающему воздуху, и в нем возникнут звуки, произнесенные перед мембраной телефона на противоположном конце линии.

   В России над созданием телефона с большим успехом работал русский изобретатель Павел Михайлович Голубицкий. Уже в 1878 году он продемонстрировал в Москве результаты своих работ по телефонии.
   Неудовлетворенный плохой работой обычной телефонной трубки как передатчика, Голубицкий разработал новый телефон своей конструкции , значительно увеличив его дальность действия. В 1882 году с телефоном Голубицкого познакомился английский физик Ирисе, который пришел в восторг от этого изобретения и в письме к Голубицкому писал:
   "Телефоны ваши поистине прекрасно действуют..."
   Но правительство царской России не одобрило широких замыслов Голубицкого и не оказало ему поддержки. "Осуществление этого начинания. - писал министр внутренних дел 29 мая 1881 года в своем докладе царю,ПО НОВИЗНЕ И ПО НЕИЗВЕСТНОСТИ, в какой мере разовьется у нас эксплуатация телефонов, представляется более удобным вверить частной предприимчивости, без расходов для казны".
   Но "частная предприимчивость" в России выступила в виде американской телефонной фирмы Белла, в руках которой оказалась монополия на устройство телефонной связи в России.
   Несмотря на отсутствие помощи со стороны правительственных органов, Голубицкий не прекратил своих работ в области телефонии. Талантливый новатор продолжал давать одно изобретение за другим. Только в 1885 году техническая комиссия, рассмотрев предложения Голубицкого, выдала ему "привилегии" чуть ли не на десяток его изобретений, в числе которых были: телефон с акустической трубкой и резиновым клапанам, с помощью которого можно было пользоваться одним телефоном как для разговора, так и для слушания, не перенося телефон ото рта к уху и обратно или не употребляя двух телефонов; оптический сигнал, указывающий занятость телефонной линии, и другие.
   В акте комиссии указывалось, что "Темы, затрагиваемые Голубицким, очень важны и представляют собой совершенно новые, нигде не употреблявшиеся изобретения или усовершенствования".
   На третьей электрической выставке, организованной Русским техническим обществом, Голубицкий демонстрировал свои приборы и аппараты и получил за них почетную медаль и специальный отзыв.
   В отзыве отмечалось, что "заслуги Голубицкого в течение его десяти летней деятельности по устройству и применению на практике телефонного сообщения посредством им же изобретенных и придуман ных аппаратов и приспособлений заслуживают внимания и поощрения". Но ни внимания, ни поощрения в своей творческой работе Голубицкий не получил. Иностранный капитал, захвативший монополию в свои руки, всячески старался умалить заслуги русских изобретателей и тормозить развитие в России собственной промышленности средств связи.

   Схема телефонирования с микрофоном (см. рис. 62) пригодна для работы только на небольшие расстояния. Она и сейчас применяется там, где имеются очень короткие линии и где требуется большая громкость, например для внутренних связей на судах, самолетах, танках и бронепоездах. При увеличении длины линии возрастает ее сопротивление электрическому току, и напряжение батарей становится

недостаточным для поддержания в цепи тока необходимой величины. Напрашивается вывод - надо увеличить напряжение батареи. Но это, во-первых, непрактично, так как увеличиваются расход источников электрической энергии, вес и размеры аппаратов; во вторых, микрофон не может выдержать больших напряжений и токов и быстро выходит из строя.
   Каким же путем можно увеличить дальность телефонирования, не увеличивая напряжения батареи?
   Просто и в то же время радикально удалось решить этот вопрос, воспользовавшись замечательным русским изобретением - трансформатором.
   Честь создания трансформатора принадлежит талантливому русскому ученому-изобретателю Павлу Николаевичу Яблочкову, впервые разработавшему и применившему его в 1882 году для передачи переменного тока.

 

   В последней четверти 19-го века наукой было открыто новое физическое явление - электромагнитные волны. Это открытие взволновало весь ученый мир, и многие физики, заинтересовавшись неизвестными до сего времени волнами, принялись за доскональное изучение их. Однако никто из них и не мыслил об использовании этих волн для каких-либо практических целей. "Наши работы, - говорили они,- представляют чисто научный интерес".
   Совершенно по-другому оценил значение электромагнитных волн наш великий соотечественник ученый физик Александр Степанович Попов.

   В процессе многочисленных экспериментов с электромагнитными волнами, подробных исследований их свойств и особенностей Александр Степанович пришел к замечательной идее - использовать электромагнитные волны для связи. Одного этого было уже достаточно, чтобы составить ученому мировую славу. Но Александр Степанович Попов, обладая талантом блестящего экспериментатора и исключительным чутьем изобретателя, а также редким трудолюбием и упорством в достижении поставленной цели, не ограничился только высказыванием своей идеи, а принялся и за техническую реализацию ее.
   Упорство и настойчивость, огромная целеустремленность, всесторонний глубочайший анализ преодолели многочисленные трудности, стоявшие на при решения поставленной задачи. Напряженный труд гениального ученого принес замечательные результаты: был создан прибор, который принимал электромагнитные волны, был заложен фундамент новой отрасли техники - радиотехники.
   Изобретенный прибор обладал высокой чувствительностью к приходящим электромагнитным волнам и оповещал об их приходе ударом молоточка о чашечку электрического звонка. Говоря современным языком, это был первый в мире радиоприемник (рис. 82).

   В процессе дальнейших экспериментальных работ А. С. Попов обратил внимание на то, что если к приемнику присоединить длинную изолированную проволоку, а также проволоку, соединенную с землей, то дальность действия приемника резко увеличивается. Так были изобретены первые в мире антенна и заземление.
   Кроме электромагнитных волн, посылаемых специальными приборами, приемник реагировал также на волны, образующиеся в результате молнии, поэтому свое замечательное изобретение А. С. Попов использовал в качестве грозоотметчика.
   Попов выступил с докладом о результатах своих работ и демонстрировал грозоотметчик. Свое выступление Попов закончил словами:
   - В Заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний.
   Вот почему день 7 мая Советское правительство постановило считать днем рождения радио, днем всенародного праздника, ежегодно отмечаемого в нашей стране.
   Продолжая совершенствовать и развивать свой прибор, А. С. Попов менее чем через год создает аппаратуру для беспроволочной передачи и приема знаков телеграфной азбуки, и в марте 1896 года снова на заседании Русского физико-химического общества демонстрирует передачу первой в мире радиограммы, перекрыв при этом расстояние около 250 метров.
   Летом 1897 года Попов добивается получения надежной связи уже на расстоянии около 5 километров.
   Электротехнический институт наградил Попова званием почетного инженера-электрика. Русское техническое общество избрало его своим почетным членом.
   18 августа 1900 года жюри Международной электротехнической выставки в Париже наградило А. С.: Попова за его радиостанцию большой золотой медалью и дипломом.
   Попову на его радиоприемник были выданы патенты в России, Англии и Франции.
   В 1901 году Попов был избран профессором физики Электротехнического института - первого электротехнического высшего учебного заведения в России.
   В 1903 году А. С. Попов участвовал в работах Первой международной радиотелеграфной конференции в Берлине, делегаты которой восторженно приветствовали его как изобретателя радио.
   В революционный 1905 год профессура Электротехнического института единодушно избрала А. С.; Попова своим выборным директором. Работа на посту директора института в то бурное время была исключительно трудной. Попова часто вызывали для "объяснений" к министру внутренних дел. После одного такого "разговора" с Александром Степановичем случился удар, и 13 января 1906 года изобретателя радио не стало.
   Царское правительство не заботилось о развитии радио в нашей стране. Лишь великая Октябрьская социалистическая революция в корне изменила судьбу замечательного открытия А. С. Попова.

 

   Советские ученые и инженеры успешно продолжают дело своего великого соотечественника А. С. Попова, внесшего изобретением радио неоценимый вклад в науку и технику. Изобретение А. С. Попова выросло в одну из самых величественных и многообразных отраслей современной науки и техники, дальнейшее развитие которой - результат работы многих советских исследователей. Ниже мы расскажем, о некоторых крупнейших ученых нашей Родины - радиоспециалистах.

 

   Еще При жизни А. С. Попова приступил к научной деятельности молодой русский ученый Владимир Константинович Лебединский. Бурно развивающееся на базе изобретения Попова учение о электрических и магнитных явлениях привлекло пытливый ум молодого исследователя. Годы упорной работы превратили его в крупнейшего учетного в области радио. В. К. Лебединский был одним из организаторов и руководителей Нижегородской радиолаборатории имени В. И. Ленина.
   Литературное наследство Владимира Константиновича насчитывает несколько сот научных работ и научно-популярных статей. В. К. Лебединскому мы в значительной степени обязаны широким распространением радиотехнических знаний в нашей стране.

   Всю свою жизнь Михаил Васильевич Шулейкин посвятил углублению и расширению радиотехнических знаний и разработке основ инженерных расчетов почти во всех областях радиотехники. На трудах М. В. Шулейкина базируется современная теория радиосетей и расчеты электронных ламп и генераторов, теория и техника радиоизмерений, теория распространения радиоволн, расчеты модуляции и кварцевой стабилизации радиопередатчиков и теория радиотелефонирования.
   Первым в мировой литературе М. В. Шулейкин разобрал процессы, происходящие при радиотелефонировании и дал их математический анализ. В 1920 году, на четыре года раньше .иностранных ученых, он разработал основы современной теории преломления радиоволн в ионосфере. На восемь лет раньше голландского ученого Ван-дер-Поля М. В. Шулейкин дал формулы расчета распространения радиоволн вдоль земной поверхности.
   Исключительно велики также заслуги М. В. Шулейкина в деле подготовки и воспитания кадров советских радиоспециалистов. Он разработал основу курсов теоретической радиотехники, электромагнитных колебаний, распространения радиоволн, радиосетей.

   О замечательном ученом и талантливом изобретателе - творце "газеты без бумаги и расстояния" - Михаиле Александровиче Бонч-Бруевичем мы уже говорили, кроме прославивших его работ по созданию электронных ламп, ламповых передатчиков и по разработке и конструированию радиотелефонных станций, он посвятил немало времени многочисленным исследованиям в области теории радиотехники. Он применял радиоволны в медицине, изучал проблемы частотной модуляции, проводил эксперименты по передаче энергии без проводов, работал над вопросами телевидения, экспериментировал с ультракороткими и дециметровыми волнами. Таков далеко не полный перечень привлекавших его проблем. Около 60 патентов на различные изобретения получил этот неутомимый ученый-изобретатель.

   С Нижегородской радиолабораторией связано имя еще одного выдающегося русского ученого - Валентина Петровича Вологдина.
   Основное направление его деятельности - это машины высокой частоты. Ещё в дореволюционное время приступил он к разработке

своих первых высокочастотных машин. Но иностранные фирмы, заправлявшие русской радиопромышленностью, чинили ему всяческие препятствия, и только после Великой Октябрьской социалистической революции Вологдину удалось сконструировать невиданной мощности машины. Сначала он построил высокочастотную машину мощностью в 50, а затем в 150 киловатт. Эти машины были установлены на Октябрьской (бывш. Ходынской) радиостанции и долгое время обеспечивали свиязь Москвы с самыми отдаленными районами Советской страны.
   Когда на смену машинным пришли ламповые радиопередатчики и стало казаться, что машина высокой частоты отжила свой век, В. О, Вологдин нашел своему "детищу" новое, не менее важное применение _ радионагрев, который получил в настоящее время широкое применение в промышленности - для плавки металлов, поверхностной закалки и т. д.
   Много сил и трудов посвятил Валентин Петрович разработке выпрямителей для питания высоким напряжением ламповых передатчиков Причем и здесь он значительно опередил иностранную технику. Так, например, он первым в мире разработал высоковольтный ртутный выпрямитель с жидким катодом и создал теорию его работы. Этой своей работой В. П. Вологдин радикально разрешил проблему питания передатчиков высоким напряжением.
   К 50-летию Изобретения радио, в мае 1945 года, была, учреждена золотая медаль имени А.С.Попова, присуждаемая Президиумом Академии наук СССР за выдающиеся научные работы и изобретения в области радио как советским, так и зарубежным ученым. Первую такую медаль Президиум Академии наук СССР за совокупность научных работ по радиотехнике присудил в 1948 году В. П. Вологдину.

   Кроме радиоспециалистов с инженерно-практическим уклоном, какими являлись М. В. Шулейкин и М. А. Бонч-Бруевич, среди наших ученых надо отметить блестящих представителей новой

науки - науки о физических глубинах радио, так называемой радиофизики,- лауреатов Сталинской премии советских академиков Леонида Исааковича Мандельштама и Николая Дмитриевича Папалекси. Значительную часть своей научной деятельности они провели в совместном плодотворном творческом содружестве, и поэтому их имена обычно ставятся рядом в истории советской радиотехники.
   Л. И. Мандельштам наряду с обширным кругом проблем в различных областях физики - оптике, электродинамике, квантовой физике - занимался глубокими исследованиями радиотехнических вопросов.

в 1914 году изготовил радиолампу. Затем он провел серию исследований по методам модуляции колебаний высокой частоты и измерению" ее глубины, по схемам кварцевой стабилизации, по способам трансформации частот и т. д. Позднее Н. Д. Папалекси проделал большую работу по изучению прохождения радиоволн в Арктике, чем оказал существенную помощь в освоении Советского Севера и экспедиции на Северный полюс.
   Особенно велики заслуги Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси в разработке теоретической основы всей современной радиотехники - нелинейной теории колебаний и нелинейной радиотехники. За работы в этой области Академия наук СССР присудила им в 1936 году премию имени Менделеева.
   Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси были предложены и разработаны своеобразные, нигде ранее не известные (методы изме- рения расстояний при помощи радиоволн, С 1939 года эти методы получили практическое применение в нашей стране для геодезических и картографических работ. За эту работу ученые были удостоены Сталинской премии первой степени.
   Благодаря работам Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси и их учеников и последователей советская радиотехника в области учения о нелинейных колебаниях прочно заняла ведущее место в мировой радиотехника.    Одним из первых таких вопросов было изучение электрических колебаний при помощи электронно-лучевой трубки. В этой работе Л. И. Мандельштам впервые в мире применил временную развертку, что позволило ему наблюдать на экране трубки не различные замысловатые, и мало понятные фигуры, а изображение действительного хода электрических процессов во времени_ Таким образом. Л. И. Мандельштам является автором одного из основных принципов работы важнейшего современного прибора-катодного осциллографа.

   Начало научной деятельности выдающегося советского ученого академика Бориса Алексеевича Введенского относится еще к 1921 году. В 1922 году он провел первые опыты радиосвязи на ультракоротких волнах, постепенно переходя на все более и более короткие волны. Б. А. Введенский занимался исследованиями открытого еще в 1897 году А. С. Поповым влияния прохождения различных тел между передатчиком и приемником метровых волн и указал на возможность обнаружения с помощью радиоволн различных предметов.
   К тому племени, когда в зарубежных журналах только-только., начинали появляться первые заметки об ультракоротких волнах и работах с ними, Б. А. Введенский уже обладал огромным опытом и шимми природы и особенностей волн этого диапазона.
   На основе большого экспериментального материала Б.; А. Введенский в 1928 году вывел формулу для расчета распространения ультракоротких волн на расстояние до горизонта. Эта формула вошла в курсы распространения радиоволн под названием "формулы Введенского", что не помешало, однако, американцам, 5 лет спустя, попытаться приписать вывод формулы себе.
   Продолжая дальнейшее изучение распространения ультракоротких волн, Б. А. Введенский разработал теорию огибания радиоволн вокруг земли и распространения их за линией горизонта. Опубликованные им работы по этим вопросам получили широчайшую известность во всем мире и помогают специалистам, работающим с этими волнами, решать практические задачи.
   Золотая медаль имени А. С. Попова, присуждаемая ежегодно Президиумом Академии наук СССР за выдающиеся научные работы и изобретения в области радио, в 1949 году была присуждена Б. А. Введенскому за совокупность его работ в области радиофизики и радиотехники.
   Кроме В. К. Лебединского, М. В. Шулеикина, м. А. Бонч-Бруевича, В. П. Вологдина, Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси и Б.А.Введенского, А. И. Берга и А. Л. Минца, И. Г. Кляцкина и Б. П. Асеева, 3. И. Моделя и И. X. Невяжского, В. В. Татаринова и А. А. Пистолькорса, А. Н.Щукина и В. А. Фока, П.В.Шмакова и С.И.Катаева и многих других, внесших немалый вклад в развитие и процветание советской радиотехники.

 
   
   

   В народных сказках много рассказывается о всяких необыкновенных вещах, таких, например, как кольца-талисманы, чудодейственные зеркала, шапки-невидимки, волшебные лампы и т. д. Герои сказок, обладая этими вещами, творят самые различные чудеса.
   Но все эти сказочные чудеса бледнеют по сравнению с теми чудесами, которые творят современная наука и техника.
   Существует, например, особая лампа, которую за ее свойства стоило бы назвать действительно волшебной лампой. Ею пользуются люди самых различных специальностей и профессий. Врачи при помощи этой лампы лечат раненых и больных, производят операции, убивают бактерии. Агрономам эта лампа позволяет повышать всхожесть семян, ускорять созревание урожая, металлургам плавить лучшие сорта стали, инструментальщикам закалять инструмент. В непроглядные ночи, пургу и туман лампа помогает указывать дорогу летчикам и морякам и позволяет определить их местонахождение. Геологи с помощью лампы узнают о запасах руды и металлов в земных недрах. Метеорологам она помогает предсказывать погоду и сообщает, что сейчас происходит в необъятных просторах стратосферы.
   Но все эти "чудеса" еще только "цветочки". Их творит эта лампа, как говорится, по совместительству, основная же область ее применения - радиотехника и связь. Если бы не эта лампа, радиоработники и связисты были бы совершенно безоружны. Радиосвязь и радиовещание, дальнее телефонирование, фототелеграфия, радиолокация, телевидение и многие другие области техники без этой лампы были бы совершенно невозможны.
   Не будь этой "волшебной" лампы, пришлось бы свернуть чуть ли не все современные виды техники связи, так как они были бы абсолютно бесполезны. Из всех средств связи остались бы действующими только простейшая телефония, телеграфирование да посыльные.
   Читатель, очевидно, уже догадывается, о какой лампе идет речь. Обычно ее называют электронной лампой. Распространены также названия, мало отражающие ее сущность,- радиолампа и катодная лампа.
   Роль электронной лампы в технике связи, в особенности в радиотехнике, невозможно переоценить - так она велика. Поэтому, прежде чем двигаться дальше в нашем знакомстве с радиотехникой, надо обязательно познакомиться с "сердцем" современной радиотехники - электронной лампой.

ЗАГАДОЧНЫЙ ТОК

   В девяностых годах прошлого столетия ученые столкнулись со странным явлением, которое долгое время не могли объяснить. Производя различные опыты по изучению особенностей электрической лампы, незадолго до этого изобретенной талантливым русским изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным, ученые обнаружили, что если внутри лампы поместить металлическую пластинку, то от нее к накаленной нити потечет электрический ток. Потечет в пустоте, так как для предохранения нити от перегорания воздух из лампы предварительно выкачали. Правда, ток был очень маленьким, его наличие обнаруживалось только очень чувствительными приборами. Но все же ток протекал. И никакими предположениями, что стекло лампы - плохой изолятор, или еще чем-нибудь в этом роде объяснить наличие тока не удавалось. Он обнаруживался во всех лампах, в том числе и изготовленных из самых лучших сортов стекла, обладающих высокими изоляционными свойствами.    Позднее в этом явлении был раскрыт ряд интересных подробностей.

   В 1895 году великий русский ученый А.С. Попов изобрел радио, а четыре года спустя его ближайшие сотрудники Троицкий и Рыбкин, работавшие под его непосредственным руководством, обнаружили возможность производить прием радиотелеграмм на телефонную трубку. Это резко увеличивало дальность связи, однако прием на телефон все же оставался капризным и неустойчивым. Чтобы сделать его более надежным, надо было отыскать какой-то безотказно работающий детектор, т. е. устройство с односторонним пропусканием тока. Вот тут-то и вспомнили о загадочном токе через пустоту между холодной пластинкой и накаленной нитью лампы. В качестве детектора при приеме радиосигналов приспособили именно то устройство, в котором когда-то наблюдали явление термоэлектронной эмиссии. По аналогии с клапанами, пропускающими жидкости или газы только в одном направлении, это устройство стало называться электрическим клапаном.
   Оно не устарело и поныне. Ряд современных ламп в сущности ничем не отличается от первого устройства, в котором наблюдался загадочный ток, или от развившихся из этого устройства электрических клапанов. Названия, правда, изменились, но принцип остался прежним. Раскаленную нить, излучающую электроны, теперь называют катодом; пластинку, притягивающую электроны,- анодом; лампу с катодом и анодом, т. е. лампу с двумя электродами, называют двухэлектродной лампой, или сокращенно диодом .

   Условия, в которых приходится работать электродам лампы - аноду и катоду, совершенно различны. Анод находится при относительно низкой температуре, и его задача состоит лишь в том, чтобы притягивать и собирать вылетающие из катода электроны. Тяжелее приходится нити накала, или катоду. Заметное излучение электронов из металлов начинается при температуре около 2200°Ц. Такую температуру могут выдерживать немногие металлы, поэтому в электронных лампах в качестве материала для нити чаще всего используют очень тугоплавкий металл вольфрам. При повышении температуры нити количество вылетающих из нее электронов резко возрастает, но в то же время и ускоряется ее разрушение за счет испарения частиц металла. Поэтому при эксплуатации электронных ламп приходится подбирать такую температуру нити, чтобы количество электронов было достаточным для нормальной работы лампы, и чтобы нить служила довольно долго, по крайней мере часов 500-1000.
   Но легко сказать "подобрать температуру нити". А как ее узнаешь? Ведь не влезешь внутрь лампы с термометром, чтобы повесить его на раскаленную нить. Да и термометров таких нет, чтобы измерить температуру в 2000° Ц. А тут нужно не только узнать, но и непрерывно следить за температурой нити, так как даже незначительный перекал ведет к быстрому перегоранию нити. Пришлось прибегнуть к косвенному способу.
   Температура нити, накаливаемой электрическим током, зависит от напряжения, которое к ней приложено. Большему напряжению соответствует и большая температура нити, и наоборот. Определить напряжение батареи накала не представляет никакого труда, это осуществляется при помощи простого прибора - вольтметра. Поддерживать напряжение неизменным также нетрудно, поэтому для всех выпускаемых промышленностью ламп указывается, какое напряжение следует подавать на нить лампы, чтобы накалить ее до нужной температуры. По напряжению, на которое рассчитаны нити лампы разделяются на несколько типов или серий. Одни лампы требуют напряжения накала в 2 вольта (такие лампы относятся к двухвольтовой серии), другие - 4 вольта (четырехвольтовая серия), третьи - 6,3 вольта и т. д.
   Расход энергии на накал нити необходим для работы, иначе нить будет холодной и не станет излучать электроны, но для процессов, происходящих в лампе, этот расход совершенно бесполезен, так как все полезные процессы в лампах совершаются за счет энергии дополнительной анодной батареи. Поэтому в ходе развития электронных ламп значительное внимание и усилия конструкторов и изобретателей направлялись на усовершенствование катода, на то, чтобы сделать его более экономичным, излучающим нужное количество электронов при меньшей затрате энергии. В результате были разработаны специальные методы обработки нитей ламп и покрытие их тонкими слоями металлов тория (лампа ГК-20 и др.), бария (лампы 2С2, 2А1, 2К2 и др.) или окисями металлов бария и стронция - оксидом (лампы 2Н1, 2Ж4, 6К7Б и др.).
   Если для нормальной работы чисто вольфрамовый катод требует температуры около 2200°Ц и дает при этом 6 миллиампер тока на каждый ватт мощности, затраченной на накал нити, то тарированный катод работает уже при температуре в 1600° и дает ток до 40 миллиампер на ватт, оксидный катод дает до 100, а бариевый даже до 120 миллиампер на ватт, хотя первый работает при температуре около 800°Ц, а второй - всего лишь около 600°Ц.

   Как бы ни был экономичен катод, все равно питание его от гальванических элементов или аккумуляторов получается сравнительно дорогим и требует постоянного наблюдения и ухода. Внимание конструкторов и изобретателей давно уже привлекал к себе дешевый и удобный источник энергии - электроосветительная сеть. Но попытки нагревать нити обычных электронных ламп током от электросети были мало удачны. Дело в том, что в большинстве осветительных сетей течет переменный ток частотой в 50 периодов. Поэтому тонкая нить лампы, нагреваемая таким током, то накаляется, то остывает 100 раз в секунду (не 50, а именно 100, так как для нити безразлично в какую сторону течет ток). За каждый полупериод нить накаляется, когда по ней протекает ток, а когда он уменьшается до нуля, чтобы изменить свое направление, нить несколько остывает. Соответственно этому и электроны вылетают из нити то в большем, то в меньшем количестве. Электронный поток непрерывно меняет свою величину, что в большинстве случаев ведет к нарушению нормальной, работы лампы.
   - Но, позвольте,- возразил советский ученый А. А. Чернышев,- для действия электронной лампы совсем не обязательно, чтобы именно по катоду проходил ток от источника накала, важно лишь, чтобы катод был нагрет до нужной температуры и излучал электроны, а от чего он нагрелся, от прохождения ли тока, от нагрева ли на печке, электроплитке, керосинке или еще на чем-нибудь, это совершенно безразлично. Керосинку в электронную лампу не поместишь, а вот электроплитку можно.
   В 1921 году А. А. Чернышев изготовил первый в мире подогревный катод, который подогревался от своего рода электроплитки. Сейчас лампы с подогревным катодом или, как их еще называют, с косвенным накалом, получили широкое распространение. В таких лампах катод представляет собой никелевую трубочку, внутри которой проходит "спиралька плитки" - накаливаемая нить, изолированная от катода фарфоровой трубочкой или особым изолирующим составом. На внешнюю поверхность никелевой трубочки наносится слой оксида, излучающий электроны. Катод получается довольно массивным, и, чтобы его разогреть и заставить излучать электроны, требуется затратить около минуты времени. Поэтому температура катода никак не может изменяться с изменением переменного питающего тока, и катод спокойно можно нагревать от осветительной сети, подобрав, конечно, посредством трансформатора необходимое "электроплитке" напряжение.
   Лампы с подогревным катодом имеют еще одно существенное преимущество - они обладают значительной механической прочностью и безотказно работают при сильной тряске и вибрациях.

   Основное назначение двухэлектродной лампы - превращать переменный электрический ток в ток одного направления, т. е. выпрямлять переменный ток. Применяющаяся для этой цели двухэлектродная лампа носит специальное название - кенотрон. Кроме выпрямления переменного тока, двухэлектродная лампа используется еще для детектирования радиосигналов, как это было при первом ее применении в качестве "электрических клапанов", т. е. в сущности тоже для выпрямления переменного тока, но только высокой частоты. Вот в основном и все виды ее использования. Даже в наши дни, кроме указанных случаев, получивших, правда, значительное распространение, применение двухэлектродной лампы носит единичный характер. Поэтому могло показаться, что электронная лампа достигла своего "совершеннолетия". Куда, казалось бы, ей дальше развиваться. Но в действительности это были только первые шаги электронной лампы, ее первые победы. Уже через два года после применения электрических клапанов, т. е. фактического изобретения двухэлектродной лампы, в пространство между катодом и анодом поместили еще один электрод в виде решетки или, вернее, сетки. В дальнейшем этот электрод так и стал называться сеткой, а лампа с тремя электродами- трехэлектродной лампой или триодом.

 

 

   Известно, что радиосвязь осуществляется при помощи электромагнитных волн и что эти волны образуются в окружающем пространстве ;в результате колебаний электрической энергии в открытом колебательном контуре. Кроме того, мы знаем, что колебания, возникшие в любом реальном контуре, постепенно затухают и в конце концов прекращаются так же, как и колебания струны, качания маятника и т.: п. Но почему тогда в стенных часах, пока имеется завод, маятник не останавливается? Почему он долгие часы, дни, недели качается с неубывающей амплитудой? Ответ на этот вопрос несложен: в часах имеется гиря или пружина, которая вращает храповое колесо, а оно, в свою очередь, регулярно при каждом колебании подталкивает маятник и не позволяет ему остановиться.
   Нечто подобное, очевидно, необходимо и для получения незатухающих электрических колебаний. Источником энергии в этом случае, т. е. своего рода пружиной или гирей, является анодная батарея, а храповым колесом - электронная лампа. Схема лампового генератора незатухающих колебаний состоит из колебательного контура, включенного между сеткой и катодом лампы, и анодной катушки, или катушки обратной связи, расположенной вблизи катушки сеточного контура. После включения источников питания схемы, по мере разогрева катода, в анодной цепи лампы, в частности в анодной катушке, появится электрический ток, и вокруг катушки возникнет магнитное поле. При своем возникновении оно будет пересекать витки сеточной катушки и наведет в ней некоторую электродвижущую силу, которая зарядит конденсатор, подключенный к концам катушки. Заряженный конденсатор в контуре подобен маятнику в часах, получившему толчок. Он начинает разряжаться через катушку, и в контуре возникнут затухающие колебания. Но контур включен между катодом и сеткой лампы, поэтому колебания, возникшие в контуре, создадут на сетке лампы переменное напряжение, которое будет управлять анодным током, и, следовательно, ток этот станет изменяться с частотой колебаний сеточного контура.
   Эти колебания анодного тока вызовут изменения магнитного поля анодной катушки, вследствие чего в катушке контура будет наводиться переменная электродвижущая сила, действующая в такт с имеющимися там собственными колебаниями. Потери энергии в контуре, происходящие при колебаниях, будут пополняться этой электродвижущей силой, наведенной анодной катушкой, и колебания в контуре станут незатухающими.

   Вспомним, какие условия надо соблюдать, качаясь на качелях, чтобы они не остановились (т. е. качались с незатухающими колебаниями), и определим аналогичные требования к нашему ламповому генератору незатухающих электрических колебаний.
   Первое условие - наши усилия по частоте должны совпадать с частотой собственных колебаний качелей. Только при выполнении этого условия мы сможем раскачиваться продолжительное время и качели при этом не будут останавливаться. В генераторе с электронной лампой это правило выполняется автоматически, так как "толчки", поступающие в контур из анодной катушки и поддерживающие в контуре незатухающие колебания, порождены собственными колебаниями контура. Но одного совпадения частот наших усилий и собственных колебаний качелей еще недостаточно.
   Второе необходимое условие - усилия должны быть направлены в "такт", а не "навстречу" качаниям. Можно производить усилия с частотой собственных колебаний качелей, но направлять их не на поддержание качаний, а наоборот, на их остановку. То же произойдет и в контуре, если электродвижущая сила, наводимая в нем катушкой обратной связи, будет направлена навстречу электродвижущей силе, возникающей в контуре в результате собственных колебаний. В таком случае наводимая электродвижущая сила уменьшает энергию собственных колебаний и ускоряет их затухание. Чтобы этого не произошло, надо правильно включить концы катушки обратной связи или, как еще говорят, дать в контур положительную, а не отрицательную обратную связь.
   Третье условие,- если наши усилия окажутся очень слабыми, а качели достаточно массивными и с большим трением, то может случиться, что мы не сумеем раскачать качели. Еще более резко это обстоятельство сказывается в генераторе электрических колебаний. Если слаба связь между катушками и мало энергии поступает из анодной цепи в сеточный контур, то в нем совсем могут не возникнуть незатухающие колебания. Для возникновения в генераторе колебаний необходим некоторый минимум обратной связи.
   Таким образом, условия работы лампового генератора незатухающих колебаний могут быть сведены к следующим:
   1. Частота "толчков", поступающих в контур, должна совпадать с частотой собственных колебаний контура.
   2. "Толчки" должны поступать в контур "в такт", а не "навстречу" колебаниям.
   3. "Толчки" должны быть достаточно сильными.

   Генератор незатухающих колебаний у нас теперь есть. Что же надо с ним сделать, чтобы превратить его в радиопередатчик? Из того, что мы уже знаем, ответ напрашивается сам собой - надо к контуру генератора присоединить излучающее устройство, или, иначе говоря, связать контур генератора с антенной. Тогда антенна, т. е. открытый колебательный контур, будет входить составной частью в контур генератора и излучать радиоволны.
   Ответ, вообще говоря, верен, и такие передатчики применялись на заре радиотехники, но... теперь так не делают. Одним из важнейших требований, предъявляемых к связи, является ее устойчивость и надежность. Если сказано, что связь должна осуществляться на такой-то волне, то вы должны поставить указатель шкалы передатчика именно на эту волну, сделать то же самое в приемнике, включить их питание, и связь должна быть установлена. Связь должна быть, говоря одним словом, "беспоисковой".
   Кроме того, волна радиостанции не должна изменяться в процессе работы, чтобы принимающему передачу не приходилось, рискуя что-либо пропустить, непрерывно подправлять настройку приемника, подстраиваться на "ползающую" волну передатчика. Формулируя коротко требование в этой области, можно сказать - связь должна быть "бесподстроечно'й".
   На первый взгляд казалось бы, что преодоление этих трудностей ничего особенного не представляет. Установили нужные индуктивность и емкость контура, которые определяют волну передатчика, и не изменяйте их, тогда и волна не будет меняться, и связь будет устойчивой.
   Но практически все это не получается так просто. Оказывается, частота генератора определяется не только индуктивностью катушки и емкостью конденсатора контура, но также и скрытыми индуктивностями и емкостями монтажных проводов, лампы и деталей генератора. А если контур генератора связан с антенной, то ее емкость и индуктивность также будут влиять на частоту генератора. Все эти емкости и индуктивности очень непостоянны, независимо от нашей воли и желания они изменяют свои значения от изменения температуры, влажности, воздушного давления, напряжения источников питания. Особенно непостоянны параметры антенны; они изменяются от натяжения проводов, от высоты их подвеса, от погоды и даже от раскачивания ветром.
   Чтобы генератор давал устойчивую, неизменную частоту, чтобы волна его не "уползала" и не срывала связь, надо уберечь генератор от каких бы то ни было внешних воздействий. Для этого генератор ограждают от окружающей среды сплошными металлическими экранами. Все детали его, а также монтаж делают возможно прочнее, чтобы в генераторе не происходило никаких изменений от механических ударов, тряски и вибраций. Но дело не только в механической прочности. Детали генератора под воздействием внешних условий не должны изменять и своих электрических характеристик. Чтобы уменьшить влияние этих внешних условий, генератор, а то и всю радиостанцию иногда помещают в герметически непроницаемые упаковки, внутрь которых еще кладут влагопоглощающие вещества. Особенно сильно действует на частоту генератора температура. Поэтому стремятся обеспечить работу генератора при неизменной температуре, для чего нередко помещают генератор в термостат, автоматически поддерживающий постоянную температуру.
   Но легко сказать "поддерживать неизменную температуру". А если передатчик мощный и его лампа, словно печка, выделяет массу тепла и нагревает все окружающие детали, как тут быть?
   Ответ может показаться странным - надо делать генератор возможно меньшей мощности, чтобы он выделял как можно меньше тепла.
   Ну, а если для перекрытия больших расстояний требуется мощный радиопередатчик?
   Современная радиотехника находит из этого положения такой выход. Генератор, который создает колебания, делают весьма небольшой мощности и стараются создать ему наиболее благоприятные условия, максимально изолируя его от внешних воздействий. Колебания, получаемые от этого генератора, усиливаются электронными лампами до нужной мощности. Генератор, создающий незатухающие колебания, обычно называют задающим генератором, а последующие лампы, усиливающие колебания задающего генератора, с соответствующими им деталями, называют каскадами усилителя мощности.
   В небольших передатчиках обычно делают один каскад усилителя мощности, в более крупных передатчиках - два-три каскада, а в радиовещательных станциях мощностью, например, 500 киловатт имеется шесть каскадов.

   Однако рассмотренные мероприятия не достигают цели полностью. Частота задающего генератора,поставленного даже в идеальные условия ,продолжает "уползать" ,хотя и в не больших пределах (порядка 0,01-0,03 процента).
   Как же тут быть?
   На помощь пришло замечательное свойство кристалла кварца. Если из кварца выточить тонкую пластинку и включить ее в схему лампового генератора, генератор будет давать строго постоянную частоту, зависящую от толщины кварцевой пластинки. Правда, частота колебаний кварцевой пластинки так же довольно сильно зависит от температуры, но если пластинку поставить в соответствующие благоприятные условия, например, поместить в термостат, то частота генератора приобретает высокое постоянство (с точностью до 0,0005 процента).
   Уж на что точны и постоянны хорошие часы, но и они не в состоянии конкурировать с постоянством кварцевого генератора. Больше того. Используя постоянство кварцевого генератора, удалось создать "радиочасы", позволившие сделать удивительные открытия. Например, выяснилось, что наша планета Земля "ходит" неточно, что продолжительность суток испытывает колебания, правда, небольшие, измеряемые десятимиллионными долями секунды, но для науки важен самый факт, а не его величина.
   Несмотря на свои достоинства, кварцевая стабилизация применяется не во всех передатчиках и радиостанциях. Причины этого следующие. Данная пластинка кварца может работать на какой-то одной, присущей ей частоте. Если передатчик должен работать не на одной волне, а на целом диапазоне волн, то одним кварцем, конечно, не обойтись, а обеспечить кварцами все волны передатчика практически невозможно. Поэтому, несмотря на большую привлекательность кварцевой стабилизации, в диапазонных передатчиках приходится в большинстве случаев обходиться без нее. Кроме того, непосредственная кварцевая стабилизация невозможна на волнах короче 30-50 метров, так как необходимые для этого очень тонкие кварцевые пластинки не выдерживают включения в генератор и разрушаются.

   Генератор, превращенный нами в радиопередатчик, теперь уже в состоянии излучать радиоволны, которые в соответствующем месте могут быть приняты. Но для осуществления связи недостаточно одной только передачи волн. Что толку от того, что мы примем посланную передатчиком волну и будем знать о ее присутствии в месте приема? - Как, что толку? А разве любая телеграфная связь не заключается в передаче комбинаций токовых и бестоковых посылок, т. е. как раз в передаче "присутствий" и "отсутствий" тока?
   Почему бы нам и с передатчика не посылать таких же посылок, только не тока, а электромагнитных волн. Они будут приняты радиоприемником, превращены в комбинации посылок тока, а последние, как в обычной телеграфии, записаны телеграфными приемниками. И, конечно, совсем необязательно применять для этой цели точки и тире телеграфной азбуки; можно посылать комбинации посылок радиоволн по любому коду, используя при этом любую телеграфную аппаратуру: СТ-35, многократный телеграфный аппарат и т. п.
   Для осуществления посылок радиоволн, соответствующих определенным кодовым комбинациям, в радиопередатчик нужно ввести устройство, управляющее его излучением. В общем случае это устройство называется манипулятором, а процесс управления излучением передатчика в соответствии с телеграфными посылками - манипуляцией. В случае ручной передачи точками и тире манипулятором будет телеграфный ключ. В других системах телеграфирования манипулятором будет служить реле, управляемое, в свою очередь, телеграфным передатчиком.

   В схеме радиопередатчика имеется множество мест, разрывая которые ключом или реле, можно прекращать излучение, однако имеются и такие места, которые по ряду соображений не могут быть разрываемы. Наиболее целесообразно производить манипуляцию в цепях управляющей или экранирующих сеток одного из каскадов усилителя мощности. При этом передатчик допускает большую скорость манипулирования, не приходится разрывать ключом цепи с большими токами и иметь дело с опасными для жизни высокими напряжениями.

   Если мы можем телеграфировать без проводов, посылая вместо посылок тока посылки электромагнитных волн, то почему бы не телефонировать без проводов, используя вместо тока, меняющего свою величину со звуковой частотой, те же электромагнитные волны? Взять да и заставить их изменять свою величину со звуковой частотой и тем самым переносить звуки.
   Такая идея оказалась вполне выполнимой, и в настоящее время телефонирование посредством радиоволн получило широкое распространение.
   Как же практически осуществить такое телефонирование?
   Самый простой способ - это включить в провод, идущий к антенне, микрофон и говорить в него. В такт с изменением звукового давления будет меняться сопротивление микрофона, следовательно, и величина тока, уходящего в антенну. А если изменяется амплитуда тока высокой частоты в антенне, то будет меняться и амплитуда волн, создаваемых этим током. Радиоволны, приходящие к приемным антеннам, будут изменять свою амплитуду соответственно звуковому давлению на мембрану микрофона.
   Процесс изменения амплитуды незатухающих колебаний радиопередатчика в соответствии со звуковой частотой называется модуляцией. Отсюда и устройство (в нашем примере - микрофон), осуществляющее модуляцию, называется модулятором, а получающиеся в результате модуляции колебания с изменяющейся амплитудой - модулированными колебаниями. Колебания же, вырабатываемые генератором и подвергающиеся модуляции, а в дальнейшем "переносящие" на себе звуковые колебания, называются несущими колебаниями, а частота, с которой они совершаются,- несущей частотой.
   Описанный простейший способ модуляции при помощи микрофона, включенного между антенной и передатчиком, оказался неудобным, экономически невыгодным, а порой и просто непригодным (например, в мощных передатчиках), поэтому для практического использования были разработаны более совершенные и практичные методы модуляции.

 

   Когда великий русский ученый Л. С. Полов изобрел радиотелеграф и радиоволны стали применяться для связи, среди иностранных ученых нашлись такте "оракулы", которые пытались утверждать, что радиоволны не смогут следовать за кривизной земли и поэтому радиосвязь на большие расстояния невозможна, а связь между противоположными концами земли - просто безрассудная фантазия..
   Однако через несколько лет после изобретения радио, когда были перекрыты расстояния во многие сотни и лаже тысячи километров, наука встала перед необъяснимым фактом.
   Предполагать, что волны достигают радиоприемника "по прямой" через толщу земли, было невозможно. Как-никак, земли все же проводник, поэтому радиоволны в земле очень быстро затухают. В то же время было в высшей степени сомнительно, чтобы волны могли как-то обогнуть выпуклость земли, отделяющую пункты, находящиеся на расстоянии тысяч километров. Каким же путем могли пройти волны? Это было загадкой для науки. Надо было придумывать какое-то объяснение. Поэтому ученые стали предлагать различные гипотезы (научные предположения).
   В 1902 году была высказана гипотеза, что в верхней части атмосферы существует проводящий электричество слой, который, как зеркало, отражает радиоволны. Радиоволны, посланные передатчиком под углом вверх, отражаются от этого слоя, возвращаются обратно на землю и, таким образом, преодолевают кривизну земли. Эта гипотеза показалась в то время чересчур смелой и поэтому первое время не получила признания у специалистов.
   Вскоре была выдвинута другая гипотеза, так называемая "теория поверхностных волн", которая была построена на предположении, что радиоволны распространяются по поверхности земли подобно тому, как телеграфные сигналы распространяются по проводам.
   Затем на помощь было привлечено известное в физике явление дифракции волн, т. с. способность волн огибать препятствия. На основании такого явления тоже была создана гипотеза о распространении радиоволн.
   Но все эти гипотезы не давали в руки инженеров инструмента для практической деятельности, для расчетов и проектирования. Жизнь требовала сознательного подхода к оборудованию линий радиосвязи. Надо было уметь определять, какой мощности передатчик поставить для перекрытия определенного расстояния, какой силы сигнал получится на таком-то расстоянии от передатчика такой-то мощности? Решение этих практических задач оказалось невероятно трудным.

   От чего может зависеть сила сигнала радиостанции? Здравый смысл подсказывает: от расстояния, от мощности передатчика, может быть, от высоты приемной и передающей антенн.
   Оказывается, это еще не все.
   Эксперименты и исследования показали, что сила сигнала зависит также от длины волны, от свойств почвы, над которой проходит волна. Поэтому перед наукой стала задача - найти зависимость силы сигнала в приемной антенне от мощности передатчика, расстояния между передатчиком и приемником, длины волны, высоты антенн и свойств почвы.
   На решение этой задачи многие выдающиеся радисты, физики и математики затратили немало лет. Они долгое время не могли найти не только общего решения, пригодного для всех встречающихся в радиосвязи случаев, но даже и какого-либо частного решения, пригодного для определенных, конкретных условий. Наконец, в 1923 году эта задача была решена. Выдающийся советский ученый Михаил Васильевич Шулейкин вывел формулу для расчета тока в приемной антенне в предположении, что радиоволны распространяются вдоль гладкой плоскости. Эта формула послужила отправным пунктом для последующего решения всей задачи в целом.
   В продажном капиталистическом мире формулу М. В. Шулейкина самым беззастенчивым образом присвоил голландский "ученый" Ван-дер-Поль, под именем которого эта формула и стала известна за границей.

   С 1920 года стало широко развиваться радиолюбительство. Радиолюбители хотели не только слушать, но и передавать. Они требовали выделить им какое-то место в общем спектре радиоволн. Волны от 200 метров и выше были заняты "серьезными" станциями, и поэтому радиолюбителям отвели короткие волны, короче 100 метров, якобы негодные для связи на сколько-нибудь большие расстояния.
   Каково же было удивление радиоинженеров и физиков, когда радиолюбители при помощи своих простеньких, маломощных, самодельных передатчиков на этих самых "негодных" волнах стали перекрывать расстояния в тысячи и десятки тысяч километров. Теория, да и прежний опыт говорили, что чем короче волны, тем быстрее они поглощаются и затухают; более короткие волны хуже огибают препятствия и кривизну земли, чем более длинные. И вдруг обнаружились невероятные вещи! Было над чем задуматься радиоспециалистам!

   Почему у радиолюбителей короткие волны при ничтожно малых мощностях перекрывают такие колоссальные расстояния? Ведь радиоволны распространяются над землей, и во всех встречных телах, в частности в самой почве, происходит потеря их энергии; и чем короче волны, тем сильнее теряется эта энергия. Может быть, короткие волны проходят где-нибудь над землей, "не касаясь" ее? Стали исследовать этот вопрос и обнаружили, что сила сигнала коротковолнового передатчика очень быстро уменьшается: в каких-нибудь 50-60 километрах сигнал совсем пропадает, и вдруг... на расстоянии примерно в 500 километров снова появляется. Создавалось впечатление, что короткие волны распространяются какими-то прыжками.
   Вот подходящее слово, именно прыжками! Короткие волны идут не только вдоль земли, где они очень быстро затухают, а отражаются от земли, "отпрыгивают", затем снова откуда-то отражаются и возвращаются на землю. Вспомним гипотезу об отражающем слое. Несомненно, авторы этой гипотезы были правы. Только почему же в атмосфере могут образовываться отражающие, а значит и электропроводящие слои?
   Ученые принялись за доскональное изучение верхних слоев атмосферы, происходящих там процессов и их влияния на распространение радиоволн. Работа подвигалась вперед очень медленно, и только в последние годы картина распространения радиоволн несколько прояснилась.

   Кроме видимого света, Солнце излучает значительное количество более длинных лучей -инфракрасных и более коротких лучей - ультрафиолетовых. Последние обладают большой энергией и очень активны. Именно они являются причиной загара человеческой кожи, убивают микроорганизмы, обесцвечивают краски. Под влиянием ультрафиолетовых лучей атомы различных веществ могут быть разбиты и из них выбиты один или несколько электронов, отчего положительный заряд ядра атома уже не будет уравновешиваться оставшимися электронами.
   Ультрафиолетовые лучи Солнца, попадая в атмосферу, разрушают атомы газов, из которых состоит воздух, и ионизируют их. Кроме электромагнитных волн (т. е. видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей), Солнце испускает также поток мельчайших частиц - электронов, протонов и т. п., летящих с колоссальными скоростями; сталкиваясь с атомами газов, эти частицы также превращают их в ионы.
   В очень высоких слоях атмосферы, где газы сильно разрежены, не может образовываться много ионов и свободных электронов. В слоях, расположенных ниже, условия ионизации улучшаются и число электронов и ионов возрастает. В еще более низких слоях ионизация снова падает, так как сюда почти не доходят ионизирующие лучи и частицы. Поэтому в атмосфере на определенной высоте должен был бы получаться слой ионизированного воздуха. Но так как степень ионизации зависит от состава газа (различные газы ионизируются по-разному), от его температуры, давления, а также вследствие различного действия причин, вызывающих ионизацию, в атмосфере получается не один, а несколько таких ионизированных слоев.
   Из них наиболее важными являются два слоя. Один из них, расположенный на высоте около 100 километров, называется слоем Е, а другой - на высоте около 200 километров и выше - называется слоем F. Вся же верхняя часть атмосферы, в которой бывает ионизация газов, называется ионосферой.
   Под влиянием солнечного излучения в ионосфере непрерывно образуются все новые и новые ионы и свободные электроны. Но в то же время, сталкиваясь друг с другом в своем хаотическом движении, часть этих ионов и электронов вновь соединяется в нейтральные атомы. В результате между этими процессами в конце концов наступает равновесие, и в слое устанавливается некоторая, в известной степени неизменная концентрация свободных электронов.
   Ночью, когда действие солнца и, следовательно, ионизация прекращаются, а воссоединение ионов и электронов продолжается, количество их уменьшается. Особенно быстро уменьшение происходит в нижних, более плотных слоях атмосферы, так как здесь ионы чаще встречаются со свободными электронами, и поэтому по ночам нижний ионизированный слой Е исчезает совершенно.
   Конечно, различные слои ионосферы не имеют резких, четко очерченных границ, плотность свободных электронов падает и возрастает постепенно. Кроме того, слои эти не остаются неподвижными и спокойными, а под влиянием различных причин опускаются, поднимаются, искривляются, колеблются. Каждый ионизированный слой подобен огромному волнующемуся океану с приливами днем и отливами ночью.
   Газы, насыщенные свободными ионами и электронами, приобретают способность проводить электрический ток, что оказывает сильное влияние на распространение радиоволн.

Добавить комментарий

Имя (обязательное)

E-Mail (обязательное)

Обновить

Отправить

Отменить