Изобретатель первого в мире радиоприемника (к 100-летию со дня изобретения А. С. Попова)

Ян Шнейберг

... и может собственных Платонов

и быстрых разумом Невтонов

российская земля рождать.

М. В. Ломоносов

Изобретение радиосвязи – одно из самых выдающихся достижений человеческой мысли и научно-технического прогресса. Потребность в совершенствовании средств связи, в частности установлении связи без проводов, особенно остро проявилась в конце XIX в., когда началось широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, связь, на транспорте (в первую очередь морском) и т. д.

История науки и техники подтверждает, что все выдающиеся открытия и изобретения были, во-первых, исторически обусловленными, во-вторых, результатом творческих усилий ученых и инженеров разных стран. Но лишь немногим из них удалось сделать эти открытия и изобретения достоянием практики и поставить их на службу человечеству. К ним относятся талантливый ученый и экспериментатор, профессор Александр Степанович Попов, создавший первый в мире практически пригодный радиоприемник, и итальянский изобретатель Гульельмо Маркони, сумевший при поддержке крупнейших британских промышленников и видных специалистов осуществить радиосвязь через океан на расстояние 3500 км.

Изобретение радиосвязи было бы невозможно без фундаментальных исследований электромагнитных волн Д. К. Максвелла и Г. Герца. В 1888 г. Герц создал вибратор и резонатор электромагнитных волн, подтвердив на практике теоретические выводы Максвелла.

Электромагнитные волны, полученные и экспериментально исследованные Герцем, стали называть «лучами Герца». От латинского radius – «луч» – произошло слово «радио», известное миллионам людей на нашей планете.

Создание первого в мире радиоприемника. Первая радиограмма

Как уже отмечалось (см. врезку «Нелегкий путь в науку»), до Попова никому не удалось автоматически восстановить чувствительность когерера. Но как автоматизировать работу когерера, чтобы приходящая электромагнитная волна сама же восстанавливала его чувствительность? Эта мысль не давала покоя Попову, и в начале 1895 г. ему удалось блестяще осуществить свою мечту. Он изготовил достаточно чувствительный и надежный когерер — стеклянную трубочку с платиновыми электродами, заполненную железными опилками. Затем сконструировал переносной прибор «для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», явившийся первым практически пригодным радиоприемником. Трубка с опилками подвешена между зажимами М и N. Над трубкой расположен электрический звонок, так чтобы его молоточек мог ударять по трубке. Ток от батареи (4–5 В) постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А и далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В, и по обмотке нижнего электромагнитного обратно к батарее. Сила этого тока недостаточна для притяжения якоря реле, но если на трубку воздействует электромагнитная волна, то ее сопротивление уменьшится в несколько тысяч раз, и ямкнется в точке С и включит через цепь СД звонковое реле. Якорь звонка притягивается, и молоточек ударяет по звонку. Но тогда размыкается электрическая цепь звонка (вот где проявился изобретательский талант А.С. Попова), молоточек опускается вниз, восстанавливая чувствительность когерера, и прибор снова готов к приему новой электромагнитной волны. Провода, идущие к когереру, свернуты в спираль, чтобы их индуктивность ослабляла влияние на когерер посторонних искровых разрядов.

Как позднее писал О. Лодж, «...Попов первый заставил сам сигнал вызывать обратное действие, и... этим нововведением мы обязаны Попову». Еще в начале 1895 г. Попов обнаружил действие прибора на расстоянии нескольких метров. Присоединив к когереру провод, он убедился в значительном увеличении дальности приема — она достигала 60 м. Так появилась первая приемная антенна, сыгравшая важную роль в развитии радиосвязи. При работе с прибором в саду Минного класса весной 1895 г. Попов обнаружил, что он реагирует не только на сигналы вибратора, но и на грозовые разряды. Тогда он изготовил еще один прибор с записью грозовых разрядов на бумажную ленту, назвав его «грозоотметчиком». Очевидно, что этот прибор отличался от лабораторных устройств Бранли и Лоджа, не предназначенных для технических нужд. Вскоре грозоотметчик был установлен в Лесном институте в Петербурге и чутко реагировал на появление грозовых разрядов на расстоянии до 30 км. Летом 1896 г. он демонстрировался на Всероссийской Нижегородской выставке, где А. С. Попову был присужден почетный диплом.

Но конечной целью Попова было использование прибора для передачи сообщений на расстояние без проводов. Впервые он публично продемонстрировал его 25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества в физической лаборатории Петербургского университета. Этот день в нашей стране ежегодно отмечается как День радио.

Первое печатное сообщение о докладе и работах А. С. Попова было помещено в газете «Кронштадтский вестник» 12 мая 1895 г. В январе следующего года Попов, выступая на собрании морских офицеров в Кронштадте, указал на возможность телеграфирования без проводов для связи между военно-морскими кораблями. Сообщение вызвало огромный интерес, но Попову было рекомендовано не разглашать своего открытия. Подробная статья о результатах опытов Попова была опубликована в январе 1896 г. в «Журнале физико-химического общества». В конце статьи Александр Степанович выражал надежду, что «... прибор при дальнейшем усовершенствовании его (имелось в виду создание источника электрических колебаний достаточной энергии. – Прим. авт.) может быть применен для передачи сигналов на расстояние». (Курсив авт.) Очевидно, что здесь впервые говорится о создании первого технического средства для беспроводной связи. Попов неоднократно демонстрировал прибор во время своих выступлений, сообщения об этом были опубликованы в пяти русских печатных изданиях и получили высокую оценку специалистов.ского физико-химического общества» рассылался в крупнейшие зарубежные научные общества и университеты. К сожалению, Попов не интересовался коммерческой стороной дела и заявку на изобретение и получение патента не подавал.

24 марта 1896 г. Попов, включив в цепь реле приемника аппарат Морзе, передал первую в мире радиограмму с записью на телеграфную ленту. Это произошло на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества. Приемная установка размещалась в физическом кабинете Петербургского университета, а отправительная станция — в здании химической лаборатории на расстоянии 250 м. Знаки азбуки Морзе, передаваемые помощником Попова П. Н. Рыбкиным, «были ясно слышны», а председатель РФХО профессор Ф. Ф. Петрушевский записывал их мелом на доске. Вскоре все присутствовавшие увидели два слова – Heinrich Herz, а Александру Степановичу была устроена овация.

К сожалению, Попов не имел необходимых средств для развертывания исследований в области совершенствования радиосвязи. Свои многочисленные научные работы он сочетал с педагогической и общественной деятельностью, был вынужден подрабатывать даже во время летнего отпуска. Почти десятилетие (с 1889 по 1898 г.) он заведовал электрической станцией на Нижегородской ярмарке. Кроме того, активно занимался общественной деятельностью.

«Гогландская победа» А. С. Попова

Попову неоднократно приходилось сталкиваться с косностью и консерватизмом высшего морского начальства. Несмотря на то что многие офицеры-моряки интересовались работами Попова и стремились их использовать на флоте, среди чиновников морского министерства находились люди, которые не верили в способности отечественных ученых и не выделяли необходимых средств для экспериментов. Отечественная электро- и радиопромышленность находились в руках европейских, в частности немецких фирм.

Однако, несмотря на трудности, А. С. Попов продолжал испытания своих приборов на кораблях Балтийского флота, в этом ему помогала специальная комиссия морских офицеров. Поповым было установлено влияние на дальность связи не только мощности источника радиоволн и высоты передающей антенны, но и оснастки металлических частей кораблей. Весной 1897 г. им была установлена надежная радиосвязь на расстоянии 5 км между крейсером «Африка» и транспортным кораблем «Европа». В том же году он сделал очень важное открытие: если между двумя кораблями проходил другой корабль, то радиосвязь временно прекращалась. Попов правильно объяснил это явление отражением электромагнитных волн проходящим судном. Как известно, это открытие лежало в основе радиолокации.

Летом 1899 г. Попов обнаружил, что при присоединении телефонной трубки к когереру передаваемые сигналы четко слышны даже при увеличении дальности связи (до 28 км). Он получил привилегию на новый тип «... телефонного приемника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе», а также патенты на это открытие в Англиемники такого типа начали изготавливать французская фирма «Дюкрете» и Кронштадтская мастерская беспроволочного телеграфа. В 1897 г. Попов писал: «...вопрос о телеграфировании между судами эскадры можно считать решенным».

Осенью 1899 г. Попов впервые использовал радиосвязь для спасения корабля и людей. При переходе из Кронштадта в Либаву броненосец Балтийского флота «Генерал-адмирал Апраксин» во время жестокого шторма наскочил на подводные камни возле острова Гогланд в Финском заливе и из-за полученных пробоин должен был зазимовать вблизи пустынного острова. Судну грозила неминуемая гибель во время весеннего ледохода.

Специальная комиссия Морского министерства подтвердила, что спасение броненосца возможно лишь при условии надежной связи между местом аварии и Петербургом. Но до ближайшего города на Финском побережье было более 40 км, по подсчетам, прокладка подводного кабеля связи обошлась бы в огромную сумму — около 2000 руб. И вот тогда в министерстве вспомнили об изобретении А. С. Попова! Была создана специальная «Экспедиция по устройству телеграфа без проводников», а Попов и Рыбкин были назначены техническими руководителями работ. Выяснилось, что устройство двух радиостанций будет стоить в 20 (!) раз дешевле, чем прокладка кабеля связи. Впервые нужно было осуществить радиосвязь на большое расстояние через покрытый льдом залив и лесные массивы по берегам. Кроме того, из-за необходимости срочной связи пришлось воспользоваться старой аппаратурой. Но Попов верил, что докажет невиданные преимущества радиосвязи.

Несмотря на непогоду и сильные морозы, 3 февраля 1900 г. была установлена надежная радиосвязь, станции работали до начала навигации, когда снятый с камней броненосец отбыл в Кронштадт. За время работы радиостанции обменялись 400 радиограммами. Неожиданный случай еще раз убедительно доказал возможности радиосвязи: во время работ по спасению броненосца оторвало в море льдину с 50 рыбаками, и после получения радиограммы из морского штаба в море отправился ледокол «Ермак», спасший жизнь морякам. Европейские специалисты очень высоко оценили работы Попова, так как до него никто не осуществлял столь длительной радиосвязи на большое расстояние. «Гогландской победой» стали называть новое мировое достижение Попова, и чиновники-адмиралы были вынуждены признать значение радиосвязи для флота. В апреле 1900 г. был издан приказ «ввести беспроволочный телеграф на боевых судах флота». В Кронштадте было создано первое в России предприятие по изготовлению радиостанций, в Минном классе и Минной школе начали готовить радиоспециалистов.

Но отечественная радиопромышленность только зарождалась, и корабли Балтийского флота приходилось оснащать зарубежной радиоаппаратурой. Особенно остро это проявилось во время русско-японской войны.

В 1901 г. Александр Степанович был назначен заведующим кафедрой физики Петербургского электротехнического института в звании ординарного профессора и, естественно, уже не мог активно заниматься научными исследоститута, представляя А. С. Попова в министерство, подчеркивал, что он является не только талантливым преподавателем и экспериментатором, но и «...снискал себе огромную известность в России и за границей своим изобретением способа беспроволочного телеграфирования». В сентябре 1905 г. Попов стал первым избранным директором Электротехнического института, на его плечи легла огромная ответственность по руководству большим коллективом.

Напряженный и непосильный труд не мог не сказаться на здоровье Александра Степановича, и 13 января 1906 г. после бурного разговора с министром внутренних дел, он скоропостижно скончался от кровоизлияния в мозг. Талантливому ученому и изобретателю не исполнилось и 47 лет! Как много он еще мог сделать, осуществляя свои мечты...

Некрологи о безвременной кончине А. С. Попова были помещены во многих столичных и провинциальных газетах и журналах. В них отмечалось, что «Россия понесла тяжелую утрату, лишившись ученого, приумножившего ее славу». Для увековечения памяти А. С. Попова Русское техническое общество, почетным членом которого он был с 1901 г., учредило «Премию имени изобретателя беспроволочного телеграфа», которая выдавалась «за лучшие оригинальные исследования и изобретения по электричеству и его применениям, произведенные в России и изложенные на русском языке». О государственной субсидии не могло быть и речи, необходимую сумму предполагалось собрать «по подписке среди почитателей заслуг Александра Степановича».

Мировое признание успехов радиосвязи

В создании первых дальних линий радиосвязи и развитии радиопромышленности немалая заслуга принадлежит итальянскому изобретателю Г. Маркони (1874–1937). Маркони родился в Болонье, в юношеские годы прослушал в Болонском университете курс лекций об электромагнитных волнах у известного итальянского физика А. Риги, создателя одного из вибраторов электромагнитных волн. Сообщения об опытах Маркони с электромагнитными волнами появились в зарубежной печати летом 1896 г., однако никаких подробностей об устройстве его приборов не указывалось. В 1896 г. Маркони уехал в Англию, где сумел заинтересовать своими идеями о беспроводной связи британские Почтовое и Телеграфное ведомства. Крупные британские промышленники оказали Маркони финансовую поддержку, и в 1897 г. он организовал акционерное общество «Маркони и КО», добившееся заметных успехов в развитии систем дальней беспроводной связи. В июне 1896 г. Маркони подал в Британское патентное ведомство заявку на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов на расстоянии и в аппаратуре для этого», а в июле 1897 г. получил патент.

Обращает на себя внимание тот факт, что Маркони не приписывает себе изобретения, а говорит об «усовершенствовании» аппаратуры для передачи электрических сигналов на расстоянии (Курсив авт.).

И только после получения патента были описаны приборы Маркони и принцип их действия.

Достаточно лишь взглянуть на схемы радиоприе, чтобы убедиться в их удивительном сходстве. Как писал известный специалист в области истории радиотехники В. М. Родионов, «за исключением второстепенных деталей аппаратура Маркони по схеме и принципу действия была полностью аналогична приборам для беспроводной связи, которую разработал А. С. Попов за 14 месяцев до этого» (Курсив авт.). Об этом же писал сам Попов в 1897 г. в петербургской газете «Новое время»: «... в июне 1897 г. были опубликованы результаты опытов Маркони и подробности приборов. При этом оказалось, что приемник Маркони по своим частям одинаков с моим прибором, построенным в 1895 г.»

С 1897 г. в ряде стран Европы начались интенсивные исследования в области радиосвязи. Были созданы новые радиотехнические фирмы и компании «Телефункен» в Германии, «Дюкрете» во Франции. В России в 1900 г. было открыто небольшое производство радиоаппаратуры в Кронштадтской мастерской. Важное событие в установлении дальней радиосвязи произошло в 1901 г., когда инженеры компании «Маркони» под его руководством впервые создали мощный радиопередатчик и осуществили радиосвязь через Атлантический океан на расстоянии около 3500 км. Таким образом, благодаря целому ряду творческих технических решений многих специалистов была успешно решена проблема радиосвязи между континентами, ранее казавшаяся фантастической. Имя Маркони стало широко известно, и в 1909 г. он был удостоен Нобелевской премии.

Как уже отмечалось, в решении сложнейших научно-технических проблем всегда принимали участие ученые и инженеры разных стран, и каждый