Статьи об учёном


На подступах к изобретению радио

Изобретение радио было подготовлено развитием науки и техники XIX в. Идея использования “электрических волн” для создания беспроволочной связи буквально висела в воздухе. Публикация Г.Герца 1897 г., где он сообщал об экспериментальном получении предсказанных М.Фарадеем и теоретически обоснованных Д.Максвеллом электрических волн, дала новый импульс практическому решению этой проблемы. Одни ученые сосредоточили поиски на использовании явления индукции, другие – на явлении распространения электромагнитных волн в пространстве.

  • 1886 г. – журнал “Электричество” сообщил об изобретении Т.-А.Эдисоном способа беспроволочной связи путем индукции [1, с. 71].
  • 1888 г. – профессор Петербургского университета И.И.Боргман, применив катушку Румкорфа для преобразования напряжения, добился распространения электричества через воздух на расстояние до 19 м [1, с. 72].
  • 1892 г. – английский физик и химик В.Крукс в научном журнале опубликовал статью, в которой предсказал возможность использования электромагнитных волн для телеграфирования без проводов путем направленного излучения и настройки на определенную длину волны.

О возможности использования волн Герца для передачи сигналов писали и многие другие, однако практическое воплощение научных идей продвигалось медленно. Если вибратор Герца, в основе работы которого лежал искровой разряд вторичной обмотки индукционной катушки, мог служить достаточно мощным излучателем электромагнитных волн, то резонатор Герца – виток провода с воздушным зазором – в качестве приемника был несовершенным и годился только для лабораторных целей.

Первым в поисках эффективного индикатора электромагнитных волн успеха добился французский физик Э.Бранли. Проводя опыты с электричеством, он заметил, что при искровом разряде сопротивление тонкого слоя металлических опилок, насыпанных на стеклянную пластинку, резко падает. Используя это явление, Э.Бранли создал лабораторный прибор, который назвал радиокондуктором. Радиокондуктор позволял по отклонению стрелки гальванометра в его цепи радиокондуктора судить о приходе электромагнитной волны, но при этом терял чувствительность. Для ее восстановления радиокондуктор надо было встряхнуть [1, с. 75].

Исследованиями электромагнитных волн в той или иной мере занимались Н.Тесла, Д.Минчин, О.Лодж, А.Риги, Ф.Браун, А.Слаби, А.Г.Столетов, Н.Г.Егоров и, конечно, А.С.Попов (начиная с 1889 г.). Некоторые из них ставили перед собой задачу создания приемного устройства беспроволочной связи. Н.Тесла работал над передачей и осмысленных сигналов, и энергии – на любое расстояние; А.Риги существенно усовершенствовал вибратор Герца [2, с. 232].

Передатчик А.С.Попова, 1895 г.Важнейший шаг в этой области удалось сделать английскому физику О.Лоджу, о чем он рассказал в своей лекции памяти Г.Герца в 1894 г. Лодж заметил, что два расположенных достаточно близко друг к другу шарика при проскакивании между ними искры сближались на такое расстояние, что между ними мог проходить достаточный для действия электрического звонка ток. Лодж объяснил это явление тем, что под влиянием электрической искры происходит когезия (сцепление) шариков. Вскоре он создал прибор, напоминающий радиокондуктор Э.Бранли и представляющий собой стеклянную трубочку, наполненную металлическими опилками. Этот прибор Лодж назвал когерером. Он размещал когерер на одной доске со звонком. При работе звонка доска начинала вибрировать, когерер встряхивался, и его чувствительность к приходу следующего сигнала восстанавливалась. Однако сам О.Лодж сознавал несовершенство этой своей конструкции. Он писал: “Возможно, что электрический звонок, расположенный так близко к трубочке когерера, не представляет собой наилучший способ восстановления чувствительности когерера”. Тем не менее доклад Лоджа произвел заметное впечатление на ученых, в том числе и на А.С.Попова. Русский ученый стал искать более эффективный способ восстановления чувствительности когерера.

На одной из своих лекций, повторяя опыты Герца, А.С.Попов в 1889 г. сказал: “Человеческий организм не имеет такого органа чувств, которое замечало бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил бы человеку электромагнитные чувства, то его можно было бы применить в передаче слов на расстояние с использованием электромагнитных волн”. Эти слова свидетельствуют о том, что с 1889 г. он размышлял над практическим применением электромагнитных волн с целью создания системы беспроволочной связи – для развивающегося военно-морского флота России. Этому способствовала и его преподавательская деятельность в минном офицерском классе Балтийского флота в Кронштадте.

Изобретение А.С.Поповым системы телеграфии без проводов

Схема приемника А.С.Попова, май 1895 г.В 1893 г. в Чикаго открылась Всемирная выставка. Морской технический комитет направил А.С.Попова на эту выставку как специалиста по применению электричества. На выставке в Чикаго Попов ознакомился с лучшими образцами электрических машин, изучил преподавание электротехники в Нью-Йорке и Сан-Франциско, ознакомился с работой электростанции на Ниагаре. Но больше всего внимание русского профессора привлекли американские работы по использованию электрического тока.

Еще до поездки в Чикаго А.С.Попов в течение зимы 1892–1893 гг. создал достаточно мощный передатчик для разрабатываемой им системы телеграфии без проводов для Военно-морского флота России. Передатчик был создан на основе вибратора Герца, с индукционной катушкой, искровым разрядником в сосуде с маслом и с антенной в виде двух квадратных металлических листов стороной 40 см.

В качестве чувствительного к радиоизлучению элемента Попов предложил когерер Бранли–Лоджа. Но в отличие от Лоджа он применил звонок не как пассивный встряхиватель когерера, а как активный элемент схемы приемника: молоточек, ударяя по чашке звонка, фиксировал прием сигнала, а при обратном ходе встряхивал когерер, обеспечивая этим готовность системы принять следующий сигнал.

Система телеграфии без проводов была неоднократно проверена весной 1895 г. в саду минного офицерского класса – дальность радиосвязи составляла 30–40 сажен, т.е. 60–80 м. Только после этого А.С.Попов доложил о своем изобретении на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) 25 апреля (7 мая) 1895 г.

Разрядоотметчик (грозоотметчик) А.С.Попова На этом заседании он осуществил первый в мире сеанс радиосвязи с передачей и приемом длинных и коротких сигналов – элементов азбуки Морзе – и их фиксацией звонком приемника. Он отметил, что приемник с антенной в виде вертикального провода длиной 2,5 м “отвечал” на открытом воздухе колебаниям, произведенным большим герцевым вибратором, на расстоянии 30 сажен (64 м). Свой доклад А.С.Попов закончил словами: “В заключение могу выразить надежду, что мой прибор <...> может быть применен к передаче сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией” [3, с. 70].

В протоколе заседания РФХО (см. “Журнал РФХО”, 1895, № 8) содержится описание приемника, по словам И.В.Бренева, “позволяющее любому электротехнику вопроизвести его без труда” [4]. Первое печатное сообщение об изобретении А.С.Попова появилось через пять дней после его доклада в газете “Кронштадтский вестник” от 7 мая 1895 г. [5]. Существо своего изобретения А.С.Попов изложил в подробной статье, написанной в декабре 1895 г. и опубликованной в январском номере “Журнала РФХО” (1896 г.), имевшего международную рассылку, а также в журналах “Электричество” (1896, № 13–14) и “Метеорологический вестник” (1896, № 3). Рефераты статьи публиковались в различных иностранных журналах [3, с. 70]. В первой статье А.С.Попов подчеркнул, что ее содержание “было предметом сообщения в апрельском собрании Физического отделения” и что добавлены только результаты испытаний его прибора как грозоотметчика в Лесном институте в июле-августе 1895 г.


Первый в мире радиоприемник, который А.С.Попов демонстрировал
на заседании физического отделения РФХО 25 апреля (7 мая) 1895 г.

Позже А.С.Попов дополнительно защитил свой приоритет в изобретении радио в статье, опубликованной журналом “The Electrician” (декабрь, 1897 г.).


Собственноручный эскиз А.С.Попова приемного устройства,
который он демонстрировал во время доклада 12 (24) марта 1896 г.

Схема приемника А.С.Попова показана ниже. Трубочка когерера AB подвешивалась горизонтально между зажимами М и N на легкой часовой пружинке, которая для большей упругости была согнута с одного конца зигзагом и закреплена в точке M; звонок располагался так, чтобы молоточек мог делать легкие удары по середине трубочки когерера, на которую во избежание поломки надевалось резиновое кольцо. Трубочка и звонок укреплялись на одной вертикальной доске. Сигнал, будучи принятым, автоматически восстанавливал способность когерера принимать следующий сигнал информации.

Для обеспечения приема даже слабых сигналов в схему приемника было введено чувствительное телеграфное реле.


Объявление в “Кронштадтском вестнике” № 7 от 17 января 1896 г.

Реле с источником питания (4–5 В) могло размещаться где угодно. В цепи батарейки постоянно протекал ток: от электрода P к платиновой пластинке А когерера, далее, через металлический порошок в трубке, – к другой платиновой пластинке В когерера и по обмотке реле обратно к электроду Q батарейки. Сила этого тока была недостаточной, чтобы притянуть якорь реле, но когда под воздействием электромагнитного сигнала сопротивление порошка мгновенно уменьшалось в результате спекания, ток настолько увеличивался, что якорь притягивался. В этот момент участок цепи от батарейки к звонку, разомкнутый ранее в точке C, замыкался, якорь электромагнита притягивался, и связанный с ним молоточек бил по чашке звонка. Однако тотчас же цепь электромагнита разрывалась в точке D, и при обратном ходе молоточек стучал по трубочке когерера, опять уменьшая проводимость цепи, и реле размыкало цепь звонка. После этого система готова была принимать следующий сигнал, и так до окончания приема всей информации.

Приемная установка А.С.Попова с телеграфным аппаратом Морзе (1896 г.)То, что приемник А.С.Попова предназначался для создаваемой им системы телеграфии без проводов, четко сказано в его статье: “На одиночные колебания приемник отвечает коротким звонком; непрерывно действующие разряды спирали [передатчика. – И.М.] отзываются на приемнике довольно частыми, через приблизительно равные промежутки времени следующими короткими звонками” [3, с. 65]. Так передавались точки и тире азбуки Морзе.

При установке в марте 1896 г. на выходе приемника аппарата Морзе точки и тире четко фиксировались на телеграфной ленте.

В своей статье 1896 г. Попов также отметил, что его приемник системы телеграфии без проводов может быть использован и как “грозоотметчик”. Сразу же после исторического доклада, в июне 1895 г. он создал прибор метеорологического назначения, названный метеорологами разрядоотметчиком А.С.Попова, а позже – грозоотметчиком Попова. Но это было второе, отдельное изобретение на основе обсуждаемой схемы. В новом приборе на выходе вместо аппарата Морзе был установлен прибор братьев Ришар для автоматической записи грозовых разрядов на ленте самописца. Свой грозоотметчик А.С.Попов установил на метеорологической станции Лесного института для накопления данных о частоте и силе грозовых разрядов, являющихся помехами радиоприему.

Для увеличения дальности радиосвязи до приемлемого с практической точки зрения значения А.С.Попову потребовался год. Он усовершенствовал свой передатчик: увеличил его мощность, установил на выходе, как и на приемнике, вертикальную штыревую антенну, а также аппарат Морзе для фиксации сигналов на телеграфной ленте.


А.С.Попов демонстрирует прием первой в мире радиограммы “Генрих Герц”
12 (24) марта 1896 г. (Из книги Коваленко, Стрелова “У истоков радиосвязи”. С.-Пб., 1997)

С усовершенствованной системой телеграфии без проводов А.С.Попов выступил на заседании физического отделения РФХО 12 (24) марта 1896 г. На этот раз он осуществил передачу и прием первой в мире радиограммы с текстом “Генрих Герц” на расстоянии радиосвязи 250 м. Телеграфная лента с этим текстом долго хранилась у участника этого заседания проф. В.К.Лебединского, пока не погибла с его библиотекой в Риге в ходе Первой мировой войны.

Доклад А.С.Попова 12 (24) марта 1896 г. стал дополнительным подтверждением его приоритета в изобретении радио, т.к. был сделан до получения патента Г.Маркони.

Существо этого доклада не было раскрыто в протоколе заседания РФХО, т.к. работы держались в тайне в связи с разработкой новой системы телеграфии без проводов для развивающегося Военно-морского флота России. В протоколе было сказано только следующее: “А.С.Попов показывает приборы для лекционных целей” [3, с. 72] (подробнее см. статью Е.Г.Кьяндской-Поповой, И.Д.Морозова “К вопросу о первой в мире радиограмме А.С.Попова”, опубликованной в “Физике” № 12/01).


Диплом РТО о присуждении А.С.Попову премии имени Государя Наследника Цесаревича
за изобретение системы телеграфии без проводов, 30 ноября 1898 г.

Аппаратура А.С.Попова с 1897 г. стала применяться сначала на Балтийском флоте, а с 1898 г. – на Черноморском. 2 марта 1899 г. в докладе вице-адмирала И.М.Дикова управляющему Морским министерством адмиралу П.П.Тыртову о применении системы радиосвязи А.С.Попова на Черноморском флоте было сказано: “Во время шторма 3 сентября беспроволочный телеграф А.С.Попова был единственным средством сообщения между кораблями и действовал совершенно беспрепятственно, достигая дальности связи до 30 морских миль [более 50 км. – И.М.] [6, с. 11].

В 1899 г. А.С.Попов совместно с П.Н.Рыбкиным и Д.С.Троицким впервые опробовали радиосвязь с использованием воздушного шара, а в мае 1899 г. провели испытания системы радиосвязи между кронштадтскими фортами. Во время последних испытаний они обнаружили на радиоприемнике “детекторный эффект” когерера, позволяющий принимать информацию “на слух” на телефонные наушники. А.С.Попов в это время был в служебной командировке за границей, но, получив телеграмму, сейчас же прибыл и высоко оценил открытый “детекторный эффект”. Проведя тщательные исследования, он разработал три варианта когереров для приема телеграфных сигналов на головные телефоны (“на слух”), позволявших значительно увеличить дальность радиосвязи, и создал схему специального телефонного приемника. На это изобретение он подал патентную заявку, указав в ней, что приемник создан на основе “детекторного эффекта” когерера, открытого П.Н.Рыбкиным и Д.С.Троицким.

А.С.Попову была выдана российская привилегия на телефонный приемник, имеющая международное признание, за № 6066 от 30 ноября 1901 г. Это было третье изобретение А.С.Попова, запатентованное также в Англии и Франции (в 1900 г.).


Первая в мире практическая линия радиосвязи А.С.Попова между островами Кутсало и Гогланд
(телефонный приемник А.С.Попова, на который получена российская привилегия, а также французский и английский патенты (верхний левый снимок; радиостанция на о. Гогланд (левый нижний снимок))

Осенью 1899 г. броненосец “Генерал-адмирал Апраксин” из-за навигационной ошибки капитана сел на камни у острова Гогланд в Финском заливе. Гогланд телеграфной связи с материком не имел. Весенний ледоход мог сдвинуть броненосец с места и тем вызвать еще большее его разрушение, а может быть, и привести к гибели. Необходимо было принять срочные меры по снятию броненосца с камней. Для этого нужна была телеграфная связь с материком. Прокладка кабеля в зимнее время стоила дорого. Было решено связь с островом установить с использованием системы телеграфии без проводов А.С.Попова. Одну радиостанцию решили установить на расположенном вблизи берега острове Кутсало, имевшего с ним связь через телеграфную контору на Котке, которая, в свою очередь, была связана телеграфной линией с Петербургом.

 Золотая медаль, присужденная А.С.Попову на Всемирной выставке в Париже  1900 г. за приборы системы телеграфии без проводовВторую радиостанцию решили установить на острове Гогланд, вблизи броненосца, потерпевшего аварию. Это была первая в мире практическая радиолиния дальностью связи 47 км. Зимой 1900 г., в суровых условиях было закончено строительство обеих радиостанций, оснащенных аппаратурой радиосвязи А.С.Попова Эту радиолинию часто называют радиолинией “Гогланд–Котка”. Интересно отметить, что первой на этой линии была радиограмма из Главного морского штаба
(С.-Петербург) на ледокол “Ермак”, стоявший рядом с броненосцем, с приказанием следовать в море для спасения пятидесяти рыбаков, оказавшихся в открытом море на льдине. Эта первая в мире радиограмма по спасению людей вошла в историю радиосвязи. Ледокол “Ермак” выполнил приказ, и рыбаки были спасены. Радиолиния продолжала успешно работать до апреля 1900 г., до завершения работ по снятию броненосца с камней.

А.С.Попов о работе этой радиолинии сделал доклад на IV Международном электротехническом конгрессе в Париже, проходившем в августе 1900 г. В докладе было сказано: “В продолжение 84 дней был произведен обмен 440 официальными радиограммами. Наиболее длинная была в 108 слов – та, которая была передана с объявлением новости, что броненосец спасен... Я полагаю, эта служба была первой, в которой телеграфия без проводов могла таким образом послужить регулярно и с успехом” [4, с. 108].

Газета “The North American” со статьей американского предпринимателя д-ра ГорингаРадиолиния “Гогланд–Котка” обслуживала не только ведомства Морского министерства, но и частных лиц. Таким образом, можно сказать, что она была первой постоянно действующей радиолинией, положившей начало гражданскому использованию радиосвязи. Именно с ее помощью получала информацию о работах по спасению броненосца отечественная и мировая печать.

Морской научно-технический комитет (МНТК) 7 марта 1900 г. направил доклад управляющему Морским министерством о необходимости постановки на вооружение кораблей средств радиосвязи, а также подготовки личного состава флота к работе на аппаратуре радиосвязи под руководством А.С.Попова. Командующий Балтийским флотом адмирал С.О.Макаров, опекавший работы А.С.Попова на флоте, ходатайствовал о награждении изобретателя за создание системы телеграфии без проводов для Военно-морского флота России. В итоге Попов получил вознаграждение в сумме 33 000 рублей, а его ассистент П.Н.Рыбкин – 1000 рублей.

С.О.Макаров первым направил изобретателю благодарственное письмо следующего содержания: “Милостивый государь Александр Степанович! С удовольствием спешу уведомить Вас о последовавшем высочайшем соизволении на выдачу Вам 33 000 рублей в вознаграждение за Ваши непрерывные труды по созданию и применению телеграфирования без проводов на судах флота и от души поздравляю. Прошу принять уверения в совершенном почтении и преданности. С.Макаров”.

Американский предприниматель д-р Горинг в 1901 г. посетил А.С.Попова в Кронштадте. В ответ на просьбу гостя А.С.Попов дал ему схему своего приемника своей системы телеграфии без проводов с описанием, а также фотографии приемника, грозоотметчика и свою собственную.


Письмо адмирала С.О.Макарова А.С.Попову с поздравлением в связи с награждением

Д-р Горинг на основе этих документов создал свой вариант системы телеграфии без проводов дальностью радиосвязи 260 миль (около 500 км) и вскоре прислал Попову благодарственное письмо: “Мой дорогой профессор! Я передал свою статью о Вашем изобретении. Она скоро будет опубликована... Мы немедленно будем добиваться, чтобы Ваши приоритетные требования как истинного изобретателя первого беспроволочного телеграфа были установлены перед всем миром... А претензии Маркони будем показывать миру как подражание творческому ходу мыслей изобретательской гениальности профессора А.С.Попова”. (Письмо хранится в мемориальном музее-квартире А.С.Попова в С.-Петербурге.)

Статья д-ра Горинга была опубликована в американской газете “The North American” в сентябре 1901 г., и экземпляр газеты был выслан А.С.Попову. Кроме текста об изобретении в ней поместили и полученные Горингом фотографии – радиоприемник 1896 г., грозоотметчик 1895 г., а также портрет самого А.С.Попова.

Главный хранитель Центрального музея связи им. А.С.Попова в С.-Петербурге В.К.Марченков в журнале “Электросвязь” на основе архивных документов и макетов обосновал перечень изобретений А.С.Попова:

– система телеграфии без про- водов, система радиосвязи,май 1895 г.;
– прибор метеорологического назначения “разрядоотметчик А.С.Попова – грозоотметчик”, июнь 1895 г.;
– телефонный радиоприемник, ноябрь 1899 г.;
– самовосстанавливающийся телефонный когерер, январь 1900 г.;
– искровая радиотелефонная система (совместно с доцентом С.Я.Лившицем), январь 1903 г. [7].

А.С.Попов вошел в историю науки и техники как талантливый ученый, неутомимый исследователь, вдумчивый конструктор, уважаемый педагог – профессор, талантливый организатор научных исследований. Больше двадцати лет он занимался исследованиями и конструированием в одной важнейшей области – беспроволочной телеграфии как средства управления силами флота и армии, а также в гражданских целях, подготовил плеяду учеников. Он не стремился к материальной выгоде и отдал свои изобретения на благо человечества.

Ведущая роль А.С.Попова в изобретении радио была высоко оценена решением Совета Министров – Правительства Российской Федерации от 11 мая 1993 г. за № 434 “О подготовке и проведении 100-летнего юбилея изобретения радио”. В постановлении отмечается ведущее значение этого события для современной цивилизации и приоритет русского ученого, профессора А.С.Попова.

Эта юбилейная дата была включена ЮНЕСКО в календарь памятных дат и событий. Под эгидой ЮНЕСКО 5–7 мая 1995 г. в Москве состоялась Международная юбилейная конференция, посвященная 100-летию изобретения радио.

Проф. И.Д.Морозов, НИИ ЦС ВМФ, г. С.-Петербург "Что изобрел А.С.Попов, и на что получил патент Г.Маркони"



Интернет-сайт
Создатель Радио-А.С.Попов
http://ur4nww.qrz.ru/popov