Начало нашей эры Наверное, настоящий студент ТУСУРа не нуждается в объяснении причин того, почему именно 7 мая весь наш университет «сходит с ума». «Радио, Попов, ур-ра!» - кроме этих слов толком ничего и не слышно.

С историей появления этого праздника большинство из вас знакомить не нужно. Но мы (вернее, профессор Сергей Всеволодович Мелихов, заведующий кафедрой средств радиосвязи, который любезно предоставил нам свой материал) все-таки попробуем.

Современная беспроводная связь использует электромагнитные волны. Открытию электромагнитных волн предшествовало обнаружение в 1831 году электромагнитной индукции английским физиком Майклом Фарадеем (1791-1867). В 1921 году Фарадей узнает об опытах датчанина Ханса Кристиана Эрстеда (1777-1851) и француза Андре Мари Ампера (1775- 1836) по отклонению магнитной стрелки вблизи провода с постоянным током. Уже через несколько месяцев Фарадей доказывает существование вокруг проводника кольцевых магнитных силовых линий, то есть фактически формулирует «правило буравчика». Результаты опытов убедили Фарадея в существовании неизвестного тогда вида материи - электромагнитных волн. Однако доказать это при жизни он не смог. Волновая теория без доказательства не могла быть воспринята научным миром, поскольку в то время господствовала теория «дальнодействия», согласно которой тела действуют друг на друга мгновенно на любом расстоянии. Поэтому Фарадей схитрил: в 1832 году он сдал на хранение в архив Королевского общества запечатанное письмо, в котором сообщалось, что оно написано с целью закрепления даты открытия в случае его экспериментального подтверждения. Этот конверт был вскрыт лишь 106 лет спустя, в 1938 году. Интуитивные мысли, изложенные в письме, поражают своим пророчеством. Предсказания Фарадея перекликаются с идеями электромагнитной теории, разработанной много позднее английским физиком Джеймсом Кларком Максвеллом (1831-1879) и подтвержденной опытами немецкого физика Генриха Рудольфа Герца (1857-1894).

Открытие электромагнитной индукции положило начало опытам по беспроволочному телеграфированию. В его основе были провода, натянутые параллельно друг другу. Токи, генерируемые в проводе передатчика, вызывали индукционные токи в проводе приемника. Используя этот принцип, английский инженер Вилкинс в 1849 году передал сигналы на несколько сот метров, американец Трубридж в 1880 году телеграфировал на расстояние 1600 м, англичанин Прис в начале 90-х годов 19 века добился передачи телеграфных сигналов на 5,5 км.

Начало нашей эры В 1885 году американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847- 1931) сконструировал, а в 1891 году запатентовал «прибор для передачи без проводов сигналов азбуки Морзе». Передатчик Эдисона состоял из индуктивно связанных катушек, одна из которых была соединена с телеграфным ключом, вторая - с поднятым над землей металлическим листом. На приемной стороне такой же лист соединялся с телеграфным аппаратом Морзе. Такими приемо-передатчиками Эдисон установил связь между движущимся поездом и железнодорожными станциями. Интересно, что когда Гульельмо Маркони (1874 1937) стал распространять свои приемно-передающие устройства в Америке, ему пришлось выкупить патент у Эдисона.

Были еще попытки создания беспроволочных телеграфов, но их изобретатели не владели теорией электромагнитных волн. Революция в развитии беспроволочной связи произошла после работ Максвелла.

В 1855 году Максвелл опубликовал работу «О силовых линиях Фарадея», в которой в математическом виде выразил идеи своего предшественника. По теории Максвелла «…в каждой точке пространства существуют две силы: электрическая и магнитная, величина каждой из них зависит от положения точки в пространстве и от времени...». То есть в своих рассуждениях Максвелл исходил из предположения о существовании электромагнитных волн.

В 1864 году появилась работа Максвелла «Динамическая теория электромагнитного поля», в которой была дана строгая математическая формулировка теории электромагнитного поля. Это доказывало существование электромагнитных волн.

Теория Максвелла об электромагнитных волнах получила подтверждение в остроумно поставленных, многочисленных и трудоемких опытах, которые были проведены Герцем в 1886- 1888 годах.

Наиболее удачный передающий вибратор Герца состоит из двух одинаковых проводников, расположенных продольно, с шариками на концах.

В качестве приемника Герц использовал кольцо с разрывом и разрядными шариками на концах разрыва. Расстояние между шариками было очень маленьким - несколько десятых долей миллиметра. В момент передачи между разрядными шариками приемника возникала очень слабая искра, которую можно было увидеть только в темноте.

Герцу удалось измерить длины электромагнитных волн, доказать наличие их отражения, преломления, дифракции, интерференции и поляризации. После этого Герц стал одним из самых популярных ученых, а электромагнитные волны стали называть «лучами Герца». Опыты Герца были многократно повторены и усовершенствованы другими исследователями.

В начале 90-х годов 19 века французским физиком Э. Бранли (1844- 1940) и английским физиком Оливером Лоджем (1851-1940) независимо друг от друга обнаружили, что индикатором электромагнитных волн может быть металлический порошок. Металлическим порошком наполовину заполнялась горизонтальная стеклянная трубочка с двумя электродами по концам. Если порошок встряхнуть, то его сопротивление электрическому току большое. Под действием электромагнитных волн, которые организовывались рядом с трубочкой при помощи вибратора-разрядника Герца, сопротивление порошка резко уменьшалось из-за «склеивания» («спекания») его частиц. Для восстановления исходного большого сопротивления порошок требовалось стряхнуть вновь.

Бранли не оценил своих наблюдений и сообщил об этом лишь с целью предохранить других исследователей порошков от досадных промахов.

Мысль использовать стеклянную трубочку с металлическим порошком для регистрации электромагнитных волн пришла в голову Оливеру Лоджу. Он, по сути дела, использовал трубку Бранли, но назвал ее «когерером» - «сцеплятелем». Заслугой Лоджа было то, что он привлек когерер к исследованию лучей Герца.

Лодж был в одном шаге от изобретения радио! Однако он исследовал физические процессы, связь на расстоянии его не привлекала, он считал эту идею бредовой.

Статья Лоджа в английском журнале «Электрик» была получена русским физиком Александром Степановичем Поповым (1859-1906) осенью 1894 года. Едва узнав о когерере, Попов сразу же начал исследования по усовершенствованию когерера с целью увеличения чувствительности и использованию в практическом устройстве, которое могло бы применяться для сигнализации на расстоянии. Он пробует множество порошков самого различного состава и помола, пока не останавливается на одном - «феррум пульвератум». Этот порошок обеспечивал хорошую чувствительность к «лучам Герца». Попов анализирует многие конструкции когерера и выбирает наилучшую - стеклянная трубка толщиной в палец, внутри, на стенках две платиновые палочки, концы которых выведены наружу. Это была, как теперь говорят, схема «обратной связи», которую можно назвать первой радиосхемой. Так, из несовершенных приборов родилось настоящее радио, хотя, по современным понятиям, и весьма примитивное.

Позже гальванометр был заменен Поповым электромагнитным реле со звонком, а стрелка - молоточком, подсоединенным к якорю реле, и схема приемника практически приобрела вид, столь впоследствии распространенный. Короткие и длинные сигналы, а также их комбинации вполне могли быть использованы для сигнализации на расстоянии.

Поиски Поповым наибольшей дальности приема привели его и к первой антенне - к вертикальному медному стержню, включенному в схему приемника.

Все описанные усовершенствования способствовали невиданному по тем временам увеличению дальности приема лучей Герца - примерно до 80 метров. Впервые работа приемника была публично продемонстрирована Поповым на заседании Русского физико-химического общества (РФХО) 7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года. Этот день мы отмечаем как День радио.

В марте 1896 года Попов делает второй доклад на заседании РФХО и демонстрирует передачу сообщения на приемник, в котором звонок был заменен на телеграфный аппарат Морзе. Принятая депеша содержала всего два слова: «Генрих Герц». С этой короткой радиограммы фактически и началось телеграфирование без проводов.

В июне 1896 года итальянец Гульельмо Маркони подает в Великобритании заявку на «усовершенствование в передаче электрических импульсов и сигналов в аппаратуре для этого», патент на которую с описанием предложенного устройства был выдан ему 2 июля 1897 года.

До 2 июля 1897 года Попов не мог ничего знать о принципах, использованных Маркони. А когда узнал, поразился, насколько совпали две схемы: схема Маркони и схема Попова. Тот же когерер. То же устройство для встряхивания когерера - молоточек, работающий от реле. Та же схема обратной связи: сам сигнал «встряхивает» когерер, делая его пригодным для принятия следующего импульса. Та же антенна.

Скорее всего, это доказательство единого пути развития науки. Но в принципе, Маркони вполне мог знать или слышать о трудах Попова. Попов внимательно следит за успехами Маркони, хотя всегда напоминает о том, что аппаратура Маркони является копией его собственной, изобретенной на год раньше. Специальные комиссии, Бранли и Лодж, электротехнические конгрессы полностью признали приоритет Попова. Не признали его Англия, Италия и сам Маркони. Несмотря ни на что, Попов всегда относился к Маркони и его деятельности доброжелательно.

В 1897 году за счет улучшения передающей и приемной антенн и увеличения мощности передатчика Попов достиг дальности связи 5 км, а в 1899 году - 45 км, используя детекторный приемник на кристаллическом диоде, который сконструировал сам. Оснащение такими приемниками военных кораблей России позволило успешно провести работы по снятию с камней броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» в 1900 году.

12 июля 1902 года итальянский корабль «Карло Альберто» бросил якорь вблизи суровых бастионов Кронштадта. На борту корабля находился и Маркони со своей аппаратурой - с ее помощью он мог принимать сигналы, идущие из Англии, на расстоянии 1600 морских миль. Через несколько дней на борт корабля поднялся болезненного вида рыжебородый человек - он казался гораздо старше своих 43 лет. Это был Александр Степанович Попов. Двадцативосьмилетний цветущий Гульельмо Маркони был рад этому визиту гораздо больше, чем посещению его радиорубки за несколько дней до этого русским императором. Попов был приветлив, с интересом осмотрел радиорубку, тепло простился. Добрые чувства к Маркони Попов сохранял всю жизнь.

Здоровье Попова становилось все хуже и хуже. 13 января 1906 года, после бурного объяснения с министром внутренних дел, последовало роковое кровоизлияние в мозг. Всего за четыре дня до смерти он был избран председателем РФХО - высшая честь, которой мог удостоиться изобретатель радио Александр Степанович Попов. Изобретения Попова, явившиеся логическим техническим завершением трудов Фарадея, Максвелла, Герца, открыли перед миром невиданные возможности в области беспроводной связи.

Маркони пережил Попова на 31 год. Его большие способности и невероятная энергия в немалой степени способствовали тому, что вся западная радиотехника не может быть представлена без Маркони и продукции его фирмы. Он первым ввел резонансный прием одновременно работающих радиостанций на одну антенну. Первым построил радиопередатчики и радиоприемники современного типа. Более 700 пассажиров несчастного «Титаника» были спасены благодаря приемно-передающим аппаратам Маркони. Нобелевский лауреат 1909 года Гульельмо Маркони умер в 1937 году в Риме, окруженный почетом и вниманием, увенчанный лаврами академий и университетов.

Автор: Заведующий кафедрой средств радиосвязи,профессор С.В.Мелихов