ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИО

Схема первого приёмника с когерером

Один из самых известных примеров спора о научно-техническом приоритете является вековой спор между Россией и остальным миром по поводу изобретения радио. Надо сказать, что радио – первое техническое средство, пригодное для беспроволочной связи, родилось в итоге многочисленных исследований учёных и инженеров. И каждый из них внёс вклад в общий процесс развития  идей, связанных с осуществлением беспроволочной телеграфии.

Эксперименты Фарадея, открытие им электромагнитной индукции, введение понятия магнитных кривых и выдвижение гипотезы о конечной скорости передачи в пространстве сил электрических и магнитных полей¹ имели фундаментальное значение для создания системы технических средств, предназначенных для передачи информации. Однако в первой половине XIX в. ещё не сформировалось достаточно ясного представления об электромагнитном поле и механизме его распространения. Эта ясность появилась после публикации работ Максвелла. С начала 1880-х годов появляются технические предложения по созданию устройств индукционного типа, с помощью которых возможно было бы осуществления беспроводной связи. Одна из первых попыток такого рода была сделана американским учёным А. Долбиром в 1882 г. В его устройстве применялся прототип высокочастотного генератора, питаемый от батареи постоянного тока через микрофон, и антенна в виде длинного провода, вокруг которого создавалось поле индукции. В случае замены микрофона на телеграфный ключ дальность связи достигала 20 км.

Высокочастотный генератор Герца с вибратором и резонатором.

Важнейшим этапом в развитии радио стали работы немецкого учёного Герца. В них сочетается глубокое обоснование реальности теоретически открытых  Максвеллом электромагнитных волн и построение оригинальных приборов – вибраторов и резонатора, т. е. первого генератора высокочастотного поля и его индикатора².

Простейшая схема трансформатора Тесла

Разряд трансформатора Тесла

И всё же после публикации работ Герца для создания приборов радиосвязи не хватало ясных представлений о возможности применения электромагнитных волн для беспроволочной телеграфии и надёжного радиоприёмника. Пожалуй наибольший вклад в распространение представлений о возможности практического применения электромагнитных волн для связи внёс сербский учёный Тесла. Он предложил резонанс трансформатор и антенну, однако не создал радиоприёмника. Отсутствие приёмника сигналов в начале 90-х годов XIX в. было последним звеном на пути к изобретению радио. Начались опыты по созданию чувствительного к сигналам устройства – когерера.

Александр Степанович Попов

Первое сообщение о "разрядоотметчике Попова". 

Грозоотметчик Попова

Приёмник сконструировал русский исследователь Александр Попов. Он объединил когерер, антенну и звонок в единый регистратор сигнала. Прибор был продемонстрирован 25апреля (7мая) 1895 г.³ на заседании Русского физико-химического общества. Правда, многие исследователи считают, что прибор Попова был предназначен лишь для фиксирования атмосферных разрядов. Вероятно, лишь в 1898 г. помощник Попова в Кронштадтской гавани поставил эксперимент, в ходе которого была передана первая радиограмма⁴.

Гульельмо Маркони

Приёмник Маркони с когерером.

Приборы аналогичные приборам Попова были созданы итальянским инженером Гульельмо Маркони, получившим на них английский патент 2 июля 1897 г. Прибор Маркони мог принимать искусственное излучение – т. е. радиосообщения. Маркони попробовал использовать вибратор Герца как передатчик и когерер Бранли в качестве приёмника. С помощью этих устройств и электрического звонка Маркони удалось передать сигнал. К середине 1895 г. инженер включил в цепь телеграфный ключ и создал более чувствительный прибор (заземлив вибратор и присоединив один из его концов к металлической пластине, расположенной высоко над землёй, т. е. сделал простейшую антенну). Ему удалось передать сигнал на расстояние 1,5 мили (2,4135км). Итальянское правительство не проявило интереса к изобретению Маркони, поэтому он поехал в Англию, где и составил первую патентную заявку на изобретение в области радиотелеграфии. Маркони удалось передать сообщение на 9 миль (14.484096 км) через Бристольский залив. Затем счёт пошёл на десятки и сотни миль.

Во Франции, Германии, США, России Маркони было отказано в патентовании со ссылкой на приоритет Попова. Заслуги итальянца в последующем увеличении дальности передачи сигналов, освоении промышленного производства радиоаппаратуры, а также последующем её совершенствовании бесспорны. Массовый выпуск радиоаппаратуры «Маркони» привёл к тому, что в Европе даже сами радиоволны стали называть «лучами Маркони». Он закончил свою жизнь состоятельным человеком, маркизом и сенатором. В 1909 году итальянец получил Нобелевскую премию в области физики. Интересно, что сами изобретатели – Попов и Маркони – никогда не пытались чётко установить, кто же из них является изобретателем радио.

ИСТОЧНИК: ВЕЛИЧАЙШИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ МИРА

¹Гипотеза о конечной скорости передачи в пространстве сил электрических и магнитных полей - Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году. Максвелл проанализировал все известные к тому времени законы электродинамики и сделал попытку применить их к изменяющимся во времени электрическому и магнитному полям. Он обратил внимание на ассиметрию взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.

Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытой Фарадеем в 1831 г.:

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты. Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса: Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Скорость c распространения электромагнитных волн в вакууме является одной из фундаментальных физических постоянных. Вывод Максвелла о конечной скорости распространения электромагнитных волн находился в противоречии с принятой в то время теорией дальнодействия, в которой скорость распространения электрического и магнитного полей принималась бесконечно большой. Поэтому теорию Максвелла называют теорией близкодействия. В электромагнитной волне происходят взаимные превращения электрического и магнитного полей. Эти процессы идут одновременно, и электрическое и магнитное поля выступают как равноправные «партнеры». Поэтому объемные плотности электрической и магнитной энергии равны друг другу: wэ = wм.

²Такой прибор называется вибратором Герца. Середина разрезается и подсоединяется к высокочастотному трансформатору. Между концами проводов, на которых закрепляются маленькие шаровые кондукторы, проскакивает электрическая искра, которая и является источником электромагнитной волны. Волна распространяется так, что вектор напряженности электрического поля колеблется в плоскости, в которой расположен проводник.

Если параллельно излучателю расположить такой же проводник (антенну), то заряды в нем придут в колебательное движение и между кондуктора проскакивают слабые искры.

Герц обнаружил электромагнитные волны на опыте и измерил их скорость, которая совпала с рассчитанной Максвеллом  и равнойс=3^.10⁸м/с.

³В России 7 мая отмечается как День Радио.

⁴ А. С. Попов соединил свой прибор с пишущей катушкой братьев Ришар и таким образом получил прибор для регистрации электромагнитных колебаний в атмосфере; узнав после заседания РФХО об этой модификации от своего ассистента Г. А. Любославского, ученика Александра Степановича, основатель физической кафедры Лесного института Д. А. Лачинов первым установил «грозоотметчик» (или «разрядоотметчик» — такие названия прибору первым дал именно он) на своей метеостанции, где и были получены первые регистрации электрических разрядов атмосферы. Однако, когда в печати появились первые сведения об изобретении радиотелеграфа Маркони (продемонстрировал передачу радиограмм на 3 км 2 сентября 1896) — А. С. Попов начал делать утверждения, что приоритет в радиотелеграфировании принадлежит ему, и что его прибор идентичен прибору Маркони. Тем не менее 19 (31) октября 1897 года Попов говорил в докладе в электротехническом институте: «Здесь собран прибор для телеграфирования. Связной телеграммы мы не сумели послать, потому что у нас не было практики, все детали приборов нужно ещё разработать». 18 декабря 1897 года Попов передал с помощью телеграфного аппарата, присоединённого к прибору, слова: «Генрих Герц». Приёмник размещался в физической лаборатории Петербургского университета, а передатчик — в здании химической лаборатории на расстоянии 250 м. В литературе, тем не менее, утверждается, что этот опыт был произведён 24 марта 1896 года (то есть до заявки Маркони). В протоколе этого заседания сказано лишь: «… 8. А. С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца…».^[10]

Однако заметка о проведении 25 апреля 1895 года во время доклада на собрании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербургском университете опыта по передаче радиосигналов на расстояние без проводов с полным описанием самого опыта была опубликована в газете «Кронштадтский вестник» от 30.04.1895 (подлинный приёмник и заметку из «Кронштадтского вестника» можно увидеть в ЦМС имени А. С. Попова в Санкт-Петербурге).

С 1897 года Попов проводил опыты по радиотелеграфированию на кораблях Балтийского флота. Летом 1899 года, когда Попов был в Швейцарии, его ассистенты — П. Н. Рыбкин, Д. С. Троицкий и А. А. Петровский — при проведении работ между двумя кронштадтскими фортами случайно обнаружили, что когерер при уровне сигнала, недостаточном для его возбуждения, преобразует амплитудно-модулированный высокочастотный сигнал в низкочастотный, так что его сигналы становится возможным принимать на слух. При известии об этом, Попов модифицировал свой приёмник, поставив вместо чувствительного реле телефонные трубки, и летом 1901 года получил русскую привилегию № 6066, группа XI, с приоритетом 14 (26) июля 1899 года на новый (линейно-амплитудный) тип «телеграфного приёмника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе».

После этого фирмой Дюкрете, уже выпускавшей в 1898 году приёмники его конструкции, был налажен выпуск телефонных приёмников. Среди первых кораблей, оборудованных радиотелеграфом Попова, был ледокол «Ермак».