Страница 2 из 3
После всего этого правомерно было ожидать появления идей, направленных к практическому использованию открытых явлений. Так оно и оказалось.
Видный русский физик О. Д. Хвольсон в работе «Опыты Герца и их значение», напечатанной в журнале «Электричество» в 1890 г., писал: «Опыты Герца пока кабинетные; но что из них разовьется дальше, и не представляют ли они зародыш новых отделов электротехники, этого решить в настоящее время невозможно».
А редакция журнала к такому высказыванию ученого добавила: «Например, телеграфия без проводов наподобие оптической».
Английский ученый Вильям Крукс (1832–1919 гг.) в 1892 г., говоря о работах Лоджа в Англии и Герца в Германии, отмечал: «Здесь раскрывается поразительная возможность телеграфирования без проводов, телеграфных столбов, кабелей и всяких других дорогостоящих современных приспособлений».
Известный исследователь Никола Тесла (1856–1943 гг.) в докладе, прочитанном в 1893 г. в Национальной ассоциации электрического света в Сен-Луи, следующим образом выразился по поводу возможности радиотелеграфирования: «Я хочу сказать о передаче осмысленных сигналов, а может быть, даже и энергии, на любое расстояние совсем без помощи проводов. С каждым днем я все более убеждаюсь в практической осуществимости этого процесса, хотя я прекрасно знаю, что большинство ученых не верит в то, что подобные практические результаты могут быть быстро достигнуты; тем не менее, все считают, что работы последних лет могут стимулировать опыты в этом направлении. Мое убеждение установилось так прочно, что я рассматриваю этот проект передачи сигналов или энергии уже не просто как теоретическую возможность, а как серьезную задачу, которая ставится перед инженером-электриком и должна быть решена со дня на день» [3].
От этих идей, витавших тогда в воздухе, предстояло в самое ближайшее время перейти к конкретному решению назревшей задачи.
Решение задачи создания радиосвязи надо было начинать с поиска необходимых для этого технических средств.
На первых порах в качестве исходных элементов для создания передающей и приемной частей радиолинии могли быть использованы хорошо известные уже до этого осциллятор (генератор колебаний) и резонатор Герца. Для начала работ в области радиосвязи первый из них был более или менее приемлем: в нем имелась возможность путем изменения длины искрового промежутка управлять мощностью колебаний, изменять частоту их с помощью вариаций размеров вибраторов и осуществлять возбуждение и прекращение колебаний, применяя манипулятор, включенный в первичную обмотку катушки Румкорфа. Второй же прибор был приспособлен только для проведения лабораторных опытов. Он позволял судить о воздействии электромагнитного поля только путем наблюдения миниатюрной искры, проскакивающей в воздушном промежутке проволочного витка [4].
Таким образом, для решения задачи создания радиосвязи основное внимание изобретателей должно было направиться в первую очередь на разработку приемного устройства, на повышение его чувствительности для увеличения дальности передачи сигналов и на обеспечение неискаженного их воспроизведения, а также устойчивого функционирования всей схемы в целом.
Как же могли решаться в то время эти задачи?
Прежде всего, необходимо было обратиться к отысканию иного, во много раз более чувствительного реагента на электромагнитное поле, чем в резонаторе Герца.
В литературе, вышедшей до 1895 г., таких реагентов было описано несколько. Но часть работ, опубликованных достаточно давно (в 1835–1885 гг.), вероятно, не привлекла внимания тех, кто экспериментировал с волнами Герца. А некоторые другие методы, хотя и были описаны позже, но оказались в свое время трудно реализуемыми. Поэтому исторически получилось так, что большинство исследователей волн Герца в своих опытах обратились к использованию проводимости металлических порошков, меняющейся под действием электромагнитных волн.
Указанное явление было подробно описано в 1890 г. и 1894 г. Э. Бранли (1846– 1940 гг.). Популяризации этого метода особенно способствовало появление в печати доклада О. Лоджа (1851–1940 гг.) «Творение Герца», прочитанного в Британском королевском обществе 1 июня 1894 г. Таким образом, можно считать, что к концу 1894 г. в руках всех думавших над возможностью осуществления радиосвязи необходимый для этого чувствительный реагент был. Лодж назвал его когерером. Но в том виде, в каком этот прибор был им применен, регулярный прием радиосигналов оказывался невозможным. Надо было разработать включение когерера в схему так, чтобы он мог воспроизводить поступавшие в него сигналы без искажения и пропусков.
Когерер в наиболее простом оформлении, как известно, представлял собой стеклянную трубку с двумя противоположно размещенными электродами, между которыми находились металлические опилки. При воздействии на такой прибор высокочастотного электромагнитного поля или быстропеременного электрического тока проводимость прибора резко возрастала, но при устранении поля описываемое устройство в свое первоначальное состояние не возвращалось. Для того чтобы вернуть трубку с опилками в исходный режим, ее необходимо было встряхнуть. Зная это, Лодж использовал разные способы: постукивание, вибрации электрического звонка, помещенного на одной доске с трубкой, указывал на возможность применения для той же цели часового механизма и т. д. Но все эти воздействия были случайными, никак не согласованными с поступавшими на когерер сигналами от передатчика. Именно поэтому приемник Лоджа и не был пригоден для радиосвязи.
Поскольку генератор Герца, питаемый от катушки Румкорфа, работал прерывистыми колебаниями, то естественным выходом из создавшегося положения могло служить встряхивание когерера после каждой серии таких колебаний. По этому единственно правильному пути и должны были пойти все те, кто в то время искал способы создания системы радиосвязи. Но для того, чтобы прийти к этому неизбежному решению, от исследователя требовались большая научная прозорливость и инженерное мышление. Введение в схему приемника синхронного встряхивателя в то время оказалось решающим звеном в цепи всех мероприятий, относящихся к изобретению связи без проводов.
Другой важной частью задачи практического воплощения идеи радиосвязи являлась разработка устройств, наилучшим образом излучающих электромагнитную энергию в окружающее пространство и извлекающих ее оттуда. Отыскание наиболее совершенных конструкций таких посредников между электромагнитным полем и аппаратурой было важно для увеличения дальности действия связи без проводов в такой же мере, как и повышение чувствительности приемника.
Идеи использования открытых (разомкнутых) колебательных систем (проводов) для улучшения условий излучения и приема электромагнитных волн высказывались некоторыми исследователями еще до изобретения радиосвязи. Принципиально эти мысли могли оказать существенное влияние на выбор способов увеличения дальности действия средств связи в период их зарождения и дальнейшего совершенствования.
В частности, О. Лодж и Д. Говард в статье, опубликованной в 1889 г., писали, «что для дальних передач линейный осциллятор является наилучшим, – и поясняли: – грозовое облако и земля, соединенные громоотводом или линией пробоя, образуют линейный осциллятор; отсюда следует, что эффект излучения и индуцированные электрические колебания могут быть замечены на весьма значительном расстоянии от места вспышки молнии. Возбуждая этот осциллятор очень большой индукционной катушкой, мы констатировали исключительно сильные электрические колебания во всех частях здания, причем электрические искры можно было получить от любой водопроводной трубы или какого-нибудь другого длинного изолированного или неизолированного проводника, а также от больших газовых подвесок и водопроводных кранов в здании путем простого прикосновения к ним перочинным ножом или каким-либо другим острием.
Вблизи источника электрических возмущений везде легко можно было извлекать искры из проводников суставом пальца».