У истоков изобретения радио

В 2015 году исполнилось 120 лет со дня возникновения самого быстрого и в большинстве случаев не знающего расстояний средства обще-

н ия между людьми – радио. Начав с выполнения этой весьма важной, но все же ограниченной функции в человеческом обществе и значительно развив ее впоследствии, радиотехника в наше время превратилась в широчайшую техническую отрасль – радиоэлектронику, глубоко проникающую во многие другие области практической деятельности человека и ставшую средством познания мира.

Наиболее близко к изобретению радио были работы знаменитого во всем мире немецкого физика-экспериментатора Генриха Герца, открывшего в 1886 году «волны Герца». Так называли тогда радиоволны. В пособии также излагаются основные идеи, приборы и имена исследователей,

способствующих появлению радиосвязи. Радио возникло из практической электротехники, или научных исследований по электромагнетизму, поэтому подробно рассматриваются результаты исследований физиков и электриков XVIII и XIX веков, являющиеся так или иначе предшественниками изобретения радио, определяющие научные и технические возможности появления и осуществления великого изобретения.

Предназначается студентам радиотехнических специальностей как учебное пособие к дисциплинам «Введение в специальность», «История и методология науки и техники», выпускникам радиотехнического факультета для «освежения» памяти о нашем знаменитом земляке А. С. Попове – изобретателе радио.

Пособие может быть полезным при профориентационной работе среди школьников и абитуриентов.

Автор крайне благодарен А. В. Аминеву за помощь в подборке материала и подготовке его к публикации и О. А. Гусеву за редактирование учебного пособия.

С незапамятных времен человечество в своей практической коллективной деятельности стремилось использовать различные средства связи

( способы передачи информации) между отдельными людьми или их группами. Первоначально эти средства основывались на применении таких физических явлений, как свет и звук, превращаемых в условные знаки, воспринимаемые нашими органами чувств – зрением и слухом. По мере развития техники к числу подобных физических посредников прибавилось электричество. Применение его для связи происходило вначале путем использования распространения электрического тока по металлическим проводам или через проводящую почву, далее – на основе электростатической или электромагнитной индукции, позже – по способу трансформации электрической энергии в световую (электросветовая сигнализация) и, наконец, при помощи электромагнитных колебаний. «Быстрота, с которой распространяются свет, электричество, гальванизм и магнетизм, представлялись всегда как средства, чтобы передавать известия, которые бы требовалось сообщить с возможной поспешностью», – сказал в начале XIX столетия русский ученый П. Л. Шиллинг. Но что касается реализации указанной идеи, то это оказалось не столь уж легким делом, как могло показаться вначале. Даже для создания первых электромагнитных проводных телеграфов потребовалось несколько десятков лет от первоначальных попыток подобного рода, не говоря уже о беспроводных электрических способах связи [1].

Решающим шагом, на долгие годы определившим весь дальнейший прогресс проводной электротелеграфии, а затем и радиотелеграфии, была разработка в 1828 г. упомянутым выше П. Л. Шиллингом первого телеграфного кода, впоследствии, в 1858 г., превращенного в так называемый «кабельный код», и появление в 1844 г. кода Морзе, позже, в 1854 г., положенного в основу кода Европейского телеграфного союза. Наличие кодов было большим достижением человеческой мысли, исключавшим при создании радиосвязи необходимость поисков рациональных способов использования посылок электрической энергии для передачи информации по одному каналу.

Но не только в этом заключалось воздействие проводной связи на радиосвязь.

Развитие проводной телеграфии повлияло на оформление техники связи без проводов и в другом отношении. Широкое использование в проводной телеграфии задолго до появления радио таких устройств, как реле, мультипликаторы, а также применение записи сигналов на ленту направляли мысль изобретателя на использование всего этого в схемах для приема и воспроизведения, передаваемых без проводов электрических посылок и тем самым существенно облегчали создание индикаторных элементов будущих радиоприемников.

Проводная электросвязь, возникшая намного раньше радиосвязи, не могла удовлетворить многим потребностям людей в способах их быстрого общения между собой. Ее основные ограничения: необходимость сооружения дорогостоящих линий (наземных, подземных или подводных) и невозможность

применения в движении – остаются неизменными и поныне. В связи с этим еще до изобретения радио делались попытки найти электрические способы связи на расстоянии без металлических проводов. Явление проводимости почвы и воды с этой целью пытались использовать: в 1838 г. К. Штейнгейль (1801– 1870 гг.), в 1842 г. С. Морзе (1791–1872 гг.), в 1880 г. Д. Троубридж (1843–1923 гг.) и, наконец, в 1886–1887 гг. В. Прис (1834–1913 гг.). Принципы электростатической и электромагнитной индукции в своих опытах по связи применяли в 1879– 1880 гг. Д. Юз (1831–1900 гг.), в 1885 г. Т. Эдисон (1847–1931 гг.) и в 90-х годах тот же В. Прис. Но малая дальность действия приборов, основанных на этих способах, весьма ограничила круг их практического использования (позднее ведущий кабель в морской навигации, схемы подслушивания и ближней связи в армии) [2]. Электросветовая сигнализация прежде всего и больше других получила распространение на флоте. Уже в 1877 г. на Черном море будущим адмиралом С. О. Макаровым проводились опыты по осуществлению относительно дальней связи с помощью лучей прожектора, направляемых в небо. Таким способом удавалось иметь связь между Одессой и Очаковым на расстоянии 50 миль. В 1881 г. на Парижской электротехнической выставке в числе флотских экспонатов был «сигнальный фонарь со свечой Яблочкова». В 1884 г. лейтенант Е. П. Тверитинов разработал и осуществил систему «дальней» сигнализации с помощью гирлянды из 40 электрических ламп накаливания, поднимаемой воздушным шаром на высоту 20–80 м. Видимость такого сигнального устройства достигала 30–35 км. Но все эти способы сигнализации и связи были ограничены сравнительно небольшими дальностями действия, и надежность их в сильной степени зависела от метеорологических условий.

К концу XIX столетия потребность в связи без проводов, не зависимой от погоды, на больших расстояниях стала совершенно очевидной: в ней в первую очередь нуждались мореплаватели и военные флоты. И если в рассматриваемое время достаточно совершенные электрические методы связи в виде телеграфа и телефона могли удовлетворять потребности в быстрой и надежной связи на суше, то ничего подобного для морских условий тогда не существовало. Кроме того, еще были живы в памяти величайшие трудности и огромные затраты, связанные с прокладкой и эксплуатацией первых трансатлантических кабелей (1857–1866 гг.). Для крупных капиталистических стран была необходима также постоянная, надежная и быстродействующая связь с колониями и другими отдаленными от метрополий географическими пунктами, важными в политическом или военном отношении.

Как правило, первые шаги во вновь зарождающихся областях техники обычно связаны с предыдущими научными и техническими достижениями, относящимися иной раз к различным разделам человеческих знаний и практики, в каждой технической области всегда можно найти определенную физическую основу.

Такой основой для возможности появления радиотехники послужило электромагнитное поле.

Учение об этом поле, до того как оно нашло себе техническое применение, разрабатывалось многими выдающимися учеными на протяжении почти полустолетия. Еще в 1831 г. М. Фарадей (1791–1867 гг.) в своих «Экспериментальных исследованиях по электричеству» заложил начала наших представлений о воздействии электрических токов, приводящих «находящуюся в непосредственной близости от них материю в некоторое особое состояние, которое до того было безразличным». Дж. Максвелл (1831–1879 гг.) в 1864 г. пришел к мысли о единстве природы световых и электрических колебаний и математически обосновал свои выводы в знаменитом «Трактате об электричестве и магнетизме», опубликованном в 1873 г. Генрих Герц (1857–1894 гг.) в 1886 г. подтвердил классическими опытами правильность подобных взглядов.

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».