Станции приема и передачи 1900 - 1903 гг.

Схема 4б. Развитие станций приема и передачи Маркони с 1895 до ~ 1903 гг.

               

 

25 апреля (7 мая) 1895 г. Попов сделал сообщение на заседание Физического отделения Русского физико-химического общества «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» [22]. В кратком отчете представлено словесное описание прибора (см. рис. е) схема 3а), а также упоминание работы Бранли; чертеж ((рис. а) схема 3а) был уже, по-видимому, известен товарищу Попова – Ф.Я Капустину[10], принявшему участие обсуждении сообщения. Схема же самого прибора, названного грозоотметчиком, а также описание его работы, (см. рис. д) схема 3а, точка М соединена с громоотводом - антенной, а точка N заземлена на водопровод), были представлены в большой статье: «Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний», опубликованной в 1896 г. По сравнению с устным докладом печатный вариант был дополнен данными о работе грозоотметчика летом 1895 г., изменилось и название самой статьи, которое теперь более точно отражало ее содержание. В своей первой публикации Попов детально останавливается на работе О. Лоджа, указывая, что она и побудила начать его непосредственные исследования по созданию прибора. При устройстве грозоотметчика Попов, в отличие от Лоджа, использовал иной тип когерера, а также автоматическое декогерирование, производимое под воздействием, приходящей э/м волны. Использование антенны было также определенной новацией, хотя ранее она уже употреблялась в опытах Теслы. Грозоотметчик мог принимать грозовые разряды на расстоянии в десятки километров, это также отличало работу Попова от ранее опубликованных. Идея телеграфирования без проводов, высказываемая ранее как гипотетическая, обрела реальность. Значение первых экспериментов, проведенных А.С. Поповым в 1895 г. для дальнейшего развития радио можно сформулировать так:

· Показал принципиальную возможность приема э/м сигналов на значительном расстоянии;

· Создал приборы практического действия в работе, которых использовались:

Ø заземленная антенны (открытый колебательный контура) для приема сигналов;

Ø энергия приходящей волны для управлением энергией местного источника для регистрации сигнала.

Первые приборы были надежны: грозоотметчик Попова проработал в Лесном институте в течение длительного времени (по крайней мере несколько лет), однако изготавливались кустарным способом и в единичных экземплярах, что во многом повлияло на дальнейшую судьбу изобретения.

12/24 марта 1896 г. на заседании Русского физического общества Попов продемонстрировал возможность приема телеграммы с помощью азбуки Морзе и изобретенного им приемника (см. схема рис. и) 3а.); антенной служил медный провод диаметром 1,5 – 2 мм, выпущенный на крышу здания. Радиограмма была телеграфирована на расстояние около 250 м, слова «Генрих Герц» были переданы в немецкой транскрипции и приняты аппаратом Морзе на ленту, включенному вместо пера грозоотметчика (есть данные, что пробные опыты Попов проводил еще летом в Нижнем Новгороде). Несмотря на то, что заседание было публичным, развернутого отчета о них опубликовано не было, что связывают с тем, что работы были взяты под контроль морским военным ведомством. Летом 1896 г. Попов проводил опыты в морской гавани, причем приемник располагался на паровом катере «Рыбка» (в других источниках она именуется яхтой [23]), дальность приема около 300 саженей (640 м). Летом 1897 г. изменяя мощность излучателя и используя различные виды вибраторов (см. рис. к) схема 3а), Попов достиг максимальной дальности передачи сигналов на море около 5 верст (5,5 км). Однако, выступая в октябре 1897 г. Попов говорит о том, что связной (осмысленной) телеграммы они послать не сумели [11].

Между тем, в сентябре 1896 г. Г. Маркони выступает в Великобритании с демонстрацией своего прибора, дальность передачи составляла 1¾ мили (около 3 км)., а летом 1897 г. была опубликована схема прибора Маркони (см. рис. а) схема 4а).

Прежде чем, перейти к сравнению схем (а схему Маркони Попов рассматривал сам в нескольких своих публичных докладах) необходимо отметить остановиться на двух моментах. Во-первых, схема приема–передачи Попова, равно как и его приборы постоянно совершенствовались, начиная с 1899 г. приборы изготавливались уже и профессиональными мастерскими: Колбасьева[11] в Кронштадте и Дюкрете в Париже. Уже в 1900 г. эти приборы из разряда опытных стали приборами практического применения, и по 1904 г. включительно их было изготовлено более 60 штук [23]. Во-вторых, и это логически вытекало из первых опытов А.С. Попова, первоначально его приемники не использовали явления резонанса. По–видимому, здесь сыграли свою роль два фактора: первый – чтобы «улавливать» грозу нет ни возможности, ни необходимости «настраивать прибор» на какую-либо определенную длину волны – гроза имеет довольно широкий спектр частот; второй – при сильно затухающих колебаниях явление резонанса выражено слабо.

И сам Попов, и историки науки часто цитируют один и тот же фрагмент его первой статьи: «Могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстоянии как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией.» [27]. И Попов ищет такой мощный вибратор. Так в 1899 г. Кронштадтская мастерская изготавливает индукционную катушку с длиной искры 80 см![12] Маркони идет несколько иным путем.

Схема первого приемника Маркони отличается от таковой Попова по крайней мере, двумя вещами: наличием второй батареи клопфера (молоточка) и индуктивностей L и L₁, которые подавляют, как тогда говорили, экстратоки, возникающие при размыкании э/м реле (это давало возможность увеличить дальность приема вдвое [11]). Помимо различий в схеме, Маркони использовал явление резонанса при приеме-передаче сигнала. Как и в опытах Герца, а форма антенн, очевидно, восходит к ним (см. схему 4б), различная частота э/м волн достигалась взаимным изменением положения пластин, и при малой мощности вибратора дальность приема была большей, чем у Попова. Более чувствительным был и когерер: серебряно-никелевые опилки находились в вакууме, а достичь вакуума в 4 мм рт. ст. – это была сложная задача для конца XIX.

Главное отличие приемника Маркони от приемника Попова в использовании явления резонанса при приеме и передаче радиосигналов.

В конструкции приемника 1899 г. Попов использует шунтирование любых катушек индуктивностей, для предотвращения действия экстратоков на когерер. Очевидно, что Маркони стремился к этому же в своем первом приемнике, но также очевидно, что использование для этих целей индуктивностей или параллельных шунтов не есть собственно идея Маркони или Попова, их ”know-how”. Проводя дальнейший анализ схем, необходимо иметь ввиду следующие слова А.С. Попова, сказанные им в 1900 г.,: «Вопросы о приоритете на новые изобретения в настоящее время часто весьма трудно разрешимы вследствие того, что многие лица занимаются одним и тем же предметом, и могут решаться только чисто формальным образом, по времени печатного опубликования работ. Имея одинаковые приборы для телеграфирования без проводников с прибором Маркони трудно и в дальнейшем разойтись с ним существенно.» [8]

Идя по пути дальнейшего развития приборов и Попов, и Маркони проделали множество более или менее значимых технических усовершенствований. Среди таковых работ Попова, прежде всего, прием сигналов непосредственно на телефон (см. схему 3а), изобретения манипулятора – телеграфного ключа, практически не дававшего искрения при размыкании, усовершенствование когерера и т.п.

Но было несколько направлений работ в области радиодела, которые следует признать принципиальными:

· Создание генератора незатухающих колебаний;

· Совершенствование передающей и принимающей антенн;

· Увеличение дальности приема-передачи.

Первая задача – создание генератора незатухающих колебаний, который затем широко использовался в течение десятилетий, стало возможным после изобретения электронных ламп. Но это уже было следующее десятилетие развитие радиотехники.

Работы по совершенствованию антенн велись непрерывно Поповым, Маркони, Брауном и др.

Последняя задача решалась, в частности, путем создания передающего и принимающего закрытых колебательных контуров индуктивно связанных с антеннами, настроенными в резонанс. Идея индуктивно связанных открытого излучающего контура и закрытого, обладающего большей энергией, впервые реализованная Ф. Брауном, нашла, практическое использование почти одновременно и в схемах Маркони (чуть раньше), и Попова. Это техническое решение стали неотъемлемой частью «настоящего» радио, способного передавать речь и музыку и сменившего беспроволочный телеграф.

Параллельно техническому совершенствованию приборов шло и расширение сферы их применения. На службу военному флоту и в России, и за рубежом становятся приборы не просто более совершенные, а приборы, построенные на более сложных радиотехнических принципах, реализующие более сложные схемы (см. схемы 3а и 4а). Их работа отрабатывалась в специально проводимых учениях; радиопередающие станции строились по всему миру, в том числе и в России. Зимой 1900 г. Попов продемонстрировал возможности практического «мирного» использования своего изобретения: вовремя принятая радиограмма позволила спасти рыбаков, дрейфовавших на оторвавшейся льдине (см. схему 3).

Главным критерием любой связи является ее устойчивость и дальность (и, конечно, доступность). Дальность действия радио Попова не превосходила к концу 1903 г. 70 миль. В то время как в 1901 г. Маркони продемонстрировал возможность передачи сигнала через Атлантический океан, а уже весной 1903 г. между Америкой и Европой в течение месяца работал беспроволочный телеграф для газеты “Times” [21]. В начале ХХ века приборы Маркони вышли из периода кустарного производства, стали продукцией хорошо налаженной компании. В 1902 г. Маркони, исследуя устойчивость и дальность связи на борту итальянского крейсера «Карло Альберто», показал возможность приема читаемых сообщений на расстоянии в 1551 милю, а прием-передачу контрольных букв на расстоянии до 2099 миль. Вице-адмирал С.О. Макаров, посетивший борт крейсера при его заходе в Кронштадт, признал большее техническое совершенство приборов Маркони [23,24]. Макаров также и указал на причину этого: «Первые опыты Маркони велись с инструментами, чрезвычайно несовершенными…. Несмотря на это, Маркони ушел теперь далеко вперед. Он образовал компанию, которая взяла дело в свои руки и предоставила ему широкий простор для усовершенствований, тогда как Попов мог заниматься делом в весьма скромной обстановке.. Результаты не замедлили обнаружиться. Маркони при последнем плавании, будучи а Скагена[13] на крейсере «Карло Альберто», получал телеграммы с мыса Лизард[14]. Попов далее 70 миль телеграмм не получал. Маркони ничем другим, кроме беспроволочного телеграфа не занимался, в то время как Попов на занятия беспроволочным телеграфом может уделить лишь свои вечера и не имеет необходимой для занятий лаборатории.» [23].

Приходится признать, что

· к концу первого десятилетия развития радио приборы Маркони были совершеннее: по исполнению, по надежности и дальности действия.

И это не в последнюю очередь благодаря организации дела. В 1902 г. практически весь английский флот, по словам С.О. Макарова, «снабжен беспроволочным телеграфом». Поэтому весь мир, прежде всего, знает Маркони.

Количество переходит в качество. Это относится не только к тому, какое количество времени и сил смог отдать Маркони радио, какое количество средств ему было предоставлено, и какой результат был получен. Если Попов в 1895 г., принимая грозовые сигналы на десятки км, показал саму возможность приема э/м волн на расстоянии много превышающих лабораторные, то Маркони в опытах 1901 – 1902 гг. поставил в повестку дня принципиально иную задачу:

· Исследование распространения э/м волн радиодиапазона вокруг земного шара.

Уже в первых «трансатлантических» опытах, Маркони нашел, что сигнал лучше принимается ночью; что возможно передавать сообщения на значительные расстояния не только длинными волнами (около 8 км [21]), которые дифрагируют вокруг Земли, но и волнами, длина которых не превышает 300 м.[15] (Заметим, что понятие радиосвязи на определенной длине волны возможно только при использовании явления резонанса). Уже в схемах Маркони 1900 – 1903 гг. предусмотрен прием и передача сигнала одной антенной, но на нескольких разных длинах волн. В течение примерно последующих двадцати лет после первых наблюдений радиосвязь велась именно в этих диапазонах: 200 – 600 м на суше (короткие и средние расстояния) и 5 – 22 км – трансокеанская радиосвязь [28].

Деятельность Маркони не прекратилась с получением в 1909 гг. Нобелевской премии; в 20 – 30 гг. он сделал много для развития связи на коротких и ультракоротких волнах (дециметрового и сантиметрового диапазона). Однако, это уже следующие этапы развития радио, смерть А.С. Попова 31 декабря 1905 гг. (ст. ст.) лишила Россию пионера в области радиотехники, как о нем писал О. Лодж.

 

«Маркони или Попов?»

 

Все, что было написано выше, ставило одной из задач показать, что вопрос «или-или» ни для физики, ни для истории физики не правомерен в такой постановке. Однако в течение предыдущих 60 лет, такой вопрос не только ставился, но и всегда был нацелен в нашей стране на один ответ: Г. Маркони украл приоритет изобретения, славу и т.п. у А.С. Попова.

На Западе и в начале ХХ века и в его конце научное сообщество отдавало должное А.С. Попову. В процитированном выше письме О. Лоджа есть такие строки: «Возможно, Вы видели мою книгу по этому вопросу («Работа Герца и некоторых его последователей»), но если в действительности нет, можно легко получить экземпляр в ред. ж. Электрик… Вы найдете описание работы Попова на странице 62 или рядом; однако первое издание моей книги вышло в 1894 г. конечно без всякого упоминания о работах других, которые могли быть добавлены при последующих изданиях»[16]. В книге о развитии средств связи на море [4], изданной в Голландии в самом конце 70-х, фотография А.С. Попова напечатана на странице сразу после фотографии Г. Герца, фото приемника Маркони – на следующей.

Сам А.С. Попов публично не ставил под сомнение значение работы Г. Маркони. «В специальных английских журналах появились статьи, писал А.С. Попов в январе 1900 г., о первенстве в изобретении беспроволочного телеграфа, вызванные главным образом формулировкой привилегии[17] Маркони в которой он много общеизвестных фактов приписывал себе, игнорируя работы и имена известных ученых, в особенности О. Лоджа, после Герца более других потрудившихся для изучения электрических колебаний, и Э. Бранли, открытием которого он воспользовался. Был ли мой прибор известен Маркони или нет, что, пожалуй, вероятнее, но во всяком случае моя комбинация реле, трубки и электромагнитного молоточка послужила основой первой привилегии Маркони как новая комбинация уже известных приборов. [18] Не подлежит сомнению, что первые практические результаты по телеграфированию на значительных расстояниях были достигнуты Маркони прежде других.» [8]

В общем-то, оценка значения работ Попова и Маркони, сделанная самим А.С. Поповым, была повторена во многих русских изданиях (и при жизни А.С Попова!). В книге Ж. Дари[19] «Электричество», изданной в России 1903 г., параграфы книги, интересующего нас раздела, названы так: «Опыты А.С. Попова.»; «Телеграф Маркони»; «Телеграф Попова»; «Беспроволочные телеграфы других систем»; «Успехи достигнутые, беспроволочным телеграфом, и его значение». Завершая первый из названных параграфов, автор цитируемой книги пишет: «Маркони принадлежит честь первого широкого практического осуществления электрического телеграфа без проводов, но не надо забывать, что все-таки первым изобретателем беспроводного, как и первого магнитоэлектрического телеграфа, мы можем с гордостью назвать нашего соотечественника». Аналогично оценивали деятельность Попова и Маркони статьи и персоналии словарей Брокгауза и Ефрона, бр. Гранат, 1-ое издание Большой советской энциклопедии (статьи написанные до середины 30-х годов). Учебник А.А. Эйхенвальда «Электричество», написанный в основных чертах еще до революции, знакомит с работами Маркони, Брауна и других (Флеминга – изобретателя первых электронных ламп, де Фореста – изобретателя триода), а также указывает, что «еще раньше Маркони аналогичное расположение приборов уже применял проф. А. Попов в Кронштадте (1895 г.) для автоматического записывания атмосферных разрядов ему уже удавалось передавать и телеграфные знаки на расстоянии до четырех километров.»

Наконец, обратимся к «Докладу Комиссии, избранной Физическим отделом Русского физико-химического общества по вопросу о научном значении работ А.С. Попова 1 ноября 1908 г.» Доклад сделали О.Д Хвольсон и Н.Е. Егоров

«…Для рассматриваемого дела не имеет значения, существовало ли одновременно с А.С, Поповым лицо, которое имело ту же самую идею и осуществило ее в более совершенной форме, чем А.С. Попов. Мы знаем, что такое лицо есть, что оно признается изобретателем беспроволочного телеграфа. Но существование нескольких лиц одновременно и самостоятельно возымевших и осуществивших одну и ту же самую идею, представляется, как показывает история науки и техники, явлением не редким. Признание за каждым из таких лиц права и почетного титула изобретателя не нарушат справедливости, но необходимо восстанавливает ее. Таким образом, по имеющимся в нашем распоряжении данным, независимо от всяких прочих обстоятельств истории данного изобретения, А.С Попов по справедливости должен быть признан изобретателем телеграфа без проводов при помощи электрических волн.»[ 10]. Такова была честная оценка сделанная современниками и друзьями А.С. Попова.

Что же касается до 60 лет, в течение которых история создания радио искажалась, то на ум приходят слова П.Я Чаадаева: «Я предпочитаю бичевать свою родину, предпочитаю огорчать ее, предпочитаю унижать ее, только бы ее не обманывать.»[29]. Я бы охотно поставил эту фразу эпиграфом, если бы был согласен с ней полностью: «можно огорчать свою Родину, возможно ее бичевать, только не надо ее обманывать». Попов, Маркони, Резерфорд «одновременно и самостоятельно возымели и осуществили одну и ту же самую идею» – идею беспроволочного телеграфа.

И два последних штриха.

Ноября 1900 г.

Профессору А.С. Попову

Милостивый государь,

Я имею честь от имени Руководства настоящей компании просить, чтобы вы оказали им честь приехать в Англию для обсуждения с ними позиций компании Wireless Telegraphy в России, с тем чтобы рассмотреть, возможно ли провести в России соответствующую организационную работу для внедрения в России компании Маркони Wireless Telegraphy.