100 великих научных достижений России
Шрифт:
открытие теоремы отсчетов, носящей имя автора;
основание теории потенциальной помехоустойчивости;
разработка планетарных радиолокаторов и проведение с их помощью широкомасштабных астрономических исследований.
Статья Котельникова «О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи», опубликованная в 1933 г. в одном из научных сборников (журнал «Электричество» отверг ее как непонятную!), в которой аспирант МЭИ сформулировал и доказал одну из ключевых теорем будущей теории информации, на 15 лет опередила аналогичные труды американского ученого К. Шеннона – «отца» этой теории.
Теорема отсчетов (или выборок), математически определяя максимальную скорость передачи информации, стала стержнем теории информации, радиофизики, оптики, теории цифровых систем передачи
В конце 1930-х гг. Котельников создал лучшую в мире многоканальную буквопечатающую установку для работы по радио и первую многоканальную телефонно-телеграфную аппаратуру радиосвязи, использующую одну боковую полосу частот, установленную на линии Москва – Хабаровск.
В 1999 г. Международный научный фонд Э. Райна (Германия) наградил Котельникова своей основной премией «за впервые математически точно сформулированную и доказанную, в аспекте коммуникационных технологий, теорему отсчетов», чем официально подтвердил приоритет русского ученого в создании цифровых технологий в передаче данных. Так что за компакт-диски все мы должны быть благодарны Владимиру Александровичу.
Крупнейшим учением Котельникова, заложившим основы современной статистической радиофизики, стала теория потенциальной помехоустойчивости, созданная в конце 1940-х гг. Удивительно, что эта работа, опередившая свое время как минимум на 10 лет, поначалу была не понята коллегами! «По теме этой диссертации автор смог опубликовать только одну короткую статью, содержавшую квинтэссенцию своей теории. После этого В.А. Котельников сразу приобрел мировую известность».
Теория решила сразу множество проблем: дала методы борьбы с помехами в системах радиосвязи; методы приема слабых сигналов; определила предельные возможности приема сигналов при наличии шумов; раскрыла природу физических ограничений на чувствительность приемных устройств. Она нашла самое широкое применение благодаря тому, что определяет качество любых каналов связи – от радиорелейных станций до спутниковых линий связи и сотовых радиотелефонов.
Участвуя в работах по ракетно-космической программе страны, Котельников со своим коллективом создал первую в мире систему контроля траектории ракет и уникальную систему телеметрии, чем фактически сформировал новое направление в освоении космоса – планетную радиолокацию. Были созданы новые планетарные радиолокаторы и с их помощью определено значение астрономической единицы – среднего расстояния Земли от Солнца – 149 598 100 ± 750 км. (За последующие 50 лет это значение уточнено не было.) После уточнения размеров Солнечной системы (до стомиллионной доли от измеряемого расстояния) и создания новой теории движения внутренних планет были рассчитаны траектории полета космических аппаратов – вывод на орбиту планеты, мягкая посадка.
В результате уникальных космических экспедиций были получены радиолокационные изображения Венеры, Меркурия, Марса, Юпитера; был выпущен первый в истории науки Атлас поверхности планеты Венера. За эти работы В.А. Котельникова и его сотрудников в 1964 г. удостоили Ленинской премией.
Еще одной сверхсекретной работой, из которой, собственно, и родилась теория помехоустойчивости, стала созданная Котельниковым отечественная криптография.
С этой теорией Котельников подоспел к самому началу Великой Отечественной войны – «Основные положения автоматической шифровки» были представлены правительству 19 июня 1941 г. В отчете впервые были сформулированы критерии недешифруемой системы и даны математические доказательства невозможности ее несанкционированной дешифровки. Ученым была предложена самая совершенная на то время система защиты радиотелефонии – система шифрования мозаичного типа.
С началом войны Котельникову поручили сделать аппаратуру для секретной правительственной связи. В 1942 г. оборудование для секретной КВ-радиотелефонии под индексом «Соболь II», не имевшее аналогов в мире, стало использоваться в действующей армии в переговорах со Ставкой Верховного главнокомандования. Дешифровать закрытую радиосвязь было невозможно.
Вклад котельниковской криптографии в нашу Победу, начиная со Сталинграда и Курской дуги и заканчивая временем принятия капитуляции Германии для связи с Москвой, трудно переоценить. «За одного шифровальщика, способного взломать систему засекречивания передаваемой информации, созданную Котельниковым, Гитлер готов был отдать три отборные дивизии», а Сталин дважды наградил ученого за разработку «Соболя II» Сталинской премией I степени в 1943 и 1946 гг.
Авиация
САМОЛЕТ МОЖАЙСКОГО
Моряк, ученый, конструктор, по чертежам которого в Стране восходящего солнца в середине XIX в. было построено первое японское килевое судно, контр-адмирал в отставке, Александр Федорович Можайский (1825–1890) стал изобретателем первого в истории человечества летательного аппарата тяжелее воздуха, названного им «Жар-Птица». Летные испытания аэроплана с человеком на борту были осуществлены 20 июля 1882 г., за 21 год до полетов братьев Райт (США), которым во многих странах мира отдана пальма первенства в этом вопросе.
Сразу же расставим точки над «i». Братья Райт не были первыми, кто построил и совершил полет на самолете, они первыми управляли полетом в воздухе.
Изобретателем, создавшим аэроплан со всеми его основными частями (крылом, корпусом, взлетно-посадочным устройством, хвостовым оперением, подвижными рулями крена и поворота, шасси), стал русский морской офицер Александр Федорович Можайский. Дело в том, что самолет братьев Райт не имел корпуса, взлетно-посадочного устройства и рулевого управления. Взлетал самолет с помощью катапульты, а управлялся только хвостовым оперением. И – что еще немаловажно – в отличие от самолета Можайского, имевшего два толкающих и один главный тянущий винт, расположенный спереди, аэроплан братьев Райт имел только два толкающих винта, расположенные сзади крыльев. Сегодня практически все винтомоторные самолеты имеют именно тянущие винты. Говорят еще, что чертежи Можайского были украдены и ими воспользовались американцы, но не станем углубляться в этот вопрос.
Воздухоплавание издавна привлекало людей. Крылья, крылатые сандалии, ковры-самолеты – непременный атрибут многих мифов, легенд, сказаний. Не отставали от сказочных персонажей, владевших средствами передвижения по воздуху, деятели науки и техники, в том числе и русские.
Модель самолета А.Ф. Можайского в Центральном доме авиации и космонавтики
М.В. Ломоносов в 1754 г. построил модель аэродромической машины, работавшей по принципу вертолета с соосными винтами. Спустя 100 лет предложил создать самолет с неподвижными крыльями и паровым двигателем адмирал Н.М. Соковнин, изобретатель жесткого дирижабля. Гениальный артиллерийский офицер Н.А. Телешов создал проект самолета на 120 мест с крылом треугольной формы и воздушно-реактивным двигателем к нему – «Система воздухоплавания» и проект «Дельта» с воздушно-реактивным пульсирующим двигателем – «теплородным духометом», ставшим прототипом современных реактивных двигателей. Известно также о проектах летательных аппаратов русских ученых А.Н. Лодыгина (электролет, цикложир), С.С. Микунина (самолет, орнитоптер), многих других изобретателей. Все замыслы оказались невоплощенными – либо по причине научной и технической невозможности реализовать авторскую идею, либо по нежеланию чиновников и властей вникать в эти «эфирные прожекты» и выделять на них необходимые средства.
Зарубежные изобретатели (Д. Кейли, У. Хенсон, Д. Стрингфеллоу, Ф. дю Тампль, А. Пено и др.), продвинувшись в изучении летающих моделей, в вопросах устойчивости и в разработке компоновок самолета, также были далеки от реализации своих проектов.
К тому же в 1870–1880 гг. еще не было аэродинамики Жуковского, газодинамики Чаплыгина, легких и прочных конструктивных материалов, винтов нужного профиля, мощных легких двигателей. Как и не было механиков-авиаторов, имеющих хотя бы один час «налёта» и умеющих управлять аэропланом в полете.