Голос через океан
Шрифт:
К счастью для электротехники и связи, медь дешевле серебра. И всё-таки телеграфным компаниям вот уже более ста лет постоянно приходится бороться с ворами, которые расхищают провода и кабель. Ещё в 1823 году Фрэнсис Рональдс, чей примитивный телеграф уже упоминался нами, предвидел возможность хищения и перепродажи кабеля, а потому уже тогда давал советы, как поступать с лицами, которые будут замечены в этих злодеяниях: "Помещайте кабель в глубоких траншеях, чтобы его было труднее обнаружить; в случае же умышленного повреждения кабеля, вешайте нарушителей, если вам удастся поймать их; проклинайте, в случае, если они ускользнут от вас, и в обоих случаях немедленно ремонтируйте кабель".
Когда конструировался первый трансатлантический кабель, никто не предполагал, что на электропроводность меди оказывает влияние наличие в ней примесей.
Но не так относится к меди инженер-электрик, в частности связист. Для него медь с вкраплением мышьяка или серы не лучший проводник, чем железо. В наше время можно зайти в магазин радио- или электротоваров и купить медную проволоку, не задумываясь о её качестве: она окажется химически более чистой, чем та, которую викторианские учёные получали в лабораториях. Провод, который перенёс первое телеграфное сообщение через Атлантику, был бы с возмущением отвергнут современным конструктором.
Научиться передавать электрические сигналы в желаемых направлениях с минимальными потерями на сопротивление - лишь часть проблемы. Обеспечение надёжной изоляции было на заре телеграфа едва ли не более сложным делом, и кто знает, как бы промышленность вышла из положения, если бы в то время не открыли гуттаперчу.
Строго говоря, гуттаперча не является изолятором в полном смысле слова (абсолютных изоляторов не существует) - она просто очень плохой проводник. На языке цифр электропроводность гуттаперчи в 1021 раз меньше, чем электропроводность меди. Это значит, что через квадрат гуттаперчи со стороной, равной полумиллиону миль, можно пропустить такое же количество тока, как через медный проводник с площадью поперечного сечения в один квадратный дюйм (берутся образцы одинаковой толщины) [35] .
35
В соответствии с современной классификацией, гуттаперча - не просто "очень плохой проводник", а изолятор в полном смысле этого слова, ибо к классу изоляторов или диэлектриков относятся материалы с удельным сопротивлением больше 106– 107 ом-см, а у гуттаперчи оно порядка 1014– 1015 ом-см. Вещества с удельным сопротивлением, лежащим между 106 и 10– 3 ом-см, считаются полупроводниками, и, наконец, проводники имеют удельное сопротивление менее 10– 3 ом-см. Что касается примера, приведённого автором, то читателям, вероятно, интересно проверить правильность его самим; напоминаем, что 1 миля равна 1,6 км, 1 дюйм равен примерно 2,5 см и удельное сопротивление меди равно 1,75.10– 6 ом-см.
Гуттаперча как понятие ближе нашим предкам, чем нам, ибо теперь она повсеместно заменяется современными синтетическими материалами. Сок каучукового дерева, найденного в джунглях Малайи, Борнео и Суматры, появился в Европе в 1843 году и сразу же привлёк внимание своими необычными свойствами. Вскоре этот первый естественный пластик нашел широкое применение. В отличие от резины, он неэластичен и затвердевает при комнатной температуре. Однако в горячей воде он становится податлив, как мастика, а будучи охлаждён, вновь затвердевает. Это свойство позволило придавать гуттаперче желаемую форму. В пятидесятых годах прошлого века на рынке появились различные изделия из гуттаперчи - куклы, домашняя посуда, слуховые трубки, подушечки для иголок, письменные приборы, шахматы "небьющиеся, если даже их бросать на землю", спасательные круги. "Каждый эмигрант должен иметь спасательный круг, а если рейс окончится благополучно, из спасательного круга можно сделать подошвы для обуви".
Довольно любопытно, что гуттаперча впервые была применена для неэлектрической связи на расстояние. Из неё изготавливали так называемые переговорные трубки. Нельзя без улыбки читать рекламные объявления тех дней:
"Маленькие и дешёвые Железнодорожные Переговорные Трубки позволяют партнёрам во время путешествия вести разговор легко и приятно, невзирая на шум, производимый идущим поездом. Разговаривать можно нежным шёпотом, так, чтобы даже соседи не слышали, о чём идёт речь. Переговорные трубки занимают мало места, легко сворачиваются в кольцо и свободно умещаются даже в шляпе".
И в связи с этим надписи в конных омнибусах:
"Приказание, которое кондуктор омнибуса отдаёт кучеру в мягком тоне, экономя энергию лёгких, будет более отчётливо понято последним".
Я понимаю, конечно, что теперь трудно представить себе лондонского кондуктора, говорящего в "спокойном и мягком тоне" даже через гуттаперчевую трубку.
Тем не менее, некоторые врачи утверждали, что используют это изобретение довольно успешно. Один из них писал: "Я провёл переговорную трубку от входной двери до кровати и имею возможность переговариваться со своими пациентами, приходящими в ночное время, не открывая окон, а значит, и не рискуя простудиться на холодном ночном воздухе". (Ох уж этот "холодный ночной воздух"! Как его боялись наши предки!)
Но всё это, безусловно, нельзя было назвать применением гуттаперчи для средств связи. Великий Фарадей был первым, кто понял, что новый материал может помочь решению проблемы электрической изоляции в воде. Попытка применить в качестве изоляции резину не принесла желаемого результата, так как она быстро поддавалась разрушению. Первый кабель, проложенный в 1850 году через Па-де-Кале, был лишь изолирован гуттаперчей. Он не был бронирован и по виду больше походил на обычный провод, чем на кабель. Все последующие кабели на протяжении почти ста лет изолировались именно этим материалом или его разновидностями [36] . И так продолжалось вплоть до тридцатых годов, когда на сцене появился совершенно новый изоляционный материал, причём появился именно тогда, когда электротехника более всего в нём нуждалась.
36
В XX веке - главным образом, парагуттой, полученной в 1910 г. Парагутта - специальным образом обработанная смесь из гуттаперчи, резины и воска, не уступающая гуттаперче по механическим свойствам и превосходящая её по электрическим свойствам. Потери электромагнитной энергии в кабелях с парагуттовой изоляцией при передаче по ним сигналов связи были раз в 20 меньше, чем в кабелях с гуттаперчевой изоляцией.
Долгое время компании по производству подводного кабеля пытались улучшить качество изоляции, которую создала природа, и кое-что в этом направлении им удалось сделать. Но в 1933 году группа учёных английского концерна "Империал Кемикал Индастриз", которая работала в отличной от связи области, открыла материал с такими высокими изоляционными качествами, какими не обладало ни одно природное вещество, применяемое для изоляции. Это открытие оказало существенное влияние на развитие средств связи и внесло много изменений в наш повседневный быт.
Учёные-химики взяли дешёвый природный газ этилен - С2Н4– и подвергли его сжатию под давлением более тысячи атмосфер (столь большого давления не бывает даже на океанских глубинах). Результат оказался поразительным. Невидимый газ превратился в воскообразную массу и, когда давление сняли, остался в виде этой массы. Консистенция её не изменилась. Новое, не существовавшее доселе вещество назвали полиэтиленом.
Промышленное производство полиэтилена началось тогда, когда в нём возникла наибольшая потребность, а именно в период второй мировой войны. Полиэтилен понадобился в качестве изоляционного материала для кабелей, входящих в состав различных радиоустановок и, в частности, радиолокационных устройств.
В то время полиэтилен ценился очень высоко, и способ его производства держали в глубокой тайне. В годы войны англичане обнаружили и разбомбили единственный полиэтиленовый завод в Германии. Да и не только в Германии - этот небольшой завод являлся единственным в мире производителем полиэтилена, причём поставлял его как союзникам, так и противникам Германии.
Сегодня полиэтилен известен каждому в виде упаковки для предметов гигиены, небьющихся контейнеров, прозрачных мешков и т.п. Мы делаем из полиэтилена гораздо больше вещей, чем в своё время викторианцы из гуттаперчи. Но, кто знает, может быть, наши потомки будут с таким же недоумением взирать на изделия из полиэтилена, с каким мы смотрим на сделанные в прошлом веке гуттаперчевые переговорные трубки и спасательные круги для эмигрантов.