Самые знаменитые изобретатели России
Шрифт:
В 1893 г. Попов был командирован на Всемирную выставку в Чикаго, где имел возможность познакомиться с последними достижениями физики и электротехники, в частности с опытами Герца, ранее известными ему только по литературе. Он воспринял открытие «лучей электрической силы» (так называл открытые им волны сам Герц) как факт величайшей важности, подтверждающий теорию Максвелла. Привыкший подходить к физическим явлениям с практической стороны, он тотчас же стал искать возможных приложений этих лучей для передачи сигналов на расстояние.
Вообще открытие немецкого учёного взбудоражило физиков всего мира, и попытки «обуздать» и практически использовать электромагнитные волны с тех пор не прекращались. Но сделать тот последний шаг, который превращает ценное наблюдение в гениальное открытие, не сумел никто: первому это удалось Попову.
А. С. Попов хорошо знал работы Максвелла и вполне разделял его революционную гипотезу об электромагнитной теории света. Попов говорил, что нечто подобное мелькало у него в голове ещё до появления опытов Герца, а после того, как в мартовском номере журнала «Электричество» появилось их описание, он сразу начал разрабатывать цикл лекций «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями», которые затем прочёл в Минном классе, сопровождая их демонстрацией вибратора Герца. Но Попов никогда ничего не копировал. Мысль изобретателя и руки инженера всегда требовали что-то «улучшить».
Изыскивать средства на проведение своих опытов изобретателю приходилось самому, иногда таким, например, способом: «Что касается денег, то можно задержать в Кронштадте и расходовать на уплату мелких расходов моё июльское жалованье», — писал Попов своему помощнику Петру Рыбкину, проводившему испытания радиоапатуры в его отсутствие. Подобное случалось весьма часто, и тогда семья жила на заработки Раисы Алексеевны, у которой была постоянная врачебная практика.
Попову весьма повезло со спутницей жизни: хорошо владея французским и немецким языками, она часто переводила для него научные статьи из иностранных журналов, а также помогала в переписке с зарубежными лабораториями и учёными.
Начиная с 1889 г. Попов неоднократно воспроизводил на лекциях и докладах опыты Герца, различно их видоизменяя и стремясь найти наиболее чувствительный их индикатор. Так, например, на одном из заседаний Русского физико-химического общества Попов демонстрировал построенный им радиометр — прибор для обнаружения электромагнитных лучей. Герц в качестве «ловца» электромагнитных волн использовал разомкнутый проволочный круг, в разрыве которого в воздухе проскакивала искра.
Но была она так слаба, что рассматривать её приходилось через лупу. Попов взял тоже проволочный круг, но в искровой промежуток поместил небольшую лампочку накаливания со сломанным угольком. Когда вибратор, источник волн, посылал сигнал, резонатор воспринимал его, и в лампочке возникало зеленоватое свечение, которое прекрасно наблюдалось с большого расстояния.
Сегодня невозможно назвать точную дату, когда Александра Степановича осенила идея использовать электрические лучи для нового вида связи. По некоторым косвенным обстоятельствам можно предположить, что случилось это не позднее 1890 г.
В январском номере «Электричества» О. Д. Хвольсон опубликовал статью о «кабинетных» опытах Герца. Содержится ли в опытах «зародыш новых отделов электротехники» и во что они разовьются, предсказать, по мнению профессора, в настоящее время невозможно. Но любопытна не сама статья, а примечание редакции, где пояснялось, что нужно понимать под новыми отделами электротехники, «например, телеграфию без проводов наподобие оптической».
Не родилась ли эта мысль в результате бесед сотрудников редакции с А. С. Поповым, постоянным автором журнала? Редакция являлась как бы филиалом VI отдела, где обсуждались самые новейшие тезы и новости науки.
Попов поставил перед собой задачу найти высокочувствительный индикатор волн Герца: ни искра в резонаторе, ни свечение в разрежённой атмосфере, ни радиометр, ни воздушный термоскоп, которые рассматривались как возможные кандидаты, его не устраивали. Внимание Попова привлекли работы французского физика Бранли. Металлические порошки под влиянием электрических разрядов резко изменяли своё сопротивление. Но после первого же приёма порошки спекались и утрачивали это свойство. Чтобы восстановить его, порошок необходимо было периодически встряхивать.
Английский физик Лодж, который занимался аналогичными исследованиями и тоже применил «когерер Бранли», встряхивал индикатор с помощью часового механизма. Он пробовал даже передавать сигналы азбукой Морзе, однако изобретателем радио не стал. Позже когда учёный мир познакомился с радиоприёмником Попова, Лодж признался: «Как ни глупо, но не было сделано попытки увеличить мощность для увеличения дальности действия системы».
Ознакомившись с опытами Бранли и Лоджа, Попов в 1894 г. занялся изучением влияния электрических разрядов на проводимость металлических порошков и построил собственный, достаточно чувствительный «когерер Попова», способный восстанавливать свои свойства автоматически. Электромагнитная волна, на которую когерер реагировал изменением сопротивления, срабатывала точно рубильник: замыкалась цепь питания обмотки реле электрического звонка, последний встряхивал трубку с металлическими опилками, возвращая их к исходному состоянию.
Создав чувствительный индикатор, готовый в любой момент к приёму сигнала, Попов начал усовершенствовать вибратор — источник электромагнитных волн. Нужно было увеличить его мощность и уменьшить длину излучаемой волны, что обещало двойную выгоду — возможность отказаться от громоздких зеркал, которые использовал Герц для концентрации волн, и повысить дальность передачи. В 1894 г. Попову удалось решить эту задачу. Когерер, реле и приспособление для встряхивания трубки Попов экранировал, чтобы защитить приёмник от «шумов». Вскоре он заметил, что дальность и качество приёма значительно возрастают, если к индикатору электромагнитных колебаний присоединить длинный провод. Это была первая в мире антенна, принципиально изменившая условия работы всей системы. С её появлением завершились поиски принципиальных элементов будущего радиоприёмного устройства.
25 апреля (7 мая) 1895 г. Попов на заседании Русского физико-химического общества выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и продемонстрировал передачу сигналов без помощи проводов. Этот день считается Днём рождения радио.
В качестве передатчика была применена катушка Румкорфа с присоединённым к ней вибратором Герца, а в качестве приёмника — созданная Поповым схема, состоявшая из антенны, когерера, реле и пособления для восстановления чувствительности когерера. Свой доклад А. С. Попов закончил словами: «В заключение я могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией». Таким образом, Попов первым указал на возможность применения волн Герца для связи и подтвердил эту возможность убедительными опытами.
Весной и осенью этого же года он продолжал свои опыты в помещении Минного класса и в прилегающем саду. Помогал ему ассистент Пётр Николаевич Рыбкин. Антенну поднимали на крышу беседки, на крыши деревьев, запускали на воздушных шарах, добиваясь увеличения дальности приёма. Передача сигналов производилась уже на расстояние нескольких десятков метров. Приёмник был несколько усовершенствован по сравнению с первоначальным образцом и имел все существенные детали, использовавшиеся в приёмниках беспроволочного телеграфа, применявшихся затем в продолжение ряда последующих лет. Этот приёмник в конце 1895 г. был передан метеорологической станции Петербургского лесного института, где под названием «грозоотметчик» служил для регистрации грозовых разрядов на расстояниях до 30 км. Стремясь расширить область применения своего прибора, параллельно звонковому устройству Попов присоединил ришаровский барабан с самопишущим пером, которое оставляло на ленте автографы далёких грозовых разрядов.