Изобретение радиосвязи А. С. Поповым
Автор: Меркулов В.
Летом 1899 года в условиях Клинско-Дмитровской гряды Московской области изобретатель радио А.С.Попов передавал великому химику Д.И.Менделееву сводку погоды путем беспроводного телеграфирования. Статья содержит описание подробностей проведенного испытания и неких сопричастных событий из ранней истории изобретения радио.
"Отыщи всему начало, и ты многое поймешь" (К.Прутков).
НАЧАЛО НАЧАЛ
У Александра Степановича Попова (1859-1906) в детстве проявлению интереса к технике в значительной степени способствовало то обстоятельство, что в кругу знакомых семьи его родителей было много инженеров - выпускников санкт-петербургского Горного института. С интересом он посещал рудники и мастерские родного ему горняцкого посёлка «Турьинские Рудники», сам пытался мастерить разнообразные механизмы. Как-то на ручье соорудил запруду и построил водяную мельницу, чем весьма изумил своих сверстников.
Однажды в доме своего приятеля - управителя рудниками Николая Осиповича Куксинского впервые А.С.Попов ознакомился с электрическим звонком. Новинка впечатлила будущего электротехника, и он не успокоился, пока с помощью покровителя и народного умельца Василия Петровича Словцова (мужа сестры отца) не сделал похожий звонок; гальваническую батарею смастерил из бутылок с отбитыми горлышками. Это была его первая серьезная конструкторская работа.
Незадолго до того, на чердаке родительского дома среди подзабытого имущества А.С.Попов разыскал поломанные ходики. Он разобрал и почистил их, обнаружил и устранил причину поломки, снова собрал, - и часы пошли. Затем он решил из стенных ходиков и самодельного электрического звонка смонтировать будильник, и не простой, а с регулировкой времени побудки.
Под часами-ходиками А.С.Попов вертикально укрепил металлическую линейку с несколькими отверстиями, в любое из которых можно было вставить токопроводящий штырь. Ходики установил так, чтобы чугунная гирька на конце их цепочки, например, в шесть утра достигала съемного контакта в верхнем отверстии линейки, а в семь утра - в следующем нижнем, и т.д.. При соприкосновении отвеса с замыкателем электрический звонок соединялся с гальванической батареей через подводящие провода, линейку со штырем, гирьку и цепочку часов.
Звуковой оповещатель исправно работал. Но иногда механизм трезвонил, казалось бы, непроизвольно, да еще посреди ночи. А.С.Попов приметил, что безотчетные срабатывания смонтированной им на стене комбинации из ходиков и звонка случаются во время грозы и перед грозой. При этом приходящие от разрядов молний звоны будильника слышались всегда ранее, чем сообразные моменту удары грома. Никто из 'взрослого' окружения А.С.Попова не мог внятного объяснения дать рефлективному поведению будильника при активизации атмосферных разрядов.
Мальчику А.С.Попову было незнамо, что за произведенное им эмпирическое наблюдение (открытие) наличия в природе невидимых сил, возбуждающих электрический звонок, т.е. невидимых электромагнитных колебаний, его бы 'зауважали' самые знаменитые физики из лучших европейских и американских университетов того времени.
Ближайшие родственники А.С.Попова и его сверстники оставили письменные свидетельства любительского конструирования А.С.Поповым оригинального электрического извещателя времени и молний, получения им звуковых «телеграмм» с небес, инициированных искровыми разрядами.
До этого в 1752 году заряды электрического тока с небес принимал американский (США) ученый и изобретатель Б.Франклин (Benjamin Franklin; 1706-1790 - первый американец, ставший иностранным членом российской Императорской Академии наук и художеств). Для выяснения электрической природы молнии он в грозовое облако на веревке запускал воздушный змей, снабженный железным острием, к нижнему концу бечевки привязывал металлический дверной ключ; когда веревка от дождя намокала (становилась электропроводной) Б.Франклин присоединял к ключу лейденские банки - заряжал их, и таким образом показывал, что змей собирает электрические заряды.
Считается, что громоотвод (молниеотвод - по современной терминологии) был Б.Франклином изобретен тогда же - в 1752 году, Описание первого способа защиты от молний им помещено в американском (США) ежегоднике Poor Richard's Almanac (Альманах Бедного Ричарда). Однако есть свидетельства, что в отдельных странах Европы было уже известно о возможности нейтрализации грозовых разрядов поставленными на крышах домов выступающими металлическими штырями (с заземлением).
В российском посёлке «Невьянский Завод» (ныне г. Невьянск в ~75 км от г. Екатеринбурга) 'падающую' (на 1,85 м) «Невьянскую башню» высотой 57,5 м оснастили заземленным шпилем примерно за ~25 лет до первых молниеотводов Б.Франклина. Описание конструкции в подробностях приводит автор статьи [1]: "Металлический каркас башни, по сути, оказался заземлением для первого в мире молниеотвода. Дело в том, что башню венчает двухметровый флаг-флюгер, а над ним шар, символизирующий Солнце. Диаметр шара около 30 сантиметров, толщина металла один миллиметр, а на его поверхности - около двух десятков полых треугольных остроконечных шипов-лучей до 40 сантиметров длиной. Шар лучами притягивает молнию, а затем заряд по стержню, на который он насажен, по каркасу шатра, по металлическим полосам внутри кирпичной кладки башни уходит в землю".
Независимо от Б.Франклина в России великий русский ученый, действительный член Императорской Академии наук и художеств Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) открыл электрическую природу грозовых разрядов в 1753 году. Тогда же он впервые в мире заявил о тождественности искусственного и атмосферного электричества, происхождение которого он связывал с потоками воздуха, нисходящими от грозовых туч и восходящими обратно.
В одном из своих опытов М.В.Ломоносов применял «громовую машину», состоящую из высоко поднятой на крыше дома «электрической стрелы» - проволоки, изолированно спущенной в лабораторию и соединенной там с конденсатором - проводящей электричество мерной линейкой, опущенной концом в стеклянный сосуд с медными опилками на дне. С подходом или во время грозы атмосферное электричество заряжало конденсатор, и при приближении к линейке металлического предмета или руки из нее выскакивали искры.
26 ноября 1753 года М.В.Ломоносов выступил в российской Императорской Академии наук и художеств с докладом «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (на русском языке). В современном понимании «электрическая стрела» М.В.Ломоносова вполне может считаться первой в мире антенной: она представляла собою изолированный высоко поднятый провод, издали улавливающий электромагнитные колебания (ЭМК) атмосферных разрядов.
Позднее в ноябре 1780 года феномен невидимых электромагнитных колебаний в итальянском городе Болонья впервые заприметили знаменитый профессор-физиолог Л.Гальвани (Luigi Galvani; 1737-1798) и его молодая жена Лючия Галеацци (Lucia Galeazzi Galvani; 1743—1788): вместе они организовали и выполнили множество наблюдений подергиваний лапок лягушек, происходивших в присутствии электрических разрядов сначала искусственного происхождения - электрофорной машины и лейденских банок, а потом естественного - грозовых атмосферных (лапки лягушек развешивали на металлические острия наружной ограды) [2]. О проделанной большой работе Л.Гальвани рассказал публично в 1791 году, выпустив «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В следующем XIX веке (до опыта А.С.Попова) перенос быстрых электрических «пертурбаций» на несколько сантиметров или метров от разряжающихся лейденских банок наблюдали лишь несколько человек в отдельных лабораториях стран Европы и США [3].
Передачу «из поднебесья» искусственных и уже смысловых посланий впервые в мире А.С.Попов организовал в июле 1899 года: тогда в петербургском Воздухоплавательном парке его ассистент - блистательный русский физик-инженер Петр Николаевич Рыбкин (1864-1948) с передатчиком вверх поднялся на воздушном шаре, оттуда телеграфировал А.С.Попову о погоде и условиях прохождении полета. В отчете в «Морской технический комитет» Адмиралтейства А.С.Попов написал: "30 июня (по старому стилю - авт.) в 9 часов вечера нами были произведены полные передачи депеш без проводов с помощью телефона в Воздухоплавательном парке. Эти опыты были продолжены в субботу (2 июля) от 5 до 7 часов утра. Для первого опыта депеши с достаточным успехом были поданы с <воздушного> шара и обратно...".
В четверг 4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут 53 секунды по московскому времени в Советском Союзе продолжатели дела А.С.Попова впервые приняли сигналы рукотворного происхождения «Бип-Бип» на частотах 40 и 20 МГц (7,5 и 15 м) уже из космоса - с высоты 939 км от первого в мире искусственного спутника Земли (доступные радиолюбителям на всей твердой поверхности планеты). В воскресенье 12 февраля 1961 года автоматическая межпланетная станция (АМС) «Венера-1» стартовала с космодрома «Байконур» в направлении планеты Венера. Как об'ект исследования станция выработала ресурс 22 февраля 1961 года; положительным в эксперименте было то, что также впервые в мире была осуществлена двусторонняя связь на частоте 922,8 МГц (0,325 м) с изделием человеческого разума (приемно-передающей радиоаппаратурой АМС), удаленного от Земли на 1 млн. 400 тыс. км космического пространства.
В детстве А.С.Попову было также неведомо, что в его индикаторном обнаруживателе ЭМК приемной антенной служили металлические ходики с цепочками, а детектором - 'несовершенные' контакты кольцевых сочленений цепочек. Интересный феномен импульсивных фиксаций будильником грозовых разрядов смог А.С.Попов разгадать сам, но лишь спустя 25 лет, когда начал в кронштадтском Минном офицерском классе проводить исследования способности электромагнитных колебаний высокой частоты к переносу смысловых сообщений в приземном атмосферном пространстве.
Тогда же А.С.Попов попробовал применить цепочку-детектор в задуманном им прототипе получателя ЭМК. У прибора повысилась чувствительность, однако понизилась стабильность в откликах на привходящие внешние сигналы.
В дальнейшем А.С.Попов подвеску из металлических колечек использовал как наглядное пособие в лекционных объяснениях физики работы электромеханического детектора (когерера), "показывал свойство несовершенных контактов менять сопротивление под влиянием электромагнитных волн. Опыт заключался в следующем: на штативе подвешивалась обыкновенная медная цепочка, входящая в электрическую цепь, состоящую, кроме нее, из звонка и батареи. Так как цепочка в электрическом отношении представляет собой ряд несовершенных контактов, то можно было подобрать такое число ее звеньев, при котором сопротивление цепочки оказывалось весьма большим и звонок не звонил. После этого где-либо в стороне производился колебательный разряд при помощи спирали Румкорфа. Электромагнитные волны, достигая цепочки, уменьшали сопротивление в контактах ее звеньев и звонок начинал звонить. После удара по цепочке звонок переставал звонить. Этот опыт как нельзя лучше показывал принцип действия когерера, способ декогерирования и иллюстрировал принципы беспроволочного телеграфа того времени" [4].
Приобретенное в детстве знание механики работы электрического звонка помогло А.С.Попову в конструировании электромеханического детектора ЭМК для его первого и неординарного приемного устройства - разработке способа двойного применения его якоря: по основному назначению и для встряхивания (на обратном ходу) трубки-детектора из металлического порошка (когерера) после прохождения телеграфного сигнала.
8 июля (26 июня) 1877 года А.С.Попов получил Свидетельство об окончании Пермской духовной семинарии с оценками «отлично» по всем предметам. Ему было уже восемнадцать лет и он решил продолжить учиться на физико-математическом отделении Императорского Санкт-Петербургского университета. Отец не противился стремлению сына, однако из своего скромного бюджета мог с грехом пополам выделить деньги лишь на дорогу до Санкт-Петербурга. Там далее А.С.Попов должен был сам зарабатывать себе на жизнь и на ученье. Будущее не страшило юношу. Не испугался он и того, что на его иждивение переходили и младшие сестры: Анна (1860-1930) и Августа (1863-1941) тоже хотели учиться в столице. На семейном совете порешили, что А.С.Попов и сестры к осени вместе поедут в Санкт-Петербург. Первая половина лета ушла на подготовку к дальней поездке. В свободные часы А.С.Попов и В.П.Словцов мастерили большой крытый тарантас. В таких тарантасах, называвшихся «лазаретками», тогда совершали дальние переезды.
Настало 1 августа (20 июля) 1877 года, день отъезда «питерщиков». "Саша, - сказал на прощанье отец. - помощи тебе ждать от меня нечего: сам видишь, какая бедность. Учись, помогай сестрам. Руки у тебя золотые, голова ясная, значит - не пропадешь, выйдешь в люди." Из посёлка «Турьинские Рудники» (ныне г. Краснотурьинск) на тарантасе А.С.Попов с сестрами добрались до Перми (~450 км). Там повозку продали и пересели на пароход. По Каме и Волге пароход приплыл в Нижний Новгород, откуда уже поезд быстро их доставил сначала в Москву, затем в желанный Санкт-Петербург.
25 (13) августа 1877 года А.С.Попов подал прошение ректору Императорского Санкт-Петербургского университета с просьбой о допущении его к поверочным испытаниям. Как закончившего с отличием курс общеобразовательных наук в Пермской духовной семинарии А.С.Попова зачислили в университет без вступительных экзаменов. (Процедура сдачи вступительных экзаменов в Императорский Московский университет в середине XIX века достаточно подробно изложена в автобиографической трилогии «Детство. Отрочество. Юность» великого русского писателя и мыслителя Льва Николаевича Толстого; 1828-1910.)
ПУТЕВОЙ ДВОРЕЦ РОССИЙСКИХ УЧЕНЫХ
В 1865 году великий русский ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) купил владение в северной стороне Московской губернии - дом в деревне Боблово, в 19 км на северо-восток от Клина. Позже в 1885 году его племянник - известный профессор гигиены Михаил Яковлевич Капустин (1847-1920) приобрел дом в деревне Бабайки недалеко от Боблова. «"Мой путевой дворец"- так называл дом в придорожных Бабайках Д.И.Менделеев, небольшую усадьбу М.Я.Капустина на полпути из Клина в Боблово» [5].
В этот дом часто приезжал друг М.Я.Капустина великий русский ученый, изобретатель радио Александр Степанович Попов. Как правило, А.С.Попов приезжал в компании с будущим профессором физики Федором Яковлевичем Капустиным (1856-1936) - родным братом М.Я.Капустина. С 1883 года Ф.Я.Капустин был коллегой А.С.Попова по Минному офицерскому классу в Кронштадте, где он преподавал курс механической теории тепла. Они стали друзьями, а потом и родственниками. Ф.Я.Капустин женился на сестре А.С.Попова - выпускнице Санкт-Петербургской Академии художеств Августине Степановне Поповой (1863-1941).
ЯВЛЕНИЕ СВЯТОГО ОБРАЗА В ХРАМЕ ПАРАСКЕВЫ ПЯТНИЦЫ
В 1887 году А.С.Попов совместно с Ф.Я.Капустиным участвовали в Красноярской экспедиции по наблюдению солнечного затмения, организованной «Русским физико-химическим обществом» (РФХО).
Наблюдательная труба была поставлена в помещении, примыкавшем к каменной часовне Параскевы Пятницы. В июле 1976 года на часовне установили мемориальную доску в честь пребывания А.С.Попова в Красноярске в 1887 году. С учетом значимости православного храма и научной работы, выполненной А.С.Поповым в святилище, с 1997 года в России запустили в обращение десятирублевую банкноту с изображением часовни Параскевы Пятницы.
Любопытно, что одновременно с А.С.Поповым 7 августа 1887 года в Московской области под Клином вблизи Боблова Д.И.Менделеев, поднявшись далеко на воздушном шаре «Русский», впервые в мире с высоты тоже исследовал солнечные затмение и корону.
Многие свои лабораторные работы, замыслы и разработки А.С.Попов обсуждал с Ф.Я.Капустиным. 7 мая (25 апреля) 1895 года на историческом заседании Физического отделения «Русского физико-химического общества», где А.С.Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям в атмосферном электричестве», Ф.Я.Капустин присутствовал и выступил с замечаниями.
Имеется собственноручно А.С.Поповым исполненный эскиз первого в мире приемника беспроводной телеграфии, рисованный в письме к Ф.Я.Капустину: "при устройстве нового прибора можно воспользоваться некоторыми деталями, введенными собственно в телеграфные приборы. Молоточек звонка ударяет по каучуковой палочке «К», на которой и укреплена непосредственно чувствительная трубка «АВ», с помощью разрезанной резиновой трубочки. Сама палочка крепится на пружинке «М» и, кроме того, за шнурок «N» резиновая трубка привязывается ещё сверху к точке «Q». Таким образом, трубка легко подвижна, но почти не имеет колебаний после удара молоточка. Звонок лучше взять в закрытом металлическом ящике, в продаже есть теперь такие, под названием «Виктория». Перо может быть соединено последовательно и параллельно со звонком, безразлично. Цилиндр лучше 12-часовой. Для уменьшения влияния искры и вообще колебаний, вызванных самоиндукцией, очень полезно параллельно электромагнитам ввести свинцово-алюминиевую пару в растворе квасцов; при таком направлении тока, когда алюминий окисляется, пара совершенно не пропускает токов и не мешает действию электромагнита, а для экстратока пара представляет свободный путь; таким образом, исчезновение тока происходят столь же плавно, как и нарастание. Присоединить пару лучше непосредственно к концам обмоток электромагнита. Поверхность алюминия должна быть очищена. В чувствительной трубке хорошо употреблять вместо опилок мелкий стальной бисер — белый, а не воронённый, лучше всего № от 3 до 6 по их торговому названию. Но во всяком случае и всякие крупные опилки годятся. Это кажется все, что нужно" [6].
В следующую экспедицию по наблюдению солнечного затмения восьмого августа 1896 года в устье Енисея Ф.Я.Капустин взял с собою изобретенный А.С.Поповым приемник, который в публикации январского номера журнала РФХО за 1896 год им назван как «Прибор для наблюдения и регистрирования электрических колебаний» (далее «Прибор ...»). С этим «Прибором ...» Ф.Я.Капустин за полярным кругом впервые в мире провел "исследования перемен в атмосферном электричестве, вызванных излучением Солнца во время затмения, когда оно закрыто Луной от Земли" [6] .
Кроме научной важности, использование в экспедиции «Прибора ...» имело и практическое значение, указав на разнообразие применения изобретения А.С.Попова. Отчет о полученных результатах был доложен на ученом совете Императорского Томского университета 17 января 1897 года и опубликован в «Известиях Томского университета». Примененный Ф.Я.Капустиным в экспедиции «Прибор ...» А.С.Попова ныне хранится в музее истории физики Томского государственного университета.
ПЕРВАЯ ПОДНЕБЕСНАЯ ПЕРЕДАЧА СВОДКИ ПОГОДЫ
Известный советский архитектор, ветеран Великой Отечественной войны (1941-1945) Арсений Владимирович Максимов (1912-2003) - правнучатый племянник Д.И.Менделеева «рассказывал, что проживая в первые годы советской власти в Боблове, обнаружил около дома Менделеевых в ветвях Сторожевого дуба странный шест» [5]. Он заинтесовался назначением шестовины. Разъяснения ему дал Иван Дмитриевич Менделеев (известный советский профессор и автор ряда книг по теоретической метрологии, 1883-1936) - сын Д.И.Менделеева, который прояснил, «что на дубе находилась антенна аппарата, с помощью которого впервые в Подмосковье Дмитрий Иванович услышал звуки морзянки... "Летом 1899 года в Бабайках состоялся первый в Московской губернии сеанс. Впервые в России приемный и передающий аппараты надежно работали в условиях всхолмленной пересеченной местности - Клинско-Дмитровской гряды"» [5].
В архиве А.В.Максимова сохранились записи о тех событиях, сделанные со слов Д.И.Менделеева: «Помню, сидели мы в Боблове, в моем кабинете был установлен приемный аппарат, антенну смастерил Ваня (сын Д.И. Менделеева. — авт.). Залез на большой дуб возле дома и привязал ее к ветвям. А Попов в Бабайках установил передающее устройство. Заранее сверили часы и в назначенное время были у приборов. Как и сговорились — в двенадцать часов дня слышу: затрещало, и азбука Морзе поздравила нас с хорошей погодой.
Страсть было досадно, что мы не могли ничего ему ответить и поздравить с крупнейшей научной победой! Наскоро заложили лошадей и по условленной заранее дороге скорее в Бабайки галопом. Только доехали до Фабричного моста, а Александр Степанович к нам мчится на рысях, не терпелось ему узнать, как мы его слышали. Лошади остановились, мы соскочили с сидений, от радости такой обнялись и трижды по-русски расцеловались.
Поспешили ко мне в Боблово, здесь Александр Степанович осмотрел свой приемный аппарат, убедился, что все в исправности, а сам все волнуется. Вижу — душа у него не на месте: то присядет, то по кабинету ходит. Наконец говорит: "Дмитрий Иванович, хочу еще раз себя проверить — поеду прямо из Бабаек вместе с электрической машиной верст на тридцать по большаку, а вы ждите мои сигналы...".
Помню, еще монахам в Пешношский монастырь письмо написал, просил разрешения провести опыты из подвалов с толстыми стенами. А через пару дней опять затрещал приемный аппарат, и версты и стены помехой не были. И опять мы радовались вместе с изобретателем» [5].
ВОСХОД ПОДЛИННОГО РАДИО
В начале августа 1899 года к А.С.Попову поступили из Франции три комплекта приемно-передающей аппаратуры, изготовленные фирмой «Попов-Дюкрете» по документации им же разработанной. Каждый комплект содержал в себе приемник следующего поколения повышенной чувствительности, способный получать телеграфные отправления с больших расстояний как на головные телефоны, так и на бумажно-ленточное печатающее устройство. С данными комплектами планировалось в конце августа начать испытания беспроводной связи в обстановке военных маневров и стрельб Черноморского флота.
К своим родственникам и друзьям, по всем вероятиям, А.С.Попов наведался в середине августа. Вполне очевидно, что А.С.Попов, пребывая в гостях, решал и очередные полезные задачи по тестированию и введению в практику беспроводной телеграфии. Ему интересовало соответствие возможностей поступившего промышленного образца приемно-передающего комплекта ожидаемым (заданным) техническим параметрам при прохождении электромагнитных волн (ЭМВ) в атмосфере над земной твердью. Одновременно он имел желание воспользоваться оказией и продемонстрировать признанному в России великому ученому-химику реалии совершенного им открытия - способности ЭМВ к переносу смысловых сообщений путем внекабельной телеграфии. И то и другое у А.С.Попова получилось, - как явствует из интервью Д.И.Менделеева.
Изобретенный А.С.Поповым в 1895 году «Прибор, предназначенный для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве» провозгласил наступление эпохи глобальных коммуникаций [7,8]. При всем при том вводная технология обработки данных получателем сигналов с помощью электромеханического детектора (когерера) была тупиковой. Когерерная технология в совокупности оказалась фальстартом и прототипом сразу после нарождения. Никакого 'здравого' радио из нее выйти не могло.
Идеологом и главным конструктором приемника следующего поколения (Подлинного радио!) с электронным полупроводниковым детектором, отображающего азбуку телеграфных сигналов «на слух» и на телеграфную ленту, А.С.Попов объявил себя 26 (14) июля 1899 года, подав заявку в Комитет по техническим делам Департамента торговли и мануфактур Министерства финансов Российской империи на выдачу ему в соавторстве с блистательным русским физиком-инженером Петром Николаевичем Рыбкиным и замечательным русским военным инженером Дмитрием Семеновичем Троицким (1857-1918) привилегии (патента) №6066 на «Телефонный приемник для депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн» [9].
В Британское бюро патентов (The British Patent Office) аналогичную патентную заявку под №2797 Improvements in Coherers for Telephonic and Telegraphic Signaling (Усовершенствования когереров для телефонной и телеграфной сигнализации) А.С.Попов представил 12 февраля 1900 года [9]. В Бюро патентов США (The United States Patent Office) подобное заявление на патент за №722139 Coherer Receiver with self recovering Coherer (Когерерный приемник с самодействующим когерером) он передал 8 марта 1900 года [10]. Заявки на схожие патенты А.С.Попов оформил в Швейцарии под №21905 Receiver for wireless telegraph (Приемник для телеграфии без проводов) с утверждением 9 апреля 1900 года, Испании №25816 - 11 апреля 1900 года, во Франции №296354 Recepteur telephonique des dipeches envoyees au moyen des oscillations electromagnetiques, par signaux del alphabet Morse (Телефонный приемник депеш, отправляемых сигналами азбуки Морзе посредством электромагнитных колебаний) - 4 декабря 1900 года [9], сверх того - в Австрии, Бельгии, Италии, Швеции [10].
После посещения европейских научных центров в мае 1899 года А.С.Попов в письме из-за границы сообщил П.Н.Рыбкину - "узнал и вижу, что мы не очень отстали от других"! По завершении разработки и первых испытаний «Телефонного приемника для депеш, ...» в июле 1899 года А.С.Попов провозгласил, что - "Возможность приёма сигналов на слух даёт беспроволочному телеграфу колоссальные преимущества" и "с этим мы стали впереди заграницы".
В своих заявках на патенты А.С.Попов имел ввиду распространение электромагнитных волн по воздуху вдоль земной поверхности. Именно такого плана действий он придерживался в экспонировании аппаратуры - передаче телеграфных точек и тире (Сводки погоды!) Д.И.Менделееву в Боблово сначала из деревни Бабайки, а потом из подвала Николо-Пешношского монастыря, находящегося в 16 км от Боблово.
В продолжавшуюся 86 дней зимнюю кампанию 1899/1900 годов по спасению рыбаков и военного корабля, получившую название «Гогландская эпопея», где по надводной беспроводной линии коммуникации прошли 6303 слова в 440 телеграммах, А.С.Попову и его помощникам было очевидно, что связь необходимо организовывать по воздуху в поднебесном пространстве.
Доклад А.С.Попова в рамках Всемирной промышленной выставки 1900 году в Париже (Франция) назывался «О применении телефонного приемника депеш в пересылке сигналов по воздуху». (Д.И.Менделеев на Всемирной выставке в Париже был членом Международного жюри, присутствовал на чтении доклада А.С.Попова.)
За аппаратуру, лучшим образом проявившую себя в эксплуатации в 1900 году, на Всемирной выставке в Париже А.С.Попов был награжден Почетной грамотой и Большой золотой медалью.
Царское правительство Российской империи выплатило А.С.Попову вознаграждение 33 000 рублей (~55 000 000 руб / $1 800 000 - по современному курсу), в эквиваленте превышающее Нобелевскую премию того и нынешнего времени; П.Н.Рыбкина отблагодарило 1000 рублями (~1 650 000 рублей / $55 000).
АКВАКОММУНИКАЦИОННЫЙ МАРАФОН
В то время, когда в России А.С.Попов проводил испытания и продвижение техники беспроводной телеграфии следующего поколения, за границей в Великобритании ставший знаменитым инициативный предприниматель итало-ирландского происхождения Г.Маркони (Guglielmo Marconi; 1874-1937) в своих патентах доказывал, что для распространения электромагнитных волн предпочтительны морская вода и земные толщи. Физическую несуразность сначала он записал в свой первый британский патент №12039 Imкprovements in Transmitting Electrical impulses and Signals, and in Apparatus therefor (Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов, и в аппаратуре для этого) от 2 июня 1896 года, утвержденный 2 июля 1897 года; туда же заодно он вписал, что "возможно передавать сигналы (электромагнитные волны - авт.) поперек или сквозь массы металла".
На запатентованные нелепости в юридическом опусе за №12039 впору смотреть «сквозь пальцы» и толерантно, если бы они потом не повторились. В конце 1896 года в Бюро патентов США Г.Маркони приступил к оформлению следующего патента под №586193 Transmitting electrical signals (Передача электрических сигналов) c приоритетом от 7 декабря 1896 года (ратифицированного 13 июля 1897 года) [9]. В заокеанскую грамоту он перепечатал основное ошибочное положение из исходного британского патента (№12039). В оба охранных документа Г.Маркони поместил слегка модифицированную компиляцию «Прибора ...» А.С.Попова , назвал его "ресивером для электрических колебаний". В 1901 году в США Г.Маркони снова воспроизвел курьезы начального оригинала (№12039) в перевыпущенном патенте под №RE11913 Transmittihg electrical impulses and signals and apparatus therefor (Передача электрических импульсов и сигналов и аппаратура для этого) [9]. 10 декабря 1909 года в докладе Wireless Telegraphic Communication (Беспроводная телеграфная связь) на церемонии вручении Нобелевской премии Г.Маркони огласил основные заповеди земноводной теории в присутствии уже лучших представителей международных сообществ ученых и инженеров [11]. Все начальные патенты Г.Маркони периода 1896-1901 годов морально ущербны еще и потому, что рассчитаны на малонадежный в практической работе когерер, не имевший перспективы в применении начиная уже с середины 1899 года.
Интересно, что в конце 1898 года Г.Маркони приглашал знаменитого ирландского физика и инженера по подземной и океанической подводной кабельной телеграфии - автора бессмертной формулы расчета периода электромагнитных колебаний в колебательном контуре - T=2пV LC (1853), члена Лондонского королевского общества (аналога российской Императорской АН), президента Лондонского королевского общества (1890-1895), почетного члена Императорской Санкт-Петербургской Академии наук (1896) Уильяма Томсона/Лорда Кельвина (William Thomson/1rd Baron Kelvin; 1824-1907) быть научным руководителем в основанной год назад «Компании беспроводной телеграфии и сигнализации» (Wireless Telegraph and Signal Company) и руководимой его двоюродным братом по матери, ирландским инженером-технологом по семейственному производству виски Jameson Г.Джеймсоном (Henry Jameson-Davis; 1854-1936) - бывшим офицером-полковником и героем Первой англо-бурской войны (1880-1881). После знакомства с физикой работы, схемами внекабельной приемно-передающей телеграфной аппаратуры и методическим подходом к руководству работами в компании Лорд Кельвин отказался. Именитый ученый провозгласил, что беспроводные индикации сигналов на базе плохо управляемого и замедленного когерера (детектора) с большой постоянной времени (временем отклика) вкупе с искровым передатчиком никогда не смогут составить конкуренцию общеупотребительным передачам данных от точки к точке в кабельном телеграфировании.
Ресивер с полупроводниковым (ртутным) детектором и головным телефоном у Г.Маркони появился в конце августа 1901 года. По существующим и доказанным фактичным записям идея и схема ресивера у Г.Маркони объявились путем нелигитимного заимствования интеллектуальной собственности известного индийского ученого-физика Дж.Ч.Бозе (Jagadis Chandra Bose; 1858-1937). 10 сентября 1901 года в Британское патентное бюро от Г.Маркони поступила заявка на патент №18105 Improvements in coherers or detectors for electrical waves (Усовершенствования в когерерах или детекторах для электрических волн), где была схема новоявленного ресивера представлена [12].
В 'усовершенствованном' ресивере Г.Маркони использовался акустический преобразователь первоначальной разработки великого американского изобретателя, ученого и бизнесмена шотландского происхождения А.Белла (Alexander Graham Bell; 1847-1922). Как раз с таким приставляемым к уху одинарным телефоном цилиндрической формы Г.Маркони экспериментировал в бездоказательном марафоне смыслового сообщения (точек буквы «S») через Атлантический океан в декабре 1901 года.
Имеется картина художника , на которой изображены Г.Маркони и его ближайшие помощники в приемном покое заброшенного инфекционного госпиталя на крутом восточном берегу острова Ньюфаундленд 12 декабря 1901 года в 12.30 полудня, «навострившие» слух в надежде отловить телеграфные «точки» из внешнего пространства; при том, что Г.Маркони показан приклонившим цилиндрический наушник к левому уху, тогда как известно, что у человека правое ухо слышит лучше.
Очевидно, что произведение искусства не могло быть рисовано без консультаций и направляющих указаний Г.Маркони, и соучастников беспримерного действа. Поэтому артефакт в виде винной бутылки на переднем плане художественного творения живописан не случайно. С 'пониманием' можно отнестись к произволению мужиков подогреться спиртным на холоде. Распивали, конечно, Jameson - упомянутое ирландское виски от семьи Г.Маркони (по матери). В бесчисленных интервью Г.Маркони признавал, что устойчивого приема звуковых воплощений телеграфных сигналов не получилось, но ему удавалось точки буквы «S» распознавать в отдельные промежутки времени.
Сразу же по окончании шумного дела в США и европейских странах многие известные ученые-физики выступили с резонансными заявлениями, что Г.Маркони ошибся, скорее он слышал атмосферные разряды, показавшиеся ему смысловым сообщением. Суточные изменения прохождений электромагнитных волн в поднебесном пространстве хорошо было изучены уже в 1930-х годах. В 1941 году пастух в известном отечественном фильме «Свинарка и пастух» в обращении к свинарке запел: "Волны радио ночью примчатся!". Современные американские (США) исследователи предпринятой Г.Маркони акции также извещают [13], что по законам физики распространения электромагнитных колебаний вокруг Земли никак Г.Маркони не мог днем в Канаде вести телеграфный прием от передатчика из Англии, работающего на средней волне (366 м). Верование в прецендент сенсационной связи, будто бы осуществленной посредством Г.Маркони, равноценно ни на чем основанной убежденности в технической годности материализованного джинном-старцем Гассаном Абдуррахманом ибн Хоттабом телефона из цельного куска превосходного черного мрамора, придуманного в 1938 году известным российским писателем-юмористом и поэтом Лазарем Иосифовичем Лагиным (1903-1979) для повести-сказки «Старик Хоттабыч». Верить в такое - себя не уважать ...!
Существует еще одно объяснение: Г.Маркони не слышал информативных 'точек' потому, что у него после выпивки понизилась чувствительность слуха, особенно к высоким частотам (согласно физиологии слуха); кроме того, не исключено, что Г.Маркони был так нетрезв, что вообще ничего не слушал, только имитировал процесс. В статье [14] автор праведно поддерживает версию, что "путаница, а также таинственность в проведении всего эксперимента, заставили некоторых усомниться: а был ли вообще прием сигналов, тем более, по современным представлениям, средние волны на таких расстояниях днем не проходят, в чем убедились и сами исследователи". Вполне вероятно также, что Г.Маркони, вытворяя дезориентирующие интервью в СМИ и выступления в научных сообществах, таким образом дипломатично намекал на отсутствие у него положительного результата в трансатлантическом эксперименте 1901 года.
Небезызвестно, что ртутный демодулятор вкупе с доисторическим наушником у Г.Маркони не оправдал возлагавшихся на него надежд по причине недостаточной чувствительности и неудобств в пользовании (надобности беспрестанного поддержания рабочего контакта в трубчатом когерере на стыке «ртуть-железо»). В мае 1902 года ему на замену Г.Маркони заимствовал другой курьез техники - электро-механический магнитный детектор (с тем же одним наушником) [11].
Примечательно, что А.С.Попов в трех схемах по тексту описания «Телефонного приемника для депеш, ...» от 26 (14) июля 1899 года [15] обозначил "два телефона, соединенные последовательно"; эксплуатировать их предложил вкупе с амбушюрами .
НАУКА НАЧИНАЕТСЯ С ТЕХ ПОР, КАК НАЧИНАЮТ ИЗМЕРЯТЬ. ТОЧНЫЕ НАУКИ НЕМЫСЛИМЫ БЕЗ МЕРЫ
Знаменательно, что в конце XIX века в Кронштадте электротехническое оборудование Минного офицерского класса было для того времени лучшим не только в России, но и в Европе. Под методическим руководством Д.И.Менделеева силами передовых русских ученых были созданы прекрасные физический и механический классы, библиотека, мастерская, лаборатория и чертежная. Оборудованные по последнему слову науки предметные кабинеты привлекли внимание молодых выпускников физико-математического факультета Императорского Санкт-Петербургского университета А.С.Попова и Ф.Я.Капустина. Поэтому они приняли предложение занять должности преподавателей в учебном заведении.
А.С.Попов начал постоянно проживать в Санкт-Петербурге с сентября 1901 года, став ординарным профессором и руководителем кафедры физики Санкт-Петербургского императорского электротехнического института Александра III. Здесь он часто встречался с Д.И.Менделеевым лично и на заседаниях «Русского физико-химического общества», основанного по его инициативе в январе 1876 года, а с 1883 по 1887 годы предписанного ему быть президентом этого научного объединения передовых российских ученых XIX века. (А.С.Попов вошел в состав РФХО в 1887 году, в 1905 году избран председателем Физического отделения и президентом «Русского физико-химического общества» - посты, которые был должен он занять с 1 января 1906 года.)
16(3) мая 1905 года «Петербургская газета» опубликовала интервью с Д.И.Менделеевым, в котором приведены следующие слова ученого: "Хотя я и стар, но память у меня еще свежа, и я положительно отрицаю, чтобы я знал или даже слышал о ком-нибудь, работавшем над идеей беспроволочного телеграфа ранее профессора А.С.Попова, который остается первым его изобретателем даже сравнительно с Г.Маркони".
Д.И.Менделеев является предтечей (отцом) современной российской метрологии. Основанное в 1842 году Депо образцовых мер и весов в Санкт-Петербурге, в июне 1893 года он преобразует в Главную палату мер и весов (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева). По инициативе Д.И.Менделеева в октябре 1901 года на Украине открылась первая Поверочная палатка по выверке и клеймению торговых мер и весов; с этого события в стране началась история создания ННЦ «Институт метрологии» (Нацiональний науковий центр «Інститут метрологii»).
В бытность активности Д.И.Менделеева в сфере метрологии им провозглашена словесная формула, поныне актуальная для научных работников, инженеров, радиолюбителей: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры".
Д.И.Менделеев понимал науку только в единении с практикой; качественное преподавание в учебных заведениях он признавал за профессорами, имеющими опыт работы в лаборатории, за рабочим столом, в том числе такими, какими были А.С.Попов и его племянники - М.Я.Капустин, Ф.Я.Капустин: "Профессор, который только читает курс, а сам не работает в науке и не двигается вперед, - не только бесполезен, но прямо вреден. Он вселит в начинающих мертвящий дух классицизма, схоластики, убьет их живое стремление, ... То соображение, что о нас, профессорах и вообще ученых, обыкновенно думают повсюду, что мы говорим, советуем, но практическим делом владеть не умеем, что и нам , как щедринским генералам, всегда нужен мужик, для того чтобы делать дело, а иначе у нас все из рук валится. Мне хотелось бы демонстрировать, что это мнение, быть может справедливое в каких-то других отношениях, несправедливо в отношении к естествоиспытателям, которые всю жизнь проводят в лаборатории, на экскурсиях и вообще в исследованиях природы. Мы непременно должны уметь владеть практикой, и мне казалось, что это полезно демонстрировать так, чтобы всем стала когда-нибудь известна правда вместо предрассудка."
ЛЮДИ КУЛЬТУРЫ И ЛЮДИ ЦИВИЛИЗАЦИИ
Известно, что интенсивное развитие естествознания началось в XVI веке. С этого времени в просвещенных странах Европы и Америки передовые государственные деятели начали осознавать значимость науки для подъема человеческой культуры. Пришло понимание естествознания как могущественной силы направляющей прирост объемов культуры по правильному пути.
В начале XVII века английский философ Ф.Бекон (Francis Bacon, 1561-1626) провозгласил физику "матерью всех наук". К концу XVIII века Б.Франклин констатировал: "Быстрый прогресс истинной науки иногда вызывает у меня сожаление, что я родился так рано. Невозможно представить себе той высоты, которой достигнет власть человека над материей через тысячу лет... Наша жизнь будет по желанию продлена даже за пределы глубокой старости... И люди, наконец, узнают то, что они сейчас неверно называют человеколюбием."
В XIX-XX веках Россия занимала лидирующие позиции в мировой культуре по всем направлениям. Представители зарубежных научных сообществ знакомились с достижениями российской науки. В свою очередь ученые и инженеры из отечественных школ естествознания посещали международные конференции, проходили стажировки в научных центрах развитых стран Азии, Америки, Европы. Переводили иноязычные отчеты научных работ и книги на русский язык и наоборот. Россия имеет все основания для того, чтобы гордиться своей просвещенностью и успехами в естествознании. Познакомившись с российской культурой, мир начал более стремительно развиваться.
В годы обострения холодной войны США против СССР военным историкам ВМФ США задали тему: «Кто изобрел радио?». Для изучения вопроса привлекли открыто изданные документы и сведения, полученные из анонимных источников. В официальном отчете, выпущенном в 1963 году и рассекреченном недавно (http://fecha.org/popov.htm) [16], американцы ответили – "Радио изобрел русский ученый Александр Попов".
А.С.Попов был сыном священника, поэтому историки сочли открытие беспроводной связи вмешательством «Божьей силы», а созданное им в 1895 году первое связное электрическое устройство – хитроумным изобретением. Назвали «Актом Бога» позволение А.С.Попову "детектировать и регистрировать удаленные разряды молний, получать по воздуху подобным путем телеграфные отправления". Сотни матросов и офицеров потерпевшего на Балтике в конце 1899 года аварию военного корабля «Генерал-адмирал граф Апраксин» не рассчитывали на быстрое возвращение домой и смирилась с предстоящим долгим пленом во льдах. Вышедший из тумана на помощь ледокол «Ермак» показался им миражом, человека, принесшего им спасение (А.С.Попова – авт.), они потом называли ангелом.
А.С.Попов не рассчитывал на извлечение прибыли от научных дел. По-мнению историков ВМФ США "самозваный претендент на изобретение беспроводной связи итальянец Г.Маркони не имел идей в беспроволочной телеграфии. Он был лишь энтузиастом-антрепренером выгодных продаж новой техники по миру".
Воплощение достижений науки в практику жизни осуществляют люди культуры (в более широком плане - не только физики, но еще и художники, поэты, писатели и др.), и люди цивилизации. Призвание вторых проявляется в тиражировании конкретных открытий и изобретений, наработанных первыми, преобразовании их в достояние широкого потребления.
Определенно, что в открытии, изобретении и продвижении радио, как составной части развития естествознания в XIX-XX веках А.С.Попов смотрится человеком культуры, Г.Маркони - как человек цивилизации.
В современном цивилизованном обществе ретроспективное отображение миссии Г.Маркони наиболее ощутимо в проявлениях деловой активности многих одаренных промышленников из стран юго-восточной Азии, также сумевших путем заимствования сторонних инноваций и опыта работ в короткое время основать успешные торгово-индустриальные компании, выстроить производственные корпуса, наладить технологичное изготовление широкой номенклатуры сложной электро/радиотехнической аппаратуры. В отличие от Г.Маркони, азиатские предприимчивые люди не объявляют себя изобретателями серийно выпускаемых устройств. В подавляющем большинстве они не проявляют интереса к публичности.
Благодаря естествознанию приумножение человеческой культуры в XXI веке продолжается, а электронный микропроцессор ныне есть «компас земной». К началу текущего столетия в одно время с разработками американской корпорацией INTEL микропроцессоров с очень высокими техническими характеристиками подоспела и корпорация MICROSOFT с доступным программированием, а на востоке взошло «китайское экономическое чудо» — малозатратное производство. В результате по всему миру пользователи получили доступные по цене и довольно простые в эксплуатации устройства, по уровню совершенства значительно опережающие многие привычные бытовые приборы во всех сферах жизни. Некоторые популяризаторы науки и техники полагают, что если бы в других областях человеческой деятельности развитие технологий находилось бы в гармонии с темпами продвижений микропроцессоров, то сейчас по цене менее одного цента (32 ... 35 копеек по российскому курсу) продавались квадратные метры жилой площади, предметы одежды, билеты на самолет в любое место планеты, легковые автомобили, и мн. др.
[ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ]
В 1899 году на Черном море испытания беспроводной телеграфной связи начались 24 августа в Севастополе, а завершились 22 сентября в Феодосии. Работы осуществлялись под методическим руководством и с участием А.С.Попова и П.Н.Рыбкина. В передачах по воздуху тогда использовалась по миру не имевшая аналогов приемно-передающая аппаратура, содержащая в составе новейший «Телефонный приемник для депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн». 7 сентября и 8 сентября броненосец «Георгий Победоносец» оставался на Феодосийском рейде, а броненосец «Двенадцать апостолов» удалялся от него в море на расстояние до ~25 км. Между ними происходил взаимный обмен депешами. Прием телеграмм осуществлялся «на слух» и на телеграфную ленту.
Эти испытания беспроводных телеграфных систем интересны тем, что на них впервые в истории радио были применены позывные приемно-передающих станций. Аппаратура броненосца «Двенадцать апостолов» имела позывной ДА. Станция «Георгия Победоносца» вызывалась по сигналу ГП. Опыты связи с позывными продолжались с 7 по 22 сентября 1899 года, в том числе вдали от побережья (в открытом море) [17].
ЛИТЕРАТУРА
1. Телков Б. Невьянск - Демидовская столица. - Журнал «Наука и жизнь», 2003, №6.
Web-версия: http://www.nkj.ru/archive/articles/2971/
2. Ольшанский В. Алессандро Вольта и Луиджи Гальвани: неоконченный спор. - Журнал «Наука и жизнь», 2004, №12.
Web-версия: http://www.nkj.ru/archive/articles/915/
3. Меркулов В. Из ранней предыстории радио. - Журнал «Радио», 2008, №11.
Web-версия: http://www.computer-museum.ru/connect/predhist_radio.htm
4. П.Н.Рыбкин. А.С.Попов и его деятельность в области радио. Журнал «Бюллетень связи ВМФ» 1945, №6.
Web-версия: http://rybkin.h16.ru/dejatpop.htm
5. Потресов В. Страна трех гениев. Журнал «Наше наследие», 2007, №81. Web-версия: http://nasledie-rus.ru/podshivka/8103.php
6. Капустин Федор Яковлевич - Электронная энциклопедия ТПУ. Web-адрес: http://wiki.tpu.ru/wiki/Капустин_Федор_Яковлевич
7. А.С.Попов. Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний. - Из истории изобретения и начального периода развития радиосвязи: сб. док. и материалов; сост. Л.И.Золотинкина, Ю.Е.Лавренко, В.М.Пестриков под ред. проф. В.Н.Ушакова. - СПб.: изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина), 2008.
8. Пестриков В.М. Радиоприемник, переживший века. - Журнал «Радиохобби», 2001, №6, c. 2-3 .
Web-версия: http://www.qrz.ru/articles/article100.html.
9. Меркулов В. Изобретение охраняемое патентами. - Журнал «Радио», 2010, №7.
Web-версия: http://www.computer-museum.ru/connect/radio_patent.htm
10. А.С.Попов - Э.Дюкрете. Письма и документы, 1898-1905 гг./Авторы-сост. Л.И.Золотинкина, Е.В.Красникова, М.А.Партала, А.С.Румянцев, под ред. Л.И.Золотинкиной. - СПб: изд-во «Русская классика», 2009.
11. Меркулов В. Г.Маркони: Нобелевский доклад. - Журнал «Радио», 2010, №1.
Web-версия: http://www.computer-museum.ru/connect/marconi_4.htm
12. Меркулов В. Мнимые приоритеты начальных работ Г.Маркони. - Журнал «Радио», 2008, №5.
Web-версия: http://www.computer-museum.ru/connect/marconi_3.htm
13. Henry M. Bradford. Did Marconi Receive Transatlantic radio signals in 1901. - Web-адрес: http://www.antiquwireless.org/otb/marconi1901.htm
http://www.antiquwireless.org/otb/marconi1901a.htm
14. Поляков В. (RA3AAE). Кто вы, синьор Маркони? - Web-адрес: http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=964
15. А.С.Попов. Телефонный приемник депеш. Описание. Приложение к заявлению о выдаче привилегии от 26 (14) июля 1899 г. - Из истории изобретения и начального периода развития радиосвязи: сб. док. и материалов; сост. Л.И.Золотинкина, Ю.Е.Лавренко, В.М.Пестриков под ред. проф. В.Н.Ушакова. - СПб.: изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина), 2008.
16. Russia's Popov: Did he "invent" radio? - Web-адрес: http://fecha.org/popov.htm
17. Кудрявцев-Скайф С. А.С.Попов - изобретатель радио. М.-Л.: Военно-Морское издательство НКВМФ СССР, 1945.
Богато иллюстрированные электронные версии статьи опубликованы:
- на техническом портале и сервере радиолюбителей России CQHAM.RU и QRZ.RU:
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=1133
http://www.qrz.ru/articles/detail.phtml?id=358
Журнальная версия статьи опубликована в журнале «Радио» 2013, №5.
Размещение произведения на сторонних ресурсах , а также его публикация на бумажных и иных носителях запрещены без согласия автора.
Меркулов В.: hodakova.a@sc.ru.ru