Приключения радиолуча

Вероятно, Герц и не предполагал, сколь триумфальной будет судьба его открытия. Бытует даже мнение, правда, не всеми разделяемое, что он не верил в будущность своего открытия. Как бы там ни было, его труд пробудил всеобщий интерес к идее беспроволочной связи.

ПОПОВ И МАРКОНИ 

ВОДА И ЗЕМЛЯ… ВМЕСТО ПРОВОДОВ

И до открытия радиоволн думали об использовании электрических и магнитных явлений для беспроводной связи. «Быстрота, с которой распространяется свет, электричество и магнетизм представлялись всегда как средства, чтобы передавать известия, которые бы требовалось сообщить с возможной поспешностью», — писал в начале XIX столетия русский ученый и дипломат Павел Львович Шиллинг — изобретатель первого практически пригодного электромагнитного телеграфа. Уже в 1835 году телеграфные аппараты Шиллинга были установлены в кабинете Николая I в Зимнем дворце и на квартирах царских приближенных.

Шиллинг же первым в мире применил электрокодовые сигналы. Изобрести их ему помог опыт работы в области шифрования и тайнописи в период дипломатической службы. Даже с современных позиций его коды выглядят довольно эффективными. «Я нашел средство, — писал Шиллинг, — двумя знаками выразить все возможные речи». Нетрудно увидеть в этом предложении двоичную систему счисления, столь широко ныне используемую в ЭВМ, технике связи и обработке сигналов.

По-видимому, один из самых ранних опытов по установлению беспроволочной связи провел американец Самуэль Морзе, имя которого известно всем нам по азбуке Морзе. Кстати, он был талантливым живописцем. За свою первую картину «Умирающий Геркулес», выставленную в 1813 году в Англии, его наградили золотой медалью. Среди молодых американских художников он стал признанным лидером и одно время даже был профессором изобразительного искусства в Национальной академии художеств в Нью-Йоркском университете.

И вдруг совершенно неожиданный поворот: он бросает живопись ради изобретательских занятий. Ему не везло, приходилось голодать, и только к концу жизни к нему пришли слава и богатство (денежные отчисления за использование патента на телеграфный аппарат его конструкции).

Но вернемся к его опытам по беспроволочной связи, которые он провел в 1842 году на Морском канале близ Вашингтона.

С обоих берегов канала на достаточное расстояние в воду были спущены большие металлические пластины, соединенные на одном берегу с батареей и телеграфным ключом, а на другом — с чувствительным гальванометром. Когда на одном берегу замыкали ключ, стрелка гальванометра на другом берегу отклонялась. Дальность связи такой «водяной» линии достигла 1600 метров.

Опыты Морзе заинтересовали англичанина Ландсея. Он ввел некоторые усовершенствования, в частности, электрическую батарею на приемном конце. В 1854 году Ландсей взял, пожалуй, первый в мире патент па «беспроволочный телеграф». В патентной заявке было указано, что ряд его приборов, размещенных один относительно другого на расстоянии 20 миль, сможет связать беспроводной связью Американский и Европейский континенты.

Однако эту связь в опытах Морзе и Ландсея строго нельзя назвать «беспроводной». Проводник все-таки наличествовал. Им была соленая морская вода. И хотя идея «водяной» связи увлекала и других изобретателей, но практического применения она так и не нашла.

Вспомнили о ней в 1870 году во время осады Парижа пруссаками. Город оказался блокированным. И вот, чтобы установить связь между штабом защитников города и предместьем Сен-Дени, два французских физика, Бурбуз и д'Альмеида, решили использовать в качестве проводов не воду, а землю. Ведь почва, как и соленая вода, тоже обладает электропроводностью.

К концу января 1871 года приборы были изготовлены, и д'Альмеида вылетел на воздушном шаре, которым ученые сами изготовили, из осажденного города в Сен-Дени для установки станции. На обоих концах, и в Париже и в Сен-Дени, приборы были соединены с металлическими пластинами, зарытыми в землю. Однако станции работали плохо и практической пользы не принесли.

Пытался решить задачу беспроводной связи и знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон. В 1885 году он испытал систему телеграфной связи между берегом и кораблем и между движущимся поездом и станционным зданием. 14 мая 1885 года он подал заявку на «прибор для передачи без проводов сигналов азбуки Морзе», а в декабре 1891 года получил патент. «Корабли на океане, — писал в заявке изобретатель, — могут сообщаться между собой и с сушей: на вершине мачт будут устанавливаться металлические щиты, которые путем индукции вызывают электрические вибрации или электрические волны (подобные световым), действующие на электрический прибор на отдаленном судне, имеющем подобный же приемный металлический щит».

Максимальная дальность связи, которой удалось достичь Эдисону, составляла 200 метров. Но это была отнюдь не радиосвязь. Во вторичной цепи индукционной катушки эдисоновского передатчика не было искрового разряда, возбуждавшего, как у Герца, высокочастотные колебания в излучающем элементе — вибраторе, а следовательно, и не было еще не открытых в то время «лучей Герца» — радиоволн. Связь получилась за счет наводки, вызванной индукцией. А поле индукции убывает быстро — квадратично, а не линейно, как при электромагнитной волне, поэтому Эдисону и не удалось добиться связи на большее расстояние. Правда, для железнодорожников данное обстоятельство не имело особого значения, поскольку индукционная связь осуществлялась между металлической крышей вагона и телеграфными проводами, натянутыми вдоль путей.

И хотя изобретение Эдисона фактически оказалось устройством индукционного типа и не использовало радиоволн, тем не менее оно мешало итальянцу Гульельмо Маркони — создателю первых линий дальней радиосвязи, в его намерениях монополизировать все, что к ней относится. И в 1903 году ему пришлось купить патент Эдисона.

Примерно в одно время с Эдисоном занимался беспроводной связью и главный инженер Британского почтового ведомства Уильям Прис. Он обратил внимание на то, что расположенные по соседству телефонные и телеграфные линии влияют друг на друга. Так, телефонный разговор по одной линии хорошо прослушивался в других линиях на расстоянии до 400 метров, а в отдельных случаях до двух километров. Эти наводки, вызываемые электромагнитной индукцией, он попытался использовать во благо, и не совсем безуспешно. Его опыты легли в основу одного из способов морской навигации. По дну бухты или залива прокладывался изолированный кабель, и по нему передавались опорные сигналы, которые улавливались проходящим над кабелем кораблем и служили ему как бы путеводной нитью.

Занимался вплотную беспроводной связью знаменитый ученый-электрик Никола Тесла и многие другие Время настойчиво требовало связи без проводов, связи на большие расстояния, не зависимой от погоды. Особенно в ней нуждались мореплаватели: ведь в море за кораблем провода не протянешь. А впечатления, сколь трудно и дорого прокладывать кабель через океан и как непросто его эксплуатировать, были еще живы в памяти современников.

ОТ ИДЕИ К ИЗОБРЕТЕНИЮ

Часто считают, что главное в изобретении — идея, а осуществление ее — дело сравнительно второстепенное. Но это не всегда так, особенно когда речь идет об изобретении такого масштаба, как радио. Если посмотреть на опыты Герца с дистанции сегодняшних дней, то в них можно увидеть зародыши идеи радиосвязи и радиолокации. Теперь-то мы знаем, сколь длинен был путь от идеи до изобретения. В особенности это касается радиолокации.

В подтверждение сказанного приведу один любопытнейший отрывок из статьи Уильямса Крукса. Она и сейчас читается, словно популярный учебник по радиотехнике. Даже не верится, что статья опубликована почти сто лет назад, в 1892 году. Судите сами…