А. С. Попов и советская радиотехника

Пользуясь улучшенными им самим приборами, А. С. Попов прочёл в Кронштадте и в Петербурге несколько лекций, названных «Новейшие соотношения между световыми и электрическими явлениями». Свою лекцию в Кронштадтском морском собрании 23 февраля 1890 г. А. С. Попов закончил так: «Человеческий организм не имеет такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применить к передаче сигналов на расстояние». Эти слова Александра Степановича указывают на то, что он не только правильно оценил значение открытия электромагнитных волн, но и продолжал размышлять о практическом применении их для осуществления беспроволочной связи, идя в этом направлении дальше, не подчинившись слепо, как огромное большинство физиков того времени, распространённому мнению, что практическое применение электромагнитных волн не имеет почвы. Приведенные выше высказывания А. С. Попова сопровождались работами изобретателя над осуществлением беспроволочной связи. Нетрудно заключить, что эта идея изобретателя зародилась в прямой связи с его работами в военно-морском флоте, чрезвычайно нуждавшемся в подобном средстве связи.

В опубликованной литературе нередко можно встретить указание, что впервые мысль о возможности практического применения электромагнитных волн для связи была высказана английским учёным Круксом в статье, опубликованной в журнале «Фортнайтли Ревью» в феврале 1892 г.

А. С. Попов в кругу семьи.

На самом деле первые мысли о таком применении электромагнитных волн были высказаны А. С. Поповым. Именно это его высказывание, видимо, повлияло и на опубликование аналогичной идеи в русском журнале «Электричество» в 1890 г. В № 1–5 журнала был напечатан обзор О. Д. Хвольсона «Об опытах Герца и их значении», который автор заканчивал словами: «Опыты Герца пока кабинетные; что из них разовьется дальше и не представляют ли они зародыш новых отделов электротехники — этого решить в настоящее время невозможно». Редакция журнала «Электричество» не согласилась со столь осторожной формулировкой и добавила к этим строкам О. Д. Хвольсона редакционное примечание: «Например, телеграфия без проводов, наподобие оптической». (Примечание редакции журнала «Электричество».) Таким образом, первые высказывания А. С. Попова о практическом использовании электромагнитных волн и первое указание об этом в русской технической литературе на два года опередили подобные высказывания в иностранной печати.

Почти пять лет со времени лекции в Кронштадтском морском собрании А. С. Попов работал над своим изобретением. Несомненно этот срок был бы много короче, если бы изобретателю были предоставлены те исключительно благоприятные условия, в которых работают наши советские учёные и конструкторы. Своему крупнейшему изобретению А. С. Попов мог уделять только очень незначительное время, свободное от повседневной большой педагогической нагрузки. Исследования приходилось вести лишь по вечерам, а нередко и ночью, за счёт отдыха, расходовать на опыты и изготовление приборов свои, более чем скромные средства. Крайняя необходимость улучшить материальное положение, вызванная увеличением семьи, заставила А. С. Попова с 1889 г. в течение 9 лет уезжать с начала весны и до осени в Нижний-Новгород (ныне г. Горький), где он был начальником электростанции, обслуживавшей Нижегородскую ярмарку. Во время этих постоянных летних отлучек Александра Степановича намеченные им исследования и опыты с электромагнитными волнами проводил в Кронштадте П. Н. Рыбкин, ближайший сотрудник изобретателя, регулярно выполнявший намеченную Поповым программу работ, постоянно сообщавший в письмах А. С. Попову результаты опытов и получавший в ответ новые советы и указания.

К 1894 г. А. С. Попов закончил усовершенствование передатчика электромагнитных волн. Он понимал, что этот передатчик еще несовершенен и пригоден для опытов по существу лабораторного характера. Вместе с тем ему было совершенно ясно, что на пути решения поставленной задачи заниматься дальнейшим усовершенствованием только передатчика не имеет смысла, потому что наиболее слабым звеном всей цепи аппаратуры беспроволочного телеграфирования на первоначальном этапе является не передатчик, а приёмное устройство для обнаружения электромагнитных волн.

Проволочный круг-резонатор удовлетворял требованиям, пока опыты проводились в небольшой лаборатории. Однако он оказывался уже неподходящим, как только опыты требовалось показать большой аудитории и, как отчётливо представлял себе А. С. Попов, должен был стать вовсе непригодным (из-за очень низкой чувствительности) при опытах по беспроволочной связи. Поэтому, прежде чем разрабатывать аппаратуру для таких опытов, надо было найти новый способ обнаружения электромагнитных волн, значительно более совершенный, более чувствительный, чем проволочный резонатор. Такую задачу поставил перед собой изобретатель и начал работать над её разрешением.

Из журнальной литературы 1891–1894 гг. А. С. Попов ознакомился с работами, указывавшими на свойства металлических порошков изменять свою проводимость, т. е. менять сопротивление электрическому току, под действием электромагнитных волн. Но этот прибор работал очень ненадёжно. Металлические опилки, насыпанные в стеклянную трубочку, оказывали большое сопротивление прохождению через них электрического тока, но как только вблизи этой трубочки происходило возбуждение электромагнитных волн, опилки слегка спекались и проводили ток значительно лучше. Для того чтобы восстановить высокое сопротивление опилок, трубочку требовалось слегка встряхнуть. С этой целью приспосабливали пружинный часовой механизм из телеграфного аппарата, служивший для протягивания ленты.

А. С. Попов сразу понял, что трубочка с металлическими опилками пригодится, но её нужно значительно усовершенствовать, прежде чем она сможет стать пригодной для уверенного обнаружения электромагнитных волн. Он говорил об этом так: «…я убедился, что постоянство чувствительности трубки… очень мало: причина малого постоянства чувствительности лежит, мне кажется, в непостоянстве контакта между электродами и порошком».

Высказав это соображение, А. С. Попов занялся детальным исследованием свойств порошков различного состава, зернистости, изучением поведения их при прохождении электромагнитных волн, подбором трубочек разной формы, длины, расположением соединительных электродов в них. Эти многочисленные опыты в конечном результате привели к успешному созданию волнообнаружителя оригинальной конструкции А. С. Попова.

Свой прибор Александр Степанович описал следующими словами: «Внутри стеклянной трубки, на ее стенках, приклеены две полоски тонкой листовой платины АВ и CD почти во всю длину трубки (см. чертеж). Одна полоска выведена на внешнюю поверхность с одного конца трубки, другая — с противоположного конца. Полоски платины своими краями лежат на расстоянии около 2 миллиметров при ширине 8 миллиметров; внутренние концы полосок В и С не доходят до пробок, закрывающих трубку, чтобы порошок, в ней помещённый, не мог, набившись под трубку, образовать неразрушаемых сотрясениями проводящих нитей, как то случалось в некоторых моделях».

Волнообнаружитель конструкции А. С. Попова.

Созданный А. С. Поповым волнообнаружитель имел постоянную чувствительность, работал безотказно; все капризы, вызванные несовершенством порошка, недостатками конструкции, были устранены путём тщательного продумывания результатов многочисленных опытов. Но теперь перед изобретателем встала другая, ещё более сложная задача: добиться такой комбинации, чтобы временное сцепление между опилками, вызванное электрическими колебаниями, разрушалось немедленно и притом автоматически. «Автоматизация» встряхивания с помощью часовой пружины из-за ее нерегулярности совершенно не годилась для целей, поставленных Поповым. Начались новые длительные и упорные поиски наиболее простой и удачной конструкции. В одном из вариантов такого решения А. С. Попов для встряхивания опилок применил вращение рамки измерительного прибора — гальванометра, стрелка которого одновременно своим отклонением указывала на прохождение электромагнитных волн. Однако такое встряхивание опилок оказывалось иногда недостаточным для уверенного разрушения временного сцепления между ними.