А. С. Попов и советская радиотехника

Напряжённые поиски лучшего решения закончились исключительно простой конструкцией, но эта кажущаяся простота была найдена в результате длительного упорного труда. Для указания на прохождение электромагнитных волн А. С. Попов ввёл в своё приёмное устройство обычный электрический звонок. При сцеплении опилок в волнообнаружителе, вызванном действием электромагнитных волн, звонок срабатывал; молоточек ею был расположен так, что он ударялся о стеклянную трубочку с опилками в том месте, где она была защищена куском резины; таким образом одновременно обеспечивались и сигнализация и автоматическое встряхивание волноуказателя.

Прибор, разработанный Поповым для обнаружения электромагнитных волн, в своём законченном виде представлял собой не что иное как первую в мире приёмную радиостанцию [3]. Трубка с опилками была расположена горизонтально между зажимами М и Н на легкой часовой пружине, слегка согнутой с одной стороны для большей гибкости. Над трубкой был установлен молоточек звонка. Работала приёмная радиостанция следующим образом. К выводу А или В трубки присоединялся отрезок проволоки (приёмная антенна), воспринимавшая электромагнитные волны. По электрической цепи, составленной из батареи напряжением 4–5 вольт, волнообнаружителя и нижнего реле, непрерывно протекал ток от зажима батареи к пластине А, через опилки к пластине В и по обмотке электромагнита обратно к батарее. Из-за большою сопротивления опилок волнообнаружителя величина этого тока в обычном состоянии приёмной станции была очень мала, и поэтому якорь нижнею электромагнита не притягивался.

В момент спекания опилок их сопротивление электрическому току уменьшалось, отчего возрастала сила тока в цепи и якорь нижнего электромагнита притягивался. В это мгновение в точке С происходило замыкание второй электрической цепи, составленной из батареи и звонка, что приводило в действие молоточек. Его удар по чашечке давал сигнал о прохождении волны; на обратном пути молоточек ударял по трубке волнообнаружителя и встряхивал её, нарушая этим спекание опилок и приводя указатель в готовность к приёму следующего сигнала. При этом вновь уменьшался ток через первую электрическую цепь, отпадал якорь нижнего электромагнита, и схема оказывалась готовой к очередному приёму электромагнитных колебаний. На одиночное прохождение электромагнитной волны радиостанция А. С. Попова отзывалась одиночным звонком; непрерывно проходящие электромагнитные волны давали серию звонков.

Схема первого радиоприёмника.

Для того чтобы эта первая в мире радиостанция работала уверенно, было достаточно протекание через электромагнит электрического тока величиной 5 тысячных долей ампера, что свидетельствовало о высокой чувствительности станции к слабым сигналам. Достаточно было присоединить к зажиму А отрезок горизонтальной проволоки длиной 1 метр, чтобы станция уверенно сигнализировала о прохождении электромагнитных волн в большой аудитории, причём вибратор находился в самом дальнем углу этой аудитории. Присоединение вертикального отрезка проволоки длиной 2,5 метра позволяло уже на открытом воздухе принимать сигналы от вибратора, находившегося на расстоянии 12 метров. Окружённая металлическими экранами приёмная радиостанция не отзывалась на электромагнитные сигналы, производимые в самом непосредственном соседстве, но довольно было вывести через отверстие в экране наружу отрезок проволоки длиной 10–15 сантиметров, присоединённый к зажиму А, как станция принимала сигналы от вибратора на расстоянии 4–5 метров; удлинение антенны заметно повышало чувствительность к приёму более слабых сигналов (от более далеко отнесённого вибратора). Перенеся свою приёмную радиостанцию в сад Минной школы и присоединив к ней отрезок проволоки, наброшенный на кусты, А. С. Попов повысил дальность действия станции до 80 метров (вибратор оставался в помещении физического кабинета).

Открытие А. С. Поповым роли приёмной антенны, являющееся само по себе крупным самостоятельным изобретением в деле развития беспроволочной связи, было отнюдь не случайной находкой. Проводя испытания своей станции еще в стенах физического кабинета Минной школы и относя прибор на всё большее и большее расстояние от вибратора, Александр Степанович заметил, что приём электромагнитных волн получался увереннее, когда станция находилась у стен кабинета, по которым были проложены электрические провода. Наблюдения помогли установить роль подобной проводки и использовать это открытие для повышения чувствительности прибора к приёму сигналов. В радиотехнике известен закон так называемой обратимости антенн: любая антенна, хорошо принимающая электромагнитные волны, не менее хорошо работает и будучи присоединённой к передатчику электромагнитных волн. Таким образом, открыв приёмную антенну, А. С. Попов в дальнейшем присоединил антенну и к передатчику электромагнитных волн.

Итак, первую поставленную перед собой задачу изобретатель решил. Он создал приёмную станцию, значительно превосходящую по своей технической завершённости и высокой чувствительности проволочный резонатор, устранив этим наиболее слабое звено всего устройства, необходимого для осуществления беспроволочной связи. Теперь требовался источник электромагнитных колебаний, более мощный, чем вибратор. В самом первоначальном периоде опытов А. С. Попова таким источником явились грозы — электромагнитные волны, существующие в природе. Установив при одном из опытов в саду Минной школы, что приёмная радиостанция отзывается на сигналы и тогда, когда вибратор не работает, Александр Степанович понял, что его приёмник воспринимает грозовые разряды. Так была создана вторая конструкция приёмной радиостанции — «грозоотметчик», прибор, предупреждавший заблаговременно своими звонками о приближении грозы. Кроме звонка, к этому прибору был присоединён и пишущий телеграфный аппарат, служивший для регистрации сигналов на ленту и без присутствия оператора на станции.

Наружный вид грозоотметчика.

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества А. С. Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Как указано в протоколе заседания, доклад сопровождался демонстрацией прибора в действии, причём источником колебаний служил находившийся поблизости вибратор. Этот знаменательный день и является днём изобретения радио А. С. Поповым. Столь скромно озаглавленный доклад на самом деле представлял собой сообщение изобретателя о возможности применения электромагнитных волн для осуществления беспроволочной связи, подтверждённое демонстрацией работы аппаратуры. Недаром свой доклад А. С. Попов закончил словами:

«В заключение 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».

Эти знаменательные слова, свидетельствующие о том значении, которое придавал А. С. Попов своему изобретению, вместе с тем говорят и о чрезвычайной скромности изобретателя, его высокой требовательности к себе и к своей работе. На самом деле, каких-либо крупных принципиальных усовершенствований схема приёмной радиостанции, разработанная Александром Степановичем, в последующие годы не потребовала. В очень скором времени (осенью 1895 г.) его первый радиоприёмник с добавлением пишущего телеграфного аппарата, уже применявшегося ранее в опытах Попова, стал подлинной практически работающей приёмной радиостанцией. Не пришлось искать и источник электромагнитных колебаний, обладающий «достаточной» энергией. Эту задачу выполнял вибратор, в корне реконструированный и усовершенствованный А. С. Поповым.