Энциклопедия ламповой радиоаппаратуры

(Летопись ламповой схемотехники)

© Москва-Донецк 2000-2006

Музей радио
История радио
Промышленная ламповая радиоаппаратура
Ламповые конструкции от Анатолия Манакова
В помощь радиолюбителю-конструктору
Справочник (для начинающих)
Книжная полка
Радиолюбительские журналы
Наша библиотека
Листая старые страницы
Новости из Интернет
Фотогалерея
Разное
Вернуться в главное меню
   
Рассылка 'Летопись ламповой схемотехники'
Журнал 'Радiоаматор'
Журнал 'РадиоХобби'
Вестник старого радио
Журнал 'Радио'
EVM

 "Радио 90 лет"

В.И. Стариков, А.С. Лонгинов

Предыстория изобретения

В Кронштадтском минном офицерском классе два человека отзывались, когда кто-либо обращался, называя по имени и отчеству Александр Степанович.

Одним из них был Александр Степанович Степанов, уважаемый всеми электротехник, ведущий физик учреждения, давно преподававший здесь эту дисциплину.

Другим был преподаватель Александр Степанович Попов - еще молодой человек, выбравший направлением своей научной жизни физику и электротехнику. Оба они успешно представляли Минный офицерский класс в Русском физико-химическом обществе. Когда в Кронштадте говорили о таком предмете, как физика, всегда называли рядом два имени, объединяя их в двух словах - Александры Степановичи. И если в отношении Степанова это было привычно и давно заслуженно, то в отношении Попова учитывался нарастающий опыт в авторитет молодого ученого и большие надежды, которые он подавал.

И Степанова, и Попова да и еще нескольких преподавателей класса, включая химиков Чельцова и Рубцова, командование направило на Восьмой съезд как достойных делегатов, которые должны были окунуться в новый опыт российской науки и принести его в Кронштадт, под сень Минного класса, а значит, и на российский военный морской флот.

Восьмой съезд русских естествоиспытателей и врачей торжественно открылся 28 декабря 1889 г. в час дня в зале Петербургского дворянского собрания. Тридцатилетний Александр Попов с восторгом оглядывал необычайное общество, собравшееся в этом зале. Какое авторитетное, яркое, могучее собрание русских имен! Здесь он видел Д.И. Менделеева, А Н. Бекетова, Ф.Ф. Петрушевского, Н.В. Склифосовского, А Г. Столетова, В.В. Докучаева, Н.Н. Бекетова, Н.П. Вагцера, С.П. Глазенапа, П.П. Семенова (будущего Тян-Шанского), А.В. Советова, А.С. Фаминцына, А.А. Иностранцева, Д.П. Коновалова, Н А. Меншуткина, В.В. Марковникова. По запискам председателем избрали Менделеева, но из-за неважного самочувствия он передал бразды правления второму избраннику - А.Н. Бекетову, который и взялся руководить съездом.

Научный доклад на открытии читал Менделеев. Попов от души любовался своим учителем, авторитет которого для него был непререкаем. Русая седеющая грива волос Дмитрия Ивановича развевалась над кафедрой в такт его прерывистой, живой речи. Он читал "Приемы естествознания в изучении цен", где демонстрировал применение методов научного познания к законам экономики...

Посланцы Минного класса в зале сидели рядом. Это были А.С. Степанов, молодой физик Владимир Степанов, ассистент Попова Н.Н. Георгиевский. Рядом с Поповым сидел его старший товарищ Евгений Павлович Тверитинов. Это был выпускник 1877 г., а ныне преподаватель Минного класса, так же, как и Попов, увлеченный физикой, и особенно электричеством. Уже около пяти лет наибольший интерес обоих вызывали задачи разработки электротехнического беспроводного сигнального средства. Задача обеспечения связи без проводов в морском флоте на дальнее расстояние постоянно занимала умы кронштадтских физиков. Чутье подсказывало, что такая связь возможна. Мощь вновь развивающегося средства - электричества - постоянно поддерживала в них эту уверенность. Способ исполнения - вот что стояло на повестке дня, технический разум каждого обращался к этой проблеме и во время чтения лекций, и в часы лабораторных занятий, и во время досуга.

Как эту идею воплощал Евгений Павлович Тверитинов? Еще в 1884 г. он, лейтенант флота и преподаватель, разработал и ввел в действие свою электрическую сигнальную систему. Это была кольцевая гирлянда из четырех десятков ламп накаливания по 16 свечей каждая, поднятая воздушным шаром на высоту до 120 м. Шар и гирлянду буксировал электрический катер. Феерическое зрелище в виде вспышек можно было увидеть верст за 30. Несмотря на хороший эффект сигнализации, сам Тверитинов не был ею удовлетворен. Ведь она в конфликтной обстановке одинаково служила как своему флоту, так и кораблям противника. Поди обеспечь тут конфиденциальность в диалоге!

Может быть, ближе всех к решению на этот день был профессор Петербургского университета Иван Иванович Боргман. В этом негласном товарищеском состязании умов он еще в 1886 г. сделал некоторый рывок вперед. Подавая электрическое напряжение на электрод в виде металлического гребешка или пламени горелки, он с помощью чуткого гальванометра дистанционно фиксировал передаваемую на такой же электрод или горелку энергию. Он добился результата на расстоянии до 19 м, но все это пока было далеко от практики. Так же далеки от практики были за границей попытки Смита и Гранвиля.

Первое заседание секции физики началось 29 декабря в десять утра в такой знакомой для Попова аудитории - в университетской физической. Как прежде, в студенческие годы, Александр Попов усаживался за стол, только по соседству рассаживались не студенты, а коллеги по российской науке.

Федор Фомич Петрушевский открыл заседание, дружески благодарил участников за отзывчивость и участие в работе съезда. Пожелал всем успешных действий и памятных замет во славу науки. Заранее физики записывались в очередь для докладов. А председателем на первый день избрали знаменитого московского профес­сора Александра Григорьевича Столетова.

Александр Попов на этом съезде выступать с докладом не собирался. Он первый раз участвовал в таком представительном собрании и понимал для себя, что ныне его главная задача - войти в живую обстановку всей русской науки, присмотреться и приобщить себя к ее масштабам, уловить новые направления и идеи для будущей работы как в обучении, так и в исследованиях. Поэтому с глубоким и неослабевающим интересом он слушал и записывал в тетрадь, не пренебрегая ни единой темой, даже если она и не соответствовала его личным исследовательским симпатиям.

А мы, читатель, хотели бы далее проследить, как зрело научное мировоззрение Александра Попова в тесном единстве со всей российской и мировой наукой.

Вот физик и математик П.В. Преображенский излагает допускаемую им гипотезу цветного зрения, строя ее, на подсчете количества колебаний. Конечно же, это интересно. Преображенский подтверждает общность электрических и световых колебаний, строит на матема­тических подсчетах фактически новую теорию цветоощущений.

Или вот - внимание! Профессор Московской Петровско-Разумовской академии Р.А. Колли начинает одно из двух запланированных сообщений. Строго и аккуратно одетый, подтянутый, он стоит перед аудиторией, поглаживает стриженую бороду и говорит четко, отрывисто, кратко выражая свои мысли. Он назвал краткий реферат просто: "О приборе для наблюдения медленных электрических колебаний".

- В моей работе об электрических колебаниях, напечатанной в 1885 и 1886 годах, - говорил он, - описан снаряд, собранный мной из отдельных частей других снарядов и служивший для наблюдений и измерения периода электрических колебаний. Этот импровизированный инструмент, названный осциллометром, оказался настолько удовлетворительным, что мне удалось при помощи его сделать определение величины соотношения между единицами количества электричества в системах электростатической и электромагнитной.

- А сейчас, - продолжает Колли, - я построил снаряд, основанный на том же принципе, но более современный и более удобный для манипулирования. Принцип аппарата состоит в комбинировании колебательного движения некоторого весьма легкого зеркальца, на задней стороне которого наклеены небольшие магнитные полоски с прямолинейным движением некоторой светящейся точки, отражение которой видно в зеркале. Снаряд предназначен для наблюдения колебаний сравнительно медленных, порядка колебаний акустических.

Исторический момент ... Но об этом вспомнят лишь десятки лет спустя. Сейчас Р.А. Колли докладывал об изобретенном им в 1885 г. и теперь усовершенствованном осциллографе, приборе, который сегодня стал одним нз главных диагностических приборов в науке и промышленности.

Выступление за выступлением. На глазах и с участием Попова и его товарищей жила, пульсировала российская наука: изобретала, исследовала, подытоживала достигнутое. На глазах Попова создавались теоретические и практические основы для будущего приборостроения, радио и телевидения. И если приборостроение шагало быстро, а зачатки телевидения уже теплились кое в каких разработках, то радио как передача сигнала без проводов пока еще только обсуждалось.

И второе предварительное сообщение делает Колли: "К теории снаряда Румкорфа". В свое время парижский механик Г.Д. Румкорф изобрел индукционную спираль, которая генерировала колебания высокой частоты и от которой можно было получать разрядные искры длиной до 50 см. Несмотря на многие работы, предметом которых стала катушка Румкорфа, лишь некоторые пока уяснили сущность происходящих в ней процессов. Колли задался целью параллельно вести теоретическое и экспериментальное исследование вопроса. Используя в опытах вакуумную трубку Гейсслера, он опытным исследованием разряда катушки подтвердил теоретические предсказания.

Вот казанский физик Д.А. Гольдгаммер докладывает об изменении электропроводности металлов при намагничивании. А теперь Н.Д. Пильчиков из Харьковского университета сообщает о созданном им рефрактометре для определения показателей преломления жидкостей и легкоплавких тел. Заявленный на этот день порядок истек, и Александр Попов вместе со всеми выходил из физической аудитории, обсуждая с друзьями услышанное.

30 декабря в час дня физики собрались на второе заседание. Последовал доклад, которого Попов ожидал с большим нетерпением. Он был знаком с содержанием доклада по публикации А.Г. Столетова в "Журнале Русского физико-химического общества". А сейчас уважаемый профессор демонстрировал присутствующим основные опыты по действию световых лучей на электрические заряды слабого потенциала, описанные им в статье "Актино-электрические исследования".

-  Повторяя в начале 1888 г. интересные опыты Герца, Видемана и Эберта, Галльвакса относительно действия лучей на электрические разряды высокого напряжения, - начал он, - я вздумал испытать, получится ли подобное действие при электричестве слабых потенциа­лов.

В опытах он употребил регулятор Фуко с фитилями из алюминия в одном из углей, гальванометр Томсона и сетчатый конденсатор собственного изготовления. Столетов показал "актино-электрический ток" от электрической разности арматур конденсатора (цинк - серебро), ток при включении гальванической батареи (20 элементов из цинка, серебра, платины), действие стеклянного и гипсового экранов. На глазах физиков рождались новые источники электрической энергии.

И.И. Боргман после доклада высказал общее мнение:

- Очень интересная работа, господа... Ряд этих явлений, которые Александр Григорьевич называет "актино-электрическими", представляет доказательство непосредственного влияния световой энергии на электрические процессы и находится в связи с другими явлениями.

А мы обратим внимание: хорошо знакомое Попову имя впервые на секции прозвучало из уст Столетова: Герц!

А затем выходит харьковский профессор А.П. Шимков с очень интересным для Попова сообщением "Общая теория происхождения и поддержания электрических течений". Это было созвучно работам Попова, начиная с его студенческой заинтересованности к электричеству и продолжая, можно сказать, его итоговой статьей-диссертацией "О принципах магнитно- и динамо-электрических машин постоянного тока". Подобные параллели и созвучия он всей душой ловил и на последующих заседаниях.

Но вот еще одно знаменательное выступление с упоминанием имени Герца. Выходит преподаватель Московского коммерческого училища С.Н. Световидов с докладом "Эскиз кинетической гипотезы электричества и магнетизма". Сообщение его представляло попытку реалистически связать теоретические и практические мнения об электричестве с последними исследованиями в этой области. Он сказал:

-   В недавнее время Томсон показал, что световые колебания  могут быть представлены как движения  в жидкости, что таким образом световой эфир можно себе представить как жидкость, и притом несжимаемую. Параллельно с этим недавние блестящие опыты Герца.

Имя Герца постоянно присутствовало на съезде, слышалось в кулуарных разговорах, бродило в умах участников заседаний. Вот теперь его произносит и Световидов:

- ...блестящие опыты Герца очень много говорят в пользу догадки, что электромагнитная энергия есть кинетическая энергия некоторых определенных движений частиц эфира. На основании этих указаний мне показалось позволительным составить хотя бы неполный план такой гипотезы электричества и магнетизма, которая понимает электромагнитную энергию как энергию некоторых определенных течений несжимаемой жидкости.

На фоне главенствовавшей тогда эфирной теории Световидов пробовал дать интересную теорию понимания электричества и магнетизма. Слушая его, Александр Попов проверял свои давние мысли.

-  Итак, мы пробуем объяснить мир в его единой материальной сущности как общую материю в ее различных проявлениях. Если так, то электричество - это состояние и, в частности, движение этой материи. И такая истина явилась к нам от Максвелла, Фарадея и Герца.

Далее следовали математические выкладки Световидова, но Попов, слушая его, не терял из памяти связь, намеченную референтом через имя Герца... Вот профессор Московского технического училища В.С. Щегляев сообщает о применении болометра к исследованию быстрых электрических колебаний и определению диэлектрических постоянные. О ротационном гальванометре говорит киевский физик Э.К. Шпачинский. Петербургский физик А.П. Полешко сообщает об опытах с дисковой динамо-машиной с уплотнениям магнитным полем и приглашает всех осмотреть машину в действии в Мариинском оперном театре, где она будет служить для освещения. Это уже как раз для Попова - специалиста по электрическим машинам. Он уже видел эту машину.

Следующее заседание секции физиков состоялось в канун Нового года, 31 декабря 1889 г. И это заседание оказалось весьма интересным. Члены секции слушали новые доклады и сообщения с большим интересом, бережно и чутко собирая крупицы научного опыта.

Сначала выступал Пильчиков, рассказывая о новом сейсмографе. Затем с кратким выступлением обратились к товарищам по науке О. Д. Хвольсон и Н.А. Гезехус. Они, питомцы и научные труженики университета, зачитали заявление о необходимости введения в России метрической системы. Разговоры о ее введении велись давно, но для него требовалась упорная борьба ученых. Александр Попов вместе с другими русскими физиками поднял голос за введение метрической системы. Она войдет не сразу, а спустя десятилетие, трудами могучего разума и рук уже теперь великого Д.И. Менделеева.

А сейчас... Попов с глубоким интересом обращает взгляд к русскому инженеру П.М. Голубицкому. Вместе с другими он подходит к столу, где Голубицкий демонстрирует телефонные приборы своей системы.

- Убедительно, хорошо! - Попов восхищенно рассматривает приборы, анализирует их действие. Сигнализация и связь! Вот сейчас самое главное, к чему нужно прикладывать руки на флоте. Телефон, конечно, уже не новость. Но через море не протянешь проволоку. Так неужели все та же могучая сила - электричество - не будет способна сигнализировать без помощи проводов, через расстояние, через морские пространства?

Второго января 1890 г. участники съезда собрались на свое второе общее заседание. Знаменательной на ней стала речь профессора Александра Григорьевича Столетова. Он держал ее перед всей ученой Россией. Объяснял с новых позиций смысл изучаемых явлений, фактически отражающий и состояние науки, и ближайшие задачи. В своей речи "Эфир и электричество" ученый рассматривал позиции эфирной теории, давал высокую оценку научному подвигу Герца и провозглашал в связи с этим начало новой эпохи в развитии науки. Столетов попутно объяснил значение опытов Герца, которые должен был демонстрировать в конце съезда Н.Г. Егоров.

Речь Столетова стала своеобразным гимном единству материи, аналогии световых и электромагнитных колебаний. И Попов вместе со всеми рукоплескал Столетову.

А утром пятого января 1890 г. Попов и другие ученые и преподаватели Минного офицерского класса принимали почетных гостей - участников Восьмого съезда. Посещение Кронштадтского училища намечалось на второе января, но ввиду теплой погоды лед между Ораниенбаумом и Кронштадтом ослаб (перед Новым годом провалился под лед шедший из Петербурга воз с бочками керосина), встречу перенесли на пятое число. Главные силы физической секции съезда во главе с неугомонным Иваном Ивановичем Боргманом весело погрузились в поезд, отходящий из Петербурга в 9 часов утра, и вскоре прибыли в Ораниенбаум, откуда на санях 50 гостей были торжественно перевезены на Котлин.

Шумная толпа ученых заполнила аудиторию Минного офицерского класса, где их приветствовал заведующий - капитан второго ранга К.М. Тикоцкий. При входе гостям раздали литографированные листки со списком оборудования, инструментов и приборов класса по кабинетам.

Вначале гости кратко осмотрели все помещения, а затем разошлись по кабинетам, где их встречали хозяева - преподаватели, лаборанты и ассистенты. В физическом кабинете разъяснения давали Попов, Степанов, Тверитинов и Георгиевский. Осмотр класса превратился в оживленную беседу между гостями и хозяевами. Им было о чем поговорить, обменяться суждениями и новостями. В третьем часу дня беседа закончилась сообщением А.С. Попова о весах Томсона и электрометре Эдельмана. Демонстрация этих приборов возбудила большой интерес, тем более что многие из гостей их видели впервые.

Оснащение Минного класса так заинтересовало российских ученых, что они, с нетерпением отобедав на устроенном в их честь банкете в Морском собрании и обменявшись впечатлениями, возвратились в класс, чтобы продолжить ознакомление с научным оборудованием, тем более что Попов и его товарищи с большой охотой рассказывали коллегам-физикам о своей работе, демонстрировали опыты и приборы.

А мы не можем удержаться, чтобы не привлечь внимание читателей к знаменательному факту. В кабинете физики, где "священнодействовал" Попов, уже в это время находилась устроенная им самим установка для демонстрации опытов Герца по обнаружению электромагнитных волн. Это была уже знакомая физикам система "вибратор - резонатор", которую Попов показывал при публичных опытах в Кронштадте и Петербурге в 1889-1890 гг.  

И особого внимания заслуживает другой знаменательный факт: за пять лет до эпохального изобретения, в течение дня 5 января 1890 г. наиболее известные в физической науке ученые - представители ученых обществ, университетов и других учебных заведений России дважды побывали в кабинете физики Минного офицерского класса - в творческой мастерской А.С. Попова, где он в 1895 г. создаст первое радиоприемное устройство... Они были здесь и убедились, что научная и методическая постановка физики в Манном офицерском классе, без сомнения, была на очень высоком уровне.

Посещение класса стало первым "гвоздем программы съезда". А другой припасли на вечер 6 января. Актовый зал университета заполнился задолго до начала демонстрационных опытов по Герцу, и за четверть часа до восьми вечера вход закрыли. В зале находились члены съезда, почетные гости, студенты, просто публика, заинтригованная речью Столетова. А мы заметим для себя, что здесь находился и студент университета Борис Львович Розинг, которому спустя годы удастся создать систему электронного телевидения, т.е. продолжить дело, начатое А.С. Поповым.

Настроенный празднично, молчаливый Николай Григорьевич Егоров по-хозяйски осматривал свое поле действий - столы и окружающие предметы, а также аудиторию, зрителей, поскольку удача опытов зависела и от количества и способа размещения присутствующих. Трудность демонстрации для него была очевидной: главное действующее лицо опыта - искра, она проскакивает мгновенно между двумя проводниками и так мелка, что большая аудитория ее может не увидеть. А приборы приготовляли в рабочее положение надежные помощники: опытный лаборант Н.Н. Хамонтов, расторопный распорядитель студент А.Л. Гершун и трудолюбивый университетский механик В.Л. Францен. Публика с интересом и благоговением разглядывала приборы и таинственные медные проволоки, натянутые вдоль зала.

Сейчас из сидящих в зале чувствовали себя именинниками все, кто вплотную прикоснулся к опытам, подтверждавшим точку зрения Максвелла о связи между световыми и электрическими явлениями. Среди них - Попов. Он заинтересовался опытами Герца и по достоинству оценил их сразу же после его публикации. Одним из первых в России наряду со Столетовым опыты Герца воспроизвел Егоров. Перед научной аудиторией он впервые выступил 27 апреля и 16 мая 1889 г., когда и демонстрировал опыты и пояснял их. Тогда же стал демонстрировать опыты Герца и Александр Попов, благодаря чему имя Герца стало популярно не только в университете, но и в Кронштадте.

А сегодня Егоров показывал восемь опытов, производимых Герцем, относящихся к обнаружению электромагнитных колебаний, изучению их свойств и условий распространения в воздухе, самой большой аудитории - всей ученой России. Перед публикой, с увлечением следившей за его манипуляциями, он вначале демонстрировал получение коротких электромагнитных волн. Для этого в цепь вторичной индуктивной катушки Румкорфа включал лейденскую банку, а для индикации использовал трубку Гейсслера, которая светилась в этом случае с обоих концов. Другой способ получения коротких волн, который Герц предложил в 1887 г., был связан с использованием генератора электромагнитных колебаний, вибратора Герца. Волны обнаруживались с помощью резонатора Герца. В данном случае в генераторе два цинковых листа соединялись латунной проволокой, разрезанной в середине, на концы разрезов насаживались полированные латунные шары, к которым присоединялись выводы катушки Румкорфа, питаемой батареей элементов Бунзена. Для получения разряда Егоров пользовался пружинным прерывателем. Длина волны по подсчетам составляла при данных размерах вибратора около 9 м.

Чтобы исследовать распространение в воздухе электромагнитных волн, возбуждаемых вибратором, Егоров точно по Герцу пользовался индикатором - кольцевым проводником диаметром 70 см, разомкнутым в одном месте. Проводник помещался на пути волн. Увеличив зазор и приложив трубку Гейсслера, можно было вместо искры получить свечение трубки, видимое в зале.

Попов с удовольствием следил за манипуляциями Егорова и мысленно повторял его действия в соответствии со своей логикой эксперимента. Опыты Герца, помимо своей главной сути, раскрывавшей свойства электромагнитных волн, были привлекательны своей красотой, которую по-настоящему мог оценить только физик. Публичная демонстрация опытов Герца всегда была для ученых и студентов настоящим триумфом науки и практики. А дальше Егоров показывал двоякий характер воздействия вибратора на резонатор - электростатическое и электромагнитное. Затем ставился знаменательный опыт: на пути колебаний Егоров воздвигал металлический щит и демонстрировал, что электромагнитные волны не проходят сквозь него. В то же время экран из дерева или клеенки, вообще из диэлектрика вовсе не задерживал волны. А мы знаем, что в морской практике через восемь лет Попов будет наблюдать то же явление при прохождении между двумя кораблями третьего, из-за чего нарушалась радиосвязь.

Наиболее впечатляющими были опыты, в которых Егоров и его ассистенты демонстрировали "электрические стоячие волны". Уходя в глубину зала от вибратора, можно было с помощью металлического экрана создавать интерференцию прямой и отраженной волн, а в ее результате - так называемые стоячие волны, "узлы" и "пучности". Егорову в актовом зале удавалось найти образование одного узла и определить длину стоячей волны. После этого он двигал экран и находил место, где резонатор не искрил. Но стоило резонатор отодвинуть, как искра появлялась, и трубка Гейсслера светилась.

(продолжение следует)

Обновлено 23.01.2006