Начало работ А.С. Попова в области беспроводной связи относится к 1889 г. В 1887 г. были опубликованы две статьи немецкого физика Г. Герца о результатах его экспериментальных работ, подтвердивших справедливость теории Максвелла. В 1890 гг. А.С. Попов прочитал цикл лекций о распространении электромагнитных волн с демонстрацией опытов Герца, объединенных общим названием «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями».
Демонстрация опытов была настолько яркой и убедительной, что командование поручило ему прочитать лекцию в Петербурге в Адмиралтействе для более широкого круга слушателей – морских офицеров. По воспоминаниям современников Попов уже в то время говорил об использовании «лучей Герца» или «лучей электрической силы» для сигнализации на расстоянии без проводов.
Со 2 мая по 4 июля 1893 г. Александр Степанович находился в Чикаго, куда был командирован на Всемирную выставку, посвященную 400-летию открытия Америки.
По пути он останавливался в Берлине, Лондоне и Париже. Вступил во Французское физическое общество. В Америке, кроме выставки и предприятий Чикаго, он посетил Нью-Йорк и Сан-Франциско, осмотрел строительство мощной электростанции на Ниагарском водопаде. На выставке он лично увидел достижения американского изобретателя сербского происхождения Н. Теслы, опыты которого с высокочастотным трансформатором он блестяще повторял на своих лекциях. По возвращении Попов выступал с докладами: в Кронштадте − об электрическом отделе Всемирной выставки и в Петербурге − о «телеаутографе» И. Грея.
Но наибольший интерес для Попова в это время представляет задача создания системы передачи сигналов без проводов для флота. Источником высокочастотных затухающих электромагнитных колебаний - передатчиком - в опытах Попова служил модернизированный им вибратор Герца с искровым разрядником, питаемым от катушки Румкорфа (высокочастотного трансформатора). Специальное устройство - прерыватель – обеспечивало подачу на катушку последовательности импульсов тока с частотой, необходимой для генерирования серий высокочастотных затухающих колебаний. Над проблемой создания прибора, способного выявлять наличие высокочастотного электромагнитного излучения, работали многие ученые в мире, в том числе и А.С. Попов.
В 1890 г. французский ученый Бранли создал «радиокондуктор» - прибор, который представлял собой трубочку с металлическими опилками, сопротивление которых изменялось под воздействием высокочастотных колебаний. Недостатком этого прибора являлась потеря чувствительности после одноразового облучения.
Английский физик О. Лодж усовершенствовал прибор Бранли (1894 г.), подсоединив к нему механическое устройство для периодического встряхивания опилок, назвав его когерер (от слова «когезия» − сцепление).
Однако эти встряхивания производились вне какой-либо связи с посылками электромагнитных излучений, поэтому такое решение не обеспечивало возможности достоверного приема последовательности сигналов, передаваемых с помощью электромагнитных волн.
Попов изобрел новую схему автоматического восстановления чувствительности когерера. В цепь с когерером было включено реле, обеспечивавшее подключение исполнительного устройства - электрического звонка, молоточек которого бил по трубочке, встряхивая опилки и восстанавливая сопротивление когерера после приема каждой посылки затухающих электромагнитных колебаний. В зависимости от замыкания телеграфного ключа прерывателя посылка могла быть короткой или продолжительной. Задача обеспечения беспроводной связи была принципиально решена.
Весной 1895 г. А.С. Попов и его ассистент П.Н. Рыбкин (1868–1948) проводили опыты по передаче и приему сигналов на расстояние 30 сажен (64 метра) в саду МОК. В качестве антенны приемника использовалась проволока, поднятая воздушными шарами на высоту 2,5 метра.
7 мая 1895 г. на заседании Физического отделения РФХО Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», в котором изложил результаты проведенных им исследований и продемонстрировал способность изобретенного им прибора принимать последовательность «коротких и продолжительных сигналов», то есть, по существу, производить передачу элементов азбуки Морзе.
Фактически система, созданная и опробованная в действии А.С. Поповым, содержала все существенные элементы и их связи, которые присущи современному понятию «радиолиния передачи сигналов».
Информация о докладе была напечатана в газете «Кронштадтский вестник» 12 мая 1895 г. с указанием конечной цели работы:
«Уважаемый преподаватель А.С. Попов ... комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен... Об этих опытах А.С. Поповым в прошлый вторник было доложено в Физическом отделении Русского физико-химического общества, что было встречено с большим интересом и сочувствием. Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей».
Устройство приемника с подробностями, достаточными для его воспроизведения, изложено в протоколе заседания РФХО, опубликованном в августовском номере «Журнала РФХО» (1895 г., т. 27, вып. 8, с. 259−260).
В ходе первых испытаний приемника была замечена его восприимчивость к атмосферным разрядам. А.С. Попов сконструировал специальный прибор, названный позже грозоотметчиком, для круглосуточного приема электромагнитных колебаний естественного происхождения с автоматической записью их на бумажную ленту самопишущего прибора. С июля 1895 г. грозоотметчик применялся практически: для метеорологических наблюдений − в Лесном институте и для изучения атмосферных помех радиоприему − в лаборатории МОК.
Таким образом, весной 1895 г. А.С. Попов реализовал почти одновременно два типа радиосвязи, которые до сих пор успешно развиваются: от человека к человеку и от природного объекта к человеку.
Полное описание первой в мире системы радиосвязи было опубликовано в январском номере Журнала РФХО под названием «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» (1896, т.28, Вып.1. с.1-14).
Зимой 1895−1896 гг. Попов занимался совершенствованием радиоаппаратуры. В январе он выступил на заседании Кронштадтского отделения ИРТО, демонстрируя работу переносного приемника с симметричной антенной, аналогичной антенне передатчика (по его словам «для достижения резонанса»). Представителям Морского ведомства, выслушавшим доклад, стало понятно, что изобретено принципиально новое средство связи. Распространение информации об этом было нежелательным. Аппаратуру с рефлекторными антеннами направленного действия Попов использовал во время доклада 24 марта 1896 г. на очередном заседании РФХО. В тот раз между зданиями Петербургского университета на расстояние 250 метров были переданы азбукой Морзе и слова «Heinrich Hertz». Однако в протокол заседания была записана только одна фраза о демонстрации Поповым «приборов, описанных ранее». 14 апреля преподавателем физики ЭТИ В.В. Скобельцыным аппаратура Попова была показана в действии уже в стенах ЭТИ. Ныне эта аппаратура экспонируется в Мемориальном музее А.С. Попова в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).
Как ученого-физика А.С. Попова интересовали научные открытия во всех областях применения электричества. К началу 1896 г. относятся его работы в области только что открытых рентгеновских лучей. Уже в феврале им был изготовлен один из первых в России рентгеновских аппаратов, получены снимки различных предметов, в том числе снимок руки человека. При его поддержке в Кронштадтском военно-морском госпитале в 1897 г. был оборудован рентгеновский кабинет, впоследствии некоторые боевые корабли были оснащены рентгеновскими аппаратами. Известно, что после сражения в Цусимском проливе на крейсере «Аврора», имевшем такую установку, была оказана помощь 40 раненым морякам.
Во второй половине 1896 г. в западной, а затем и в российской печати появились сообщения о демонстрации в Лондоне опытов по беспроволочной телеграфии итальянского изобретателя Г. Маркони. Устройство сконструированных им приборов держалось в секрете.
Эта информация, безусловно, заставила Попова более интенсивно вести работы по разработке аппаратуры беспроволочного телеграфирования. В течение 1896−1897 учебного года А.С. Попов занимался подготовкой опытов телеграфирования без проводов. В январе 1897 г. в газете «Котлин» он опубликовал статью «Телеграфирование без проводов», а в марте 1897 г. прочитал лекцию «О возможности телеграфирования без проводов» в Морском собрании Кронштадта. Лекция проходила при большом стечении публики: «адмиралов, генералов и офицеров всех родов оружия, дам, частных лиц и учащихся» (газета «Котлин» от 13 апреля 1897 г.) Уже весной 1897 г. начались опыты по сигнализации без проводов в Кронштадтской гавани, где была достигнута дальность 300 сажен (около 600 м.). В летнюю кампанию 1897 г. был выполнен целый ряд исследований. Между кораблями Учебно-минного отряда в Финском заливе была получена дальность связи на расстояниях до 5 километров. По ходу испытаний было обнаружено отражение радиоволн посторонним металлическим телом (крейсер «Лейтенант Ильин»), попавшим на прямую линию между кораблями, на которых были установлены передатчик (транспорт «Европа») и приемник (крейсер «Африка»). Это свойство радиоволн, исследованное А.С. Поповым еще в 1890 г. в лаборатории, ученый предложил использовать для определения направления на работающий передатчик для радиомаяков и радиопеленгаторов, для решения навигационных задач.
Комментарии 2