р5

четвер, 6 лютого 2014 р.

Як казка про радіо втілювалася в життя

Ще в глибокій давнині людство мріяло про такий засіб зв'язку, для якого не існували б непереборні простори, за допомогою якого люди могли б миттєво ділитися своїми думками через високі гори і неозорі моря. Ця мрія знайшла своє віддзеркалення в казках всіх народів. Хто не пам'ятає казок про те, як вітер дбайливо переносить послання улюбленої дівчини її коханому, що знаходиться за тридев'ять земель! Про те, як наливне яблучко, котячись по срібному блюдечку, розповідає нудьгуючій дівиці про все, що відбувається на білому світі! Про хмари, що приносять вісті від зниклого друга! І ось в середні віки люди зробили перші спроби втілити свою мрію в дійсність. У XVI столітті багато учених цілком серйозно зайнялися дозволом питання про зносини на далеких відстанях за допомогою магнітів. У книзі одного з цих учених - дослідника магнітних явищ - італійця Іоана Порта, виданою в 1589 році, детально описується цей спосіб зв'язку.

За словами Порту, досить дві однакові сталеві голки намагнітити одним і тим же шматком магнітного каменя, як голки придбають чудодійну властивість узгодженості. Одну з намагнічених голок кладуть в центрі круга, по колу якого написані всі букви алфавіту. Тепер залишається лише обертати голку так, щоб вона послідовно вказувала на букви слів, які необхідно передати людині, що має подібний прилад з другою голкою. Будь ця людина хоч за тисячі кілометрів, його голка повторить всі рухи першої і відтворить слова, складені з її допомогою.
У одній старовинній Французькій книзі, виданій в 1622 року, детально описано, як такий прилад демонструвався перед Французьким королем Генріхом IV Бурбоном (царював з 1589 по 1610 рік). Справа не обійшлася, мабуть, без обману, тому що король повірив у всесильність цього приладу. Він був такий зляканий безмежними можливостями зв'язку за допомогою намагнічених голок, що заборонив поширювати відомості про цей прилад, оскільки під час військових дій «ним зможе скористатися обложений противник».
Великий італійський фізик і астроном Галілео Галілей (1564-1642) не вірив в чудодійність намагнічених голок. У 1624 році він писав, що «немає в світі магнітів, що володіють такими якостями». Професор В. К. Лебедінський в своїй замітці «З дуже давнього минулого», звідки запозичені викладені вище Факти про магнітні голки, розповідає цікавий епізод з життя Галілея. Одного дня до Галілея з'явився деякий винахідник способу зв'язку за допомогою магнітних голок. Він відмовився показати дію своїх приладів на малій відстані і погоджувався виконати це лише в тому випадку, якщо Галілей відправиться. до Каїра або Москви. Галілей прекрасно розумів, що перед ним шарлатан, і вважав за краще залишитися у Венеції, запропонувавши винахідникові самому відправитися в настільки далекі країни. Демонстрація приладу так і не відбулася.
Така історія однієї з перших спроб людини підвести під свою мрію технічну базу. Але, ця спроба недалеко пішла від казки. «Винахід» Порту і інших потерпіли поразку і скоро були забуті. Але не пропала віра людей в можливість не цим, так іншим способом здійснити свою давнішню мрію. Так, знаменитий англійський фізик і хімік Роберт Бойль (1627-1691) був «упевнений в можливості швидкого повідомлення подібно до того, як швидко досягає сонячний промінь до нашої землі».
Одного дня вчені були вже на порозі відкриття засобу такого швидкого зв'язку. Сама природа давала їм ключ до цього. Було це в кінці XVIII століття. Знаменитий Луїджі Гальвані (1737-1798), будучи професором анатомії в Болоньї (Італія), вивчав нервову систему жаб. Ученому допомагала зго дружина. І ось 26 квітня 1786 року дружина Гальвані препарувала нерви жаб'ячої лапки, а він сам в цей час в іншому кінці кімнати витягував іскри з електричної малини. Спостережлива жінка відмітила, що лапка смикається кожного разу, коли вона торкається ножем нерва, при появі іскри в електричній машині
Нам тепер відомо, що причиною цього явища були випромінювані електричною машиною електромагнітні хвилі. Ці хвилі самі сигналізували Гальвані про своє існування, а жаб'яча лапка була першим їх приймачем.

Але у той час наука про електрику була ще в дитячому віці. Гальвані навіть не підозрював, що при електричній іскрі можуть виникати якісь хвилі. Все ж він взявся за вивчення дивної поведінки жаб'ячої лапки.
Досліди Гальвані з жабою (малюнок із старовинноїкниги).

Гальвані переконався, що подібна ж дія надає на жаб'ячу лапку і «природна електрична іскра» - блискавка. Але він встав на помилкову дорогу, приписавши цю дію особливій «тваринній електриці», яка, як йому здавалося, він і відкрив цими дослідами.
Радіохвиль Гальвані не відкрив, але все таки його досліди послужили велику службу розвитку науки про електрику. У 1791 році вийшла в світ книга, в якій Гальвані описав всі свої досліди по виявленню «тваринної електрики». Ці досліди наштовхнули італійського Фізика Алессандро Вольта (1745-1827) на відкриття «електрики від зіткнення». В результаті своїх робіт в цьому напрямі Вольта винайшов гальванічний елемент і батарею - так званий «Вольтів стовп». Цим він поклав початок сучасній електротехніці.
Природа електричної іскри була розкрита значно пізніше. Перше слово в цьому відношенні сказав видатний англійський фізик Вільям Томсон (1824-1907). Він висловив в 1853 році і теоретично обгрунтував припущення, що розряд лейденської банки є коливальне затухаюче явище. У 1859 році німецький учений Феддерсен довів це на досвіді. Проте ні Томсон, ні Феддерсен не підозрювали про те, що від розрядів, що вивчаються ними, виникають Електромагнітні хвилі.
Тим часом, якраз під час цих наукових досліджень люди знов вирішують здійснити на практиці бездротовий зв'язок. За Це береться американець Самуель Морзе (1791-1872) - винахідник дротяного телеграфу. У 1843 році він сконструював пристрій для телеграфування без дротів і провів з ними досліди на Морському каналі, біля Вашингтона (США).
Досліди Морзе полягали в наступному. З кожного берега каналу у воду були опущені великі металеві пластини (а), сполучені на одному березі з батареєю (B) і телеграфним ключем (е), а на іншому - з чутливим гальванометром (д). 
Коли на передаючій станції замикали телеграфний ключ, гальванометр приймаючої станції давав знати про це відхиленням своєї стрілки. За допомогою цієї установки Морзе вдалося передати сигнали на відстань 1600 метрів. Інший американець, Лайндсей, продовжуючи досліди Морзе, удосконалив його установку. Він ввів батарею і в приймальний пристрій.
Лайндсей провадив свої досліди в 1845 році, а в 1854 році він узяв перший в світі патент на «бездротовий телеграф». У патентній заявці він вказав, що за допомогою серії його приладів, встановлених на відстані 20 миль один від одного, можна здійснити “безпровідний” зв'язок між Європою і Америкою.
Прилади Морзе і Лайндсея не вирішували проте проблеми безпровідного зв'язку. Провідником між їх станціями була солона морська вода. Практичного вживання цей винахід не знайшов, і незабаром про нього забули. Пригадали про нього лише в 1870 році, в Парижі.
Йшла війна між Францією і Пруссією. 19 вересня 1870 року прусські війська обложили Париж. Місто виявилося відрізаним від країни, і в нім почався голод. Захисники Парижа робили неймовірні спроби відбити ворога, але всі вони кінчалися невдало. Блокаду можна було прорвати лише погодженими діями міського гарнізону і військ, що знаходилися в тилу пруссаків. Узгодженість вимагала надійного зв'язку. І ось! фізики Бурбуз і д'Альмеида пригадали про американські досліди. Вони спробували встановити зв'язок; штабом захисників міста! і передмістям Сан-подіни, вирішивши використовувати для цього електропровідність вже не води, а землі.
Великої праці варто було цим Фізикам зібрати необхідні для дослідів матеріали і прилади і побудувати повітряну кулю для перельоту через зону противника. Підготовчі роботи вони закінчили в кінці січня 1871 року. Д'Альмєїда вилетів з обложеного міста на повітряній кулі і незабаром встановив станцію в Сан-подіни.
Як у Парижі, так і в Сан-подіни прилади були сполучені з металевими пластинами, зариті в землю. Проте, ці станції працювали настільки погано, що жодної практичної користі не принесли.
28 січня 1871 року змучений голодом Париж здався, Досліди були припинені.
Незабаром їх повторив Леон де-Сомсе, але і він не добився великих успіхів. Це була остання спроба вживання в якості дріт-спис землі і води. Подальші досліди бездротового телеграфування йдуть по лінії використання електромагнітної індукції, відкритої в 1831 році англійським фізиком Майклом Фарадєєм (1791-1868). Прилади, побудовані на цьому принципі, вже не вимагали жодного зв'язку між собою, але дальність їх дії була дуже обмеженою.
Перші досліди бездротового телеграфування за допомогою індукції провів ще в 1849 році англійський інженер Бількинс. Він добився дальності передачі сигналів лише на декілька метрів. Багато вдаліше були досліди американця Трубріджа. Він телеграфував, користуючись короткими дротами, натягнутими паралельно один одному.
Струми, що виникали в дроті передаючої станції, викликали індуктивні струми в дроті приймача. 13 серпня 1880 року в Кембриджі (США) Трубрідж передавав сигнали на 1600 метрів.
На початку дев'яностих років англійський інженер Пріс повторив ці досліди з ще більшим успіхом. Він встановив два паралельні дроти на відстані 5.5 кілометрів один від одного. По одному з цих дротів пропускався струм від сильної індукційної машини. Сигнальний прилад, приєднаний до іншого дроту, в точності відтворював всі знаки, які передавалися по першому.
Подібні ж досліди, незалежно від Пріса і один від одного, виробляли англієць Сміт і німецький фізик Ратенау. Останній досяг зв'язку на відстані 4.5 кілометрів, використавши як збудника і приймач сигналів телефонні трубки.
Винахідник телефону, американець Грегем Белл (1847 - 1922), також вклав свою долю праць в справу розвитку бездротового зв'язку. У 1880 році він, спільно з Тентером, винайшов прилад, названий їм «фотофоном». Белл за допомогою свого «Фотофону» передавав не телеграфні знаки, а людську мову.
Основну частину «фотофону» складає хімічний елемент селен. Цей елемент володіє властивістю змінювати під дією світла свою електропровідність, яка збільшується пропорційно яскравості освітлення.
У передаючому приладі Белла звук перетвориться в світлові промені. Пучок цих променів прямує в приймальний пристрій. Тут промені падають в увігнуте дзеркало, яке концентрує їх на пластинці селену. Світлові коливання викликають відповідні зміни в електропровідності селену, сполученого з ланцюгом телефону, і останній відтворює передані звуки.
У Вашингтоні і в Паризькій академії наук Белл демонстрував передачу звуків на відстані 150 метрів.
Незабаром «фотофон» Белла забули, по про нього не заважає пригадати тепер, коли переможний завойовує світ звукове кіно - прямий нащадок цього дотепного винаходу.
Обдарований винахідник Томас Альва Едісон (1847-1932), взявшись за винахід бездротового телеграфу, добився великих практичних результатів, чим всі його попередники на цьому терені. 25 травня 1885 року він сконструював «прилад для передачі без дротів сигналів азбуки Морзе», а 29 грудня 1891 року отримав патент на цей винахід.
Його передавач складався з індукційної котушки, первинна обмотка якої була сполучена з телеграфним ключем, а вторинна - з піднятим високо над землею великим металевим аркушем.
На приймальній станції такий же аркуш з'єднувався з телеграфним апаратом Морзе. За допомогою цих приладів Едісон здійснив зв'язок між рухомим поїздом і залізничними станціями. Великий дальності передачі йому досягти не удалося, і він закинув думка про бездротовий телеграф.
Спроби телеграфування без дротів приблизно в той же час, що і Едісон, робив американський вчений Нікола Тесла (у 1857 році). Він використовував для цього відкриті ним струми високої напруги і великої частоти. Не добившись результатів, достатніх для практичного вживання свого винаходу, Тесла припинив досліди.
У 1887 році англійський професор Майнчин виключно з метою лекційної демонстрації тільки що відкритих променів Герца вдало передавав сигнали на відстань до 200 метрів. Про можливість телеграфування без дротів Майнчин і не думав. У його передавальному пристрої не було навіть телеграфного ключа, а прийом вироблявся на вдосконалений резонатор Герца.
Так втілювалася в життя мрія людства про засіб зв'язку, швидкому, як сонячний промінь. Впродовж трьох століть кращі уми не раз поверталися до думки про здійснення цієї мрії. Вся друга половина XIX століття прошла під знаком наполегливих дослідів по телеграфуванню без дротів.
Та все ж радіо ще чекало свого винахідника. І головним чином тому, що не прийшов ще час для цього винаходу що не дозріли ще необхідні для цього соціально економічні умови.
Торгівельний капітал XVIII і початки XIX століття задовольнявся повільним поштовим зв'язком. Для примітивної військової тактики коли на суші справу вирішував багнет, а на марі результат бою залежав від абордажу, сповна достатнім був такий зв'язок як кінний ординарець, сигнальні Прапори, димові семафори і світлові сигнали геліографа.
Бурхливе зростання промисловості, захват нових ринків і боротьба за колонії зажадали від науки і техніка нових засобів транспорту і зв'язку. У 1807 році на річці Гудзон, в Америці, з'явився перший колісний пароплав винайдений Робертом Фультоном (1765-1815), а в 1814 році англієць Джордж СтеФенсон (1781-1848) винайшов паровоз.
І вже в 1835 році англійські судновласники мали до 550 пароплавів, а залізниці Англії тягнулися на 1250 кілометрів. Транспорт став рухливішим. Це не лише відбилося на зростанні чисельності населення колоній (наприклад, за дев'ять років з 1839 по 1848 р.-населенння Австралійських колоній, окрім Нової Зеландії, збільшилося - за рахунок колонізаторов - майже удвічі), але й поставило питання про новий засобі зв'язку.
Таким засобом зв'язку став електромагнітний телеграф. Електромагнітний телеграф сповна задовольняв запитам пред'явленим до зв'язку між сухопутними пунктами, але він ніяк не вирішував питання про зв'язок між берегом і кораблем що знаходиться в плаванні.
Тим часом, друга половина XIX століття з'явилася переломною для суднобудівельної техніки, як і для транспорту взагалі. «.. .Революция в способі виробництва, промисловості і землеробства зробила необхідною революцію в загальних умовах суспільно-виробничого процесу, тобто в засобах стосунків і транспорту... Засоби транспорту і стосунків заповідані мануфактурним періодом, скоро перетворилися на нестерпні пута для крупної промисловості з її гарячковим темпом виробництва, її масовими розмірами, з її постійним перекиданням мас капіталу і робітників з однієї Сфери виробництва в іншу і із створеними нею новими зв'язками, що розширюються в світовий ринок. Не кажучи вже про парусне суднобудування, що зазнало повний переворот, в справі зносинах і транспорту здійснилося тому при допомозі спстемы річкових пароплавів, залізниць, океанських пароплавів і телеграфів поступове пристосування до велико-промислового способу виробництва». На зміну незграбним колісним пароплавам прийшли величезні гвинтові океанські кораблі. Ускладнилася техніка кораблеводіння. Назріла необхідність в надійному зв'язку кораблів з береговими пунктами і між собою.
Особливо велика була потреба в зв'язку з цим у військовому Флоті. «В час Кримської війни (1853-56 г .- С. 2Г.) бойовий судно було дерев'яним двух- або трьохпалубний корабель, що мав від 60 до 100 пушок, що рухався головним чином, за допомогою вітрил і слабкий, що вживав паровик лише як допоміжний засіб... Нинішнє бойове судно (кінець 80-х років XIX століття. - (7. /Т.) є велетенським броненосним гвинтовим пароплавом у 8-9 тисяч тонн водотоннажності і в 6-8 тисяч парових кінських сил, з поворотними баштами і 4-6 вельми важкими знаряддями, з тараном, що висувається під водою для нанесення пробоїни ворожому кораблю... Новітнє бойове судно представляє не лише продукт, але також і зразок мистецтва новітньої крупної промисловості: плаваючу Фабрику, службовку, правда, виключно для виробництва витрат». (Енгельс, «Анті-Дюрінг», III, стор. 159-160). Для нового броненосного Флоту вже не годилася скулодробительная тактика морських боїв часів Петра I і адмірала Нельсона.
Бій на великих дистанціях, небачена до того маневреність кораблів, невимірне збільшення радіусу їх плавания-все це вимагало нового засобу зв'язку, надійно що пов'язує кораблі з базами, дає можливість керувати діями Флоту на далекій відстані.
Таким чином, до кінця XIX століття, коли вже виробилися нові принципи тактики морського бою, а комерційне судноплавство досягло небувалих до того розмірів, в наявності Були всі умови для практичного вживання бездротовою зв'язки.
Наука до цього часу, як ми побачимо далі, виробила вже всі відкриття, необхідні для винаходу радіо. Потрібний була лише людина, яка, поєднуючи в собі зі світлим Розумом ученого великий досвід практика, синтезував би і втілив би в життя Сформульоване наукою.
Така людина з'явилася. Це був російський ФІЗИК Олександр Степанович Попов.

Немає коментарів:

Дописати коментар

р4