За границей или у себя?
«Наступило время вводить беспроволочный телеграф на судах нашего флота», — говорилось в докладной записке председателя Технического комитета вице-адмирала Ивана Михайловича Дикова. Теперь против этого никто не возражал. Даже вице-адмирал Тыртов. Но для того, чтобы внедрить радиотелеграф во флот и в армию, прежде всего необходимо было наладить производство радиоаппаратуры. Возникал вопрос: заказывать радиоаппаратуру за границей или организовать ее производство в России? Попов был за второе решение.
Попов и главный командир Кронштадтского порта адмирал Степан Осипович Макаров
Иллюстрация: fineartamerica.com
Но во влиятельных кругах ведомственной бюрократии царило недоверие ко всему российскому. Кроме того, налаживать дело у себя — хлопотно, долго, да и какого качества будут изделия? Такого взгляда придерживались в Морском министерстве, а потому и не торопились с выпуском русских приборов.
Но Александр Степанович все же добился, что в Кронштадте были созданы «Мастерские по изготовлению приборов для телеграфирования без проводов». В 1902 году в этих мастерских было изготовлено двенадцать полных комплектов радиостанций. Всего лишь двенадцать, но сделанных собственными силами, в своей стране! Приборы установили на судах эскадры, которая осенью ушла на Дальний Восток.
«Профессору Попову, по-видимому, ни в чем не отказывали до сих пор. Если дело не идет на лад, то нельзя добиться больших успехов, не допустив свободной конкуренции…». Заказ на радиофикацию русского флота был передан немецкой фирме «Телефункен»
Но было ясно, что кустарные мастерские в Кронштадте не смогут своими силами обеспечить оснащение боевых кораблей аппаратурой для радиосвязи. Главный командир Кронштадтского порта адмирал Степан Осипович Макаров подал рапорт, в котором предлагал решительные меры для использования беспроволочного телеграфа во флоте. Начальник Главного штаба морского флота на рапорте Макарова написал: «Профессору Попову, по-видимому, ни в чем не отказывали до сих пор. Если дело не идет на лад, то нельзя добиться больших успехов, не допустив свободной конкуренции…». Заказ на радиофикацию русского флота был передан немецкой фирме «Телефункен». Немецкие же радиостанции оказались настолько низкого качества, что во время японской войны русские корабли остались без связи.
Принцип работы радио
Радио – это первая беспроводная связь. Носителем сигнала являются радиоволны, распространяющиеся в пространстве. Это невероятно простое устройство, которые используется в разных ситуациях. Например, радио-няня – маленький аппарат в детской комнате принимает звук и передает его родителям, находящимся в другом помещении. По такой связи можно отправлять не только звуковые сигналы, но и изображения на огромные расстояния.У термина «радио» есть несколько значений. Во-первых – само устройство, для приема звуковых передач. Во-вторых – область науки или техники, которые занимаются изучением передачи и приема радиоволн.Впервые, в радиоприемнике, изобретенном А. Поповым для Российского военно-морского флота, был применен когерер – прибор, чувствительный к электромагнитным волнам. Один вывод когерера был заземлен, другой, присоединен к проволоке и высоко поднят.
Устройство первого радиоприемника А. Попова имеет следующие детали:
- электромагнитное реле;
- батарея (источник постоянного тока);
- антенный провод;
- когерер;
- молоточек звонка;
- чашечка звонка;
- электромагнит звонка.
Принцип работы таков:1) Высокочастотные колебания формируются в радиопередатчике – это несущий сигнал или несущая частота, на которую накладывается информация и происходит модуляция с помощью электрических колебаний низкой частоты. Антенна передает в эфир радиоволны (модулированный сигнал).2) Приемная антенна находит модулированные сигналы и отправляет в радиоприемник.3) Детектор в приемнике выделяет полезный сигнал нужной несущей частоты из множества радиосигналов от разных радиопередатчиков.
Три главных претендента
Неразбериха с изобретателями радио возникла ввиду нескольких факторов:
- Учёные имели одновременный доступ к трудам своих коллег из разных стран, а значит могли делать схожие выводы на основе этих трудов.
- Изобретатели действительно вне зависимости друг от друга пришли к созданию устройств, принимающих и передающих радиосигнал. Это происходило в один временной период в разных уголках планеты.
- Официальный патент на изобретение сделал только один из изобретателей, хотя другие уже демонстрировали подобные устройства раньше него.
- Каждая из стран популяризировала своего создателя радио, опровергая заслуги конкурентов.
Среди наиболее известных имён: Александр Попов, Гульельмо Маркони и Никола Тесла.
Для стран СНГ, несомненно, ближе советский физик Попов, но мы постараемся непредвзято рассмотреть вклад каждого из вышеупомянутых персон.
Александр Степанович Попов (Российская империя, СССР)
Попов и первый прототип его изобретения
Он как первый российский радиотехник, считался изобретателем радио в СССР, и эта идея перенята многими странами постсоветского пространства.
7 мая 1895 года в Санкт-Петербургском университете Александр Степанович демонстрирует прибор, улавливающий колебания «в атмосферном электричестве», а в декабре 1897 года презентует устройство беспроводной телеграфии, что уже точно можно назвать «радио». Тогда он смог передать в соседнее здание с помощью азбуки Морзе сообщение «Герц».
Интересно тут то, что для создания того самого телеграфа Попов использовал схемы прибора для атмосферных замеров
Это важно, т.к. между демонстрацией первого устройства и второго итальянский изобретатель Маркони явил миру свою версию радио
Гульельмо Маркони (Италия)
Маркони и его изобретение
Именно этот изобретатель первым запатентовал передатчик-приёмник радиосигнала. Маркони был бизнесменом и использовал свои навыки для продвижения своего изобретения, активно демонстрируя практическое применение радиосвязи.
2 июня 1896 года он подал заявку на патент устройства, способного передавать сигнал. А уже в сентябре Маркони организовал демонстрацию по передаче радиограммы на 3 км.
В последующие годы он получает долгожданный патент, производит передачу сигналов на большие расстояния, в том числе за линию горизонта, а также строит первую радиостанцию.
Первое значимое практическое применение радио было в 1898 году, когда журналисты из Уэльса не могли передать сообщение о болезни Уильяма Гладстона, т.к. снежная буря оборвала телеграфные провода. Проблема была решена при помощи изобретения Маркони.
В последствии Гульельмо получил патенты на систему настройки радио и направленную передачу сигнала. Конечно же, он стал первым, кто открыл завод беспроводного телеграфа.
Никола Тесла (США)
Тесла демонстрирует принцип передачи радиоволн, 1891 год (иллюстрация)
Именно этого учёного американцы считают тем, кто изобрёл радио. Тесла уже с 1891 года публично описывал и демонстрировал принцип передачи радиосигналов на большие расстояния. В рамках своих лекций он показывал передающее устройство с резонанс-трансформатором. Однако Тесла не считал это чем-то важным и не спешил с патентом. Мысли учёного были заняты более глобальными вопросами, например, передача электроэнергии беспроводным способом.
Позже в 1893 году он подаёт патент на радиопередатчик, а в 1895 году с помощью мачтовой антенны передаёт сигнал на 30 миль.
В 1898 году Тесла на выставке в Мэдисон-Сквер-Гарден продемонстрировал устройство под названием «телеавтоматика». Это была модель лодки, которой можно было дистанционно управлять пультом, что обеспечивалось передачей радиосигнала.
Однако все лавры собирал Маркони как изобретатель и популяризатор технологии. У него был патент, а в 1911 году он получил и Нобелевскую премию. Только после этого Тесла взялся отстаивать свои права и подал в суд на компанию Маркони, и патентное бюро США, пусть и не сразу, но признало первенство в изобретении радио в пользу Теслы, но уже после смерти великого изобретателя.
Флотский профессор
Минный офицерский класс был удивительным заведением, которое занималось не только специальным обучением морских офицеров, но и разработкой самых современных приборов для военного флота. Оно обладало едва ли не лучшей в стране материальной базой, как лабораториями, так и мастерскими. В библиотеку школы выписывали все новейшие научные журналы и книги. И это было единственное в стране учреждение, где в качестве отдельного предмета изучали электричество — как его называли тогда, «гальванизм». Попов получил возможность проводить эксперименты по изучению электромагнитных колебаний и самостоятельно изготавливать недостающие приборы — начальство это приветствовало и помогало. Кроме того, ученый не был оторван от столичного научного круга и поддерживал контакт с физической лабораторией университета и физическим отделением Русского физико-химического общества. Летом он участвовал в экспедициях общества, с 1889 года работал на презентации электрических опытов и заведовал электростанцией Нижегородской ярмарки. На Волгу Поповы уезжали всей семьей и лето проводили в деревне Черное, где снимали дом. Родные вспоминали, что это были самые счастливые моменты в жизни семьи.
http://cdn.iz.ru/sites/default/files/styles/1065×600/public/photo_item-2019-03/GettyImages-482268975.jpg?itok=BS7qgeLj
Кадр из фильма «Александр Попов». Народный артист СССР Николай Черкасов в роли изобретателя радио Александра Попова Фото: Getty Images/Mondadori Portfolio
В 1893 году Попов по заданию Военно-морского ведомства ездил на Международную выставку в Чикаго, где принимал участие в работе Русского павильона. По дороге останавливался в Берлине, Париже и Лондоне. Задание было сформулировано вполне конкретно: познакомиться с последними мировыми техническими новинками и определить, что может быть полезно русскому флоту.
Хотя профессор оставался гражданским чином, жизнь в Кронштадте и работа на Морское ведомство придали научным исследованиям Попова ярко выраженную практическую направленность, а постоянное общение с флотскими офицерами (например, он был дружен с адмиралом Степаном Осиповичем Макаровым) позволило сформулировать главную задачу — необходимость создания беспроводной связи, которую можно было бы использовать между кораблями в море. Проволочный телеграф уже стал привычной вещью, но в море он был бесполезен. Опыты Герца, повторенные Поповым в учебных целях, стали отличной базой для решения этой задачи.
Генрих Герц и Александр Попов были почти ровесниками, немец всего на два года старше. И работали они практически в одном направлении. Герц был гениальным физиком-теоретиком, и именно ему принадлежит заслуга в изобретении радиопередатчика и радиоприемника, которые он придумал, чтобы подтвердить теорию Максвелла. Когда же немца спросили, какова практическая польза от его работы, он ответил: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть».
https://nstarikov.ru/wp-content/uploads/2019/03/Pasted-27.jpg
Приёмник Попова
Попов относился к опытам Герца с восхищением, но поначалу воспроизводил их исключительно с учебными целями — для демонстрации студентам. Однако потом русский ученый сделал следующий шаг, который дал возможность практического использования идеи Герца, а также последних опытов других современников — Теслы, Бранли и Лоджа. Будучи не только физиком-теоретиком, но и практиком, Александр Степанович своими руками модернизировал, а частично и создал аппаратуру для радиотелеграфной связи, снабдив её вертикальной антенной (идея Теслы), звуковым сигналом и радиокондуктором (идея Бранли) со специальным встряхивателем (идея Лоджа). Первые удачные опыты относятся к концу 1895 года, а 7 мая 1896 года состоялось первая публичная демонстрация радиотелеграфа Попова на заседании физического отделения Русского физико-химического общества. Первая радиограмма, которая с помощью азбуки Морзе без проводов была передана на 250 м, состояла из двух слов: «Генрих Герц».
Кто и когда изобрел радио
Во многих странах был изобретатель, работавший над радиосвязью, и именно его соотечественники считают первым человеком, сделавшим это открытие. Но самые известные имена, претендующие на это звание, — это Попов и Маркони. Оба ученых трудились в разных странах в одно и то же время, независимо друг от друга. Каждый из них внес собственный уникальный вклад.
Русский ученый и изобретатель Александр Попов представил аппаратуру 7 мая 1895 года. А через год, 2 июня 1896 года итальянец Гульельмо Маркони подал в Соединенных Штатах Америки заявку на получение патента в качестве изобретателя радио.
Роль катушки Теслы в создании радио
Третий ученый, которому также часто приписывают первенство в этом вопросе, — американский инженер, серб по национальности, Никола Тесла . По сути, его работа легла в основу изобретений Попова и Маркони.
В 1891 году Тесла сконструировал «резонанс-трансформатор» — устройство для передачи электроэнергии без использования проводов на большое расстояние.
В 1893 году Тесла выступил в Институте Франклина в Филадельфии и описал прибор, очень похожий на готовое радио. В нем должны были быть приемник и передатчик электромагнитных волн, антенна, заземление, контур, катушка, репродуктор и конденсатор. Беспроводная связь для Теслы была частью его большой мечты — передавать электрическую энергию без проводов по всему миру .
В 1895 году ученый собирался передать радиосигнал на расстояние 50 миль с помощью антенны, но его лаборатория полностью сгорела. Тесла сделал это уже в 1896 году. Но его опередили Попов и Маркони.
В 1900 году Тесле выдали патент на одно из ключевых устройств для передачи радиосигналов — индукционную катушку. Это резонансный трансформатор, дающий высокочастотное напряжение.
Индустрия 4.0
Из священника в ученого: как Никола Тесла изменил XX век
Появление термина «broadcasting»
Термин – бродкастинг («broadcasting», англ. яз.) появился в начале прошлого века. Broadcasting переводится как широкий разброс, распространение, а позднее закрепилось значение – радиовещание, телевещание, трансляция, широковещание.Существует история появления этого термина в индустрии трансляций радио и телевидения:В 1909 году калифорнийский преподаватель колледжа электроники, изобретатель Ч. Геррольд создает радиостанцию. Он использует технологию с искровым разрядником. Несущая частота модулируется голосом, позже еще и музыкой. Его музыкальные и новостные передачи сначала слушали ученики и выпускники колледжа.
Изобретатель был сыном фермера и использовал сельскохозяйственный термин – «broadcasting», который означает «рассеивание семян по полю, в разных направлениях», для определения радиоволновой передачи. Он ввел слова:«narrowcasting» – узкое распространение, один получатель;«broadcasting» – широкое распространение, массовая аудитория.
Изобретение радио Александром Поповым
Ученый работал над радиопередатчиком для применения технологии в военно-морском флоте. В 1895 году он выступил перед своими коллегами-физиками с лекцией «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и показал устройство, через которое передавались сообщения азбукой Морзе .
Позже он усовершенствовал прибор и увеличил дальность сигнала в несколько раз — с 60 м до 250 м, а затем и до 600 м.
В начале 1900 года с помощью первой радиограммы удалось спасти людей, поэтому мировое сообщество признало открытие Попова. По радио ледоколу «Ермак» отдали приказ спасти 50 рыбаков с льдины .
Но Александра Попова интересовала именно практическая часть, он не торопился широко освещать свои разработки, публиковать статьи об исследованиях или оформлять какие-либо документы, в отличие от своего итальянского коллеги.
Радиовещание в СССР
Только в 1919 году начались первые передачи советского
радиовещания. Сложность создания такой важнейшей отрасли связи и массовой
информации в том, что нужен не только передатчик – но и тысячи, сотни тысяч,
миллионы приемников!
Постановление ВЦИК «Об организации
радиотелеграфного дела РСФСР» от 1920 года привело к строительству Московской
радиотелеграфной станции на улице Шаболовка. Адрес «Москва, Шаболовка, 37» еще
каких-то сорок лет назад знал каждый школьник.
27 января 1921 года Совет народных комиссаров
РСФСР декретом «О радиотелефонном строительстве приказал: «…поручить Народному
Комиссариату почт и телеграфов оборудовать в Москве и наиболее важных
пунктах Республики радиоустановки».
До ликвидации неграмотности в стране было еще полтора
десятка лет, расстояния в стране были огромны, новости иногда путешествовали со
скоростью телеги, запряженной хромой лошадью. А «газета без бумаги» проникала
всюду. Пройдет немного времени, и радио вошло в фольклор. Про человека темного и
бескультурного говорили «с вилами на репродуктор бросается».
С 1921 года вещание стало регулярным — с 21 до 23 часов, но
этому еще могли помешать грозы и облачность, но 14 февраля 1922 года на
Шаболовке по проекту инженера Владимира Шухова построили башню высотой
160 метров. Ни в Париже, ни в Берлине, ни в Нью-Йорке не было равного по
мощности радиопередающего устройства.
Скрыть текст
Башня Шухова и сейчас великолепна!
В 1924 году подоспело постановление «О частных приёмных
радиостанциях», или «Закон о свободе эфира», и так началась радиофикация СССР.
Эта работа велась постоянно — в 1940 году в Советском Союзе было 15
радиозаводов, но отставание было значительным. Как констатировал Председатель
Государственного комитета по радиофикации и
радиовещанию А. А. Пузин, «во Франции, например, имелось
5 млн радиоприемников, в Англии — 10 млн, в США более
50 млн, а в СССР всего около 500 тысяч».
История зарубежного радиовещания
Радиовещание становится средством массовой информации в 1922-23 годах, которое начинает конкурировать с печатными СМИ. Почти во всех странах мира транслируются экспериментальные радиопередачи.В Америке к концу 1922 года было выдано почти 600 лицензий на право радиовещания. Целью таковой деятельности могло быть освещение новостей в стране, просветительство, религиозные или культурные программы, трансляция концертов и т. п.BBC: В декабре 1922 года в Великобритании начинает ежедневные передачи на Лондон общественная радиовещательная организация «British Broadcasting Company» (Би-Би-Си), созданная при участии Г. Маркони. Спустя год вещание охватывает Манчестер и Бирмингем.
URI: В итальянском городе Турин 27 августа 1924 года основан радиофонический союз «Unione radiofonica italiana», при посредничестве британской и американской корпораций: «Radiofono» и «SIRAC». URI был единственным итальянским радиовещателем, имеющим право транслировать новости, представляющие общественный интерес. Первую станцию установили в Риме (1924 год), затем в Милане (1925 год) и в Неаполе (1926 год). Бедной Италии было сложно содержать и развивать радиовещание. Широкое распространение ипродвижение радио получило при фашистском режиме в тридцатые годы.
NBC: в 1926 году в Соединённых Штатах появляется первая крупная радиовещательная сеть, сформированная «Радиокорпорацией Америки» – «National Broadcasting Company» (Эн-Би-Си).
DW GmbH: в 1926 году появляется немецкая радиокомпания «Deutsche Welle GmbH», которая запускает в том же году внутринемецкую общественную радиостанцию «Deutschlandsender» (Передатчик Германии) на длинных волнах. Летом 1929 году начала вещание на немецком языке коротковолновая радиостанция «Weltrundfunksender» (Мировой радиовещательный передатчик) в направлении всех континентов.CBS: в 1927 году возникла Колумбийская система фонографического вещания и с 1928 года носит название – «Columbia Broadcasting System». Сеть становится одной из крупнейших радиовещательных, позднее, в 30-х годах входит в Большую тройку американских вещательных телевизионных сетей.Так, в двадцатые годы прошлого столетия появились две школы радиовещания:
- частное американское радио;
- европейское общественно-правовое радио.
Изобретение радио навсегда изменило историю человечества.
Настоящее и будущее радио
Настоящее
Радиоволны сегодня используются во многих сферах: сотовая связь, исследовательская работа, медицина, навигация. Но самое популярное и распространенное повсеместно — радиовещание. Так, в США в 1,5 раза больше человек слушают радио, чем пользуются Facebook (293 млн против 180 млн) . В России радио слушают большинство жителей страны — 57% .
При этом стандартные радиоприемники стали, выражаясь языком биологии, атавизмом. В 2022 году количество слушателей радио через смартфон впервые стало больше, чем через радиоприемник . С каждым годом все больше людей слушают любимые радиостанции в интернете, пользуясь мобильным телефоном, компьютером или умной колонкой. Область охвата радио постоянно расширяется благодаря развитию спутниковых технологий.
Будущее
В будущем с помощью радиоволн возможно смогут получать электричество: новую технологию испытывают ученые университета Южной Флориды . Устройство, которое представляет собой антенну, может поглощать радиоволны низкой интенсивности и превращать в электроэнергию. При разработке антенны использовали метаматериал с высоким поглощением радиоволн.
Исследования спутниковых технологий открыли новые возможности для развития радиоастрономии. В процессе строительства находится самый большой и чувствительный в мире радиотелескоп, Square Kilometre Array (SKA). Проект был задуман еще в 1990-х. Его запуск планируется ориентировочно в 2027 году. SKA будет состоять из двух телескопов — низкочастотного в Австралии и среднечастотного в Южной Африке. Они могут обнаруживать радиоволны из глубокого космоса и наблюдать за ранее не изученными явлениями, например, космическим магнетизмом .
Ученые работают над связью света с радиоволнами. Так, профессор Маркос Кац из Университета Оулу в Финляндии руководит исследованиями по поиску альтернативных способов передачи связи. Он работает над технологией VLC (Visible Light Communication — связь по видимому свету). Возможно, в будущем эта разработка позволит настроить передачу сигнала на импланты, вживленные в биологические ткани .
Общее дело человечества
Конечно, имя Попова в первую очередь связано с радио, исследованию которого ученый отдал всю жизнь. Спор же о приоритете в изобретении радио начался уже после смерти русского изобретателя. Итальянец Маркони вместе с немцем Карлом Брауном получили в 1909 году Нобелевскую премию за открытие радио. Про Попова вспомнили уже в СССР, после Второй мировой, когда был взят курс на подчеркивание приоритета отечественных исследователей в самых разных областях науки. Но, как и со многими другими великими открытиями, едва ли не каждая нация выдвигала своего кандидата на роль изобретателя «беспроволочного телеграфа»: американцы доказывали первенство Томаса Эдисона, Дэвида Хьюза и Николы Теслы (в последнем случае к «параду гордости» присоединялись и сербы), немцы — Генриха Герца, французы — Эдуара Бранли, а англичане — сэра Оливера Лоджа. И каждая страна по сей день остается при своем мнении.
http://cdn.iz.ru/sites/default/files/styles/1065×600/public/photo_item-2019-03/GettyImages-113634172.jpg?itok=XelVYVtS
Итальянский радиотехник Гульельмо МаркониФото: Getty Images/Universal History Archive
Очевидно, что спор этот более политический, нежели научный. Наука по определению наднациональна, и ее достижения принадлежат всему человечеству. Каждый из имевших отношение к созданию радио ученых сделал свой шаг к конечному результату, позволяя последователям приближаться к общей цели. В начале XIX века француз Андре-Мари Ампер создал первую теорию магнетизма и ввел понятие электрического тока. Развивая его идеи, англичанин Майкл Фарадей в 1831 году открыл электромагнитную индукцию, доказал тождественность различных видов электричества, ввел понятие электрического и магнитного поля и высказал идею существования электромагнитных волн. В 1867 году шотландский физик Джеймс Максвелл сделал предположение о существовании в природе электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Его теория оказалась столь интересной, что Берлинская Академия наук в 1879 голу даже объявила конкурс на ее доказательство.
https://nstarikov.ru/wp-content/uploads/2019/03/Pasted-29.jpg
Фото: commons.wikipedia.org/Robert Krewaldt Немецкий физик Генрих Рудольф Герц
Решение придумал молодой немецкий физик Генрих Герц, в 1888 году установивший, что при разряде конденсатора через искровой промежуток действительно возбуждаются предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, невидимые, но обладающие многими свойствами световых лучей. Он практически доказал возможность передачи электромагнитных волн без проводов. Через несколько лет француз Бранли создал радиокондуктор, именовавшийся также «трубкой Бранли», или когерером, а англичанин Лодж снабдил его встряхивателем.
Научный мир в начале 1890-х уже стоял на пороге открытия, но практической выгоды из своих теоретических свершений никто из названных ученых не извлек. Для этого нужен был человек с другим взглядом на мир, совмещающий знания физика-теоретика и инженера практика. Таким человеком и стал Александр Попов.