История возникновения радио и радиолокации

Эта работа шла в нескольких направлениях, на первых по­рах трудно отделимых одно от другого, но постепенно вырос­ших в самостоятельные отрасли. Одновременно велись: 1) раз­работка способов и техники возбуждения слабо затухающих, а затем и незатухающих колебаний, 2) совершенствовались средства обнаружения и выделения колебаний, 3) разрабаты­вались конструкции антенн, 4) совершенствовались способы воспроизведения и обработки передаваемой информации.

Чем же располагал А. С. Попов, когда он прокладывал первые пути в изучении этого океана электрических волн? Он работал на волнах, которые в настоящее время называют про­межуточными. Применение антенны позволило ему увеличить дальность действия своей аппаратуры, но при этом пришлось отойти от тех воли (метровые и дециметровые), на которых работал Герц. Искровой промежуток Попов включал в пере­дающую антенну, и она возбуждалась па собственной длине волны. Поскольку собственная длина, волны вертикального заземленного вибратора-антенны А. С. Попова равна прибли­зительно учетверенной высоте, антенну старались поднять воз­можно выше, чтобы увеличить дальность связи. В итоге рабо­чая длина волны стала измеряться сначала десятками, а за­тем и сотнями метров.

Для осуществления связи А. С. Попов применял искровые передатчики с редкой искрой и сильным затуханием колеба­ний и приемники с когерером и первыми образ­цами полупроводниковых детекторов. Располагая столь скуд­ной аппаратурой, А. С. Попов тем не менее наметил обшир­ный план дальнейшего развития радио: радиотелефонию, ра­диообнаружение, открыл ограничивающее действие помех и суточный неравномерный ход силы принимаемых сигналов. Теорию четвертьволнового вибратора А. С. Попов доложил на I Всероссийском электротехническом съезде 29 декабря 1899 года. Описывая работы по спасению броненосца «Гене­рал-адмирал Апраксин», А. С. Попов особо отметил в докла­де: «Два дня совершенно нельзя было работать от действия атмосферного электричества...». Выдвинутая им задача борь­бы за помехоустойчивость радиосвязи остается и теперь одной из главных задач радиотехники.

О втором наблюдении Попова мы узнаем из воспоминаний одного из его современников В. М. Лебедева: «Надо заметить, что уже тогда А. С. знал о значительном улучшении радиосвязи в ночное время, хотя объяснений пока еще и не имел, и поэтому все новые опыты производились исключительно ночью». Таким образом, А. С. Попов установил зависимость дальности радио­связи от времени суток и открыл ослабление атмосферных раз­рядов ближе к рассвету.

Эти наблюдения не соответствовали господствовавшей тео­рии распространения, привязывавшей радиоволны к земной поверхности. Они свидетельствовали о необходимости иссле­дований верхней атмосферы земли, которая только и могла объяснить суточные изменения силы сигналов. Однако на эти наблюдения А. С. Попова было обращено очень мало внима­ния и исследование их началось гораздо позже.

Предложенный помощником Попова П. Н. Рыбкиным слу­ховой метод приема радиосигналов на телефонные трубки получил всеобщее признание, так как позволял отличать сигна­лы от помех, увеличивал дальность связи. Существенной по­мощью в борьбе с атмосферными помехами было появление в 1906—1909 годах передатчиков с частой искрой и с малым затуханием колебаний. Такие передатчики созда­вали тональное звучание сигналов, так как музыкальный тон сигналов облегчал выделение их среди помех.

В 1909—1910 годах определился тип искровых радиостан­ций, в которых применялись искровые разрядники вращаю­щиеся или дисковые многократные. Прием сигналов произво­дился только на телефонные трубки с помощью кристалличе­ского детектора. Эта почти стабилизовавшаяся аппаратура без существенных изменений продержалась всю первую миро­вую войну, хотя уже имелись и радиостанции незатухающих колебаний, а в приемной аппаратуре в ряде случаев применя­лись и электронные лампы в качестве усилителей.

Отличительной особенностью этого периода было стремле­ние западных государств организовать свои стратеги­ческие системы дальней радиосвязи. В России также шло по­добное радиостроительство. В 1910 году была осуществлена сеть стратегической радиосвязи, которая связывала Бобруйск с побережьем Балтики, Черного моря и группой радиостанций вдоль западной границы. На Дальнем Востоке были построе­ны радиостанции, соединявшие Хабаровск с Харбином, Николаевском-на-Амуре, Владивостоком и Петропавловском-на-Камчатке. Группа радиостанций воздвигалась вдоль северного побережья России. Предусматривалось также строительство радиостанций в Москве для связи с Баку, Ташкентом и Боб­руйском. Кроме того, Москва через Ташкент связывалась с Кушкой на границе Афганистана и через Баку с Ашхабадом и Карсом. Наконец, намечалось построить транссибирскую ли­нию радиосвязи Москва — Хабаровск с установкой ретрансля­ционных станций в Уржумке, Красноярске и Чите. Таким об­разом, предполагалось, что к предстоящей войне будет готова необходимая стратегическая радиосеть. Но осуществить все намеченное радиостроительство полностью не удалось, и неко­торые радиостанции спешно достраивались во время войны 1914—1918 годов.

Система внутренней радиосвязи России, однако, не имела выхода в Западную Европу. Международные связи России обслуживали иностранные концессионные компании прово­лочного телеграфа—Северо-Датская и Индо-Европейская, вхо­дившие в сеть английской мировой кабельной связи. Между тем подготовка к мировой войне требовала организации соб­ственной прямой международной радиосвязи с будущим союзниками. Осуществить эту задачу собственными силам Россия была не в состоянии. Сказалось отсутствие собствен­ной научно-исследовательской базы, которая могла бы раз­вивать радиотехнику независимо от иностранных фирм.

Временная стабильность искровой радиотехники, достиг­нутая к 1908—1909 годах за счет применения многократных и вращающихся разрядников, оказалась недолговечной: насту­пала эпоха незатухающих колебаний, переход к которым дол­жен был явиться радикальным поворотом в направлении развития радиотехники и прежде всего в области дальней радио­связи, для которой, как тогда считали, нужны очень длинные полны.

Начали строиться длинноволновые сверхмощные радио­станции с огромными антеннами, подвешиваемыми на 200— 250-метровых мачтах и башнях. Станции стоили 5—10 мил­лионов рублей, и строить их было под силу только большим электротехническим предприятиям. Передатчики со звучащей искрой уже не годились для таких мощных станций, как ни отстаивала это направление фирма Маркони. Место искровой техники стали занимать дуговые и машинные генераторы не­затухающих колебаний.

Переход на работу незатухающими колебаниями явился очередным этапом развития радиотехники. Дуговые генераторы были разработаны сначала в Европе, а машины высокой частоты появились впервые в США. Несколько позже в Рос­сии машины высокой частоты начал изготовлять В. П. Вологднн на заводе Дюфлон в Петербурге.

Межконтинентальные мощные радиостанции строились для работы на волнах длиной 20—30 км и были оборудованы машинами высокой частоты и дугами. Тогда еще никто не мог представить себе, что новые мощные, великолепно обо­рудованные радиостанции-гиганты на самом деле представ­ляют собой в принципе порочное направление развития радио­техники и в недалеком будущем от них придется отказаться. Но это выяснилось позднее, а в годы перед первой мировой войной и во время нее шло ожесточенное соревнование между Германией и Англией (фирмы «Телефункен» и Маркони) в области строительства длинноволновых радиоцентров. Однако фирма Маркони опиралась на быстро стареющие искровые радиостанции, тогда как германская фирма «Телефункен», ку­пив патенты на дугу и машину, выступала с более прогрессив­ными системами высокочастотных генераторов. В 1912 году фирмы договорились о разделе сфер влияния: «Телефункен» получает рынки южного полушария, фирма Маркони — север­ного, но борьба продолжалась в скрытой форме.

Объявленная в 1914 году война прервала все переговоры и еще более обнажила глубокие противоречия, давно назрев­шие в русской радиотехнике. В России не было лабораторной базы, не было национальной радиопромышленности, и прави­тельство не стремилось создавать ее, предпочитая привычные и удобные заказы иностранным фирмам. Эти фирмы и по­давно не намеревались развивать в России научно-исследова­тельскую деятельность. Они импортировали «новинки» из своих заграничных лабораторий, сбывали в Россию устарев­шую аппаратуру, стремясь использовать русских радиоспе­циалистов только как исполнителей, установщиков, монта­жеров.

Между тем, ученики А. С. Попова продолжали подготовку кадров радиоспециалистов. Их выпускали два высших воен­ных училища — Офицерская электротехническая школа в Пе­тербурге и Минный офицерский класс в Кронштадте, а также Петербургский электротехнический институт. Русские инже­неры работали на радиотелеграфном заводе Морского ведом­ства, служили во флоте, на радиостанциях почтового ведом­ства и в армейских радиодивизионах.

Такое прогрессивное начинание, как организация русского радиотелеграфного завода Морского ведомства, проложило себе дорогу, несмотря на многочисленные препятстви. Война, нарушив эти свя­зи, активизировала русских радиоспециалистов. В условиях старой России это оживление могло быть только временным, так как царское правительство не намеревалось менять свое отношение к отечественной промышленности и закрывать дос­туп на русский рынок иностранным фирмам. Продолжал даже работать, не будучи национализированным, завод немецкой фирмы «СнменсТальекс», так как он именовался «русским»,

В годы первой мировой войны в радиотехнике начался один из тех редких технических переворотов, которые на первых порах ничем не примечательны. Этот переворот в радио­технике был произведен электронной лампой.

Впервые такую лампу с двумя электродами — накаленной нитью и анодом — предложил в 1904 году английский ученый Флеминг как новый прибор для детектирования электро­магнитных волн. Истинные возможности электронной лампы были открыты лишь в 1906 году, когда американский инженер Ли де Форест ввел в нее третий электрод — управляющую сетку. Такая лампа могла уже работать в качестве усилителя слабых колебаний, а затем (с 1913 года) и в качестве возбу­дителя (генератора) незатухающих колебаний.

Во время войны на Тверской военной радиостанции группа военных радиоинженеров (В. М. Лещинский, М. А. Бонч-Бруевич, П. А. Остряков) с помощью ученика Попова про­фессора В. К. Лебединского начали изготовлять отечествен­ные радиолампы и строить приемники для приема незатухаю­щих колебаний. Применение электронных ламп как бы откры­ло окно в стене: зазвучали отдаленнейшие станции, прием ко­торых оказался возможным благодаря усилению слабых сиг­налов электронной лампой. Маленький генератор с электрон­ной лампой (гетеродин) упростил задачу приема незатухаю­щих колебаний.

Все же появление электронных ламп вначале не сказалось на направлении развития дальней радиосвязи. Во время вой­ны стало ясно, что проволочные и кабельные линии очень не­прочны, поэтому после первой мировой войны фирмы многих государств возобновили строительство мощных машинных и дуговых радиостанций.

В таком состоянии радиотелеграфная связь находилась до Октябрьской революции. После революции и окончания первой мировой и гражданской войн началось развитие радиотех­ники на базе электронных приборов. Это соединение изобре­тения Попова с электроникой дало возможность осуществить массовое радиовещание, кругосветную радиосвязь и ряд но­вых видов радиосвязи.

Радиовещание

В 10 часов утра 7 ноября 1917 года радиостанция на борту крейсера «Аврора» передала радиограмму о крушении бур­жуазного строя и об установлении в России Советской власти

Ночью 12 ноября мощная радиостанция Петроградского военного порта передала обращение Ленина по радио: «Всем. Всем». С первых дней Октябрьской революции радио было использовано правительством как средство политической информа­ции.

2 декабря 1918 года Ленин утвердил декрет, касаю­щийся радиолабораторин в Нижнем Новгороде. Основные установки декрета сводились к следующему: «Радиолабора­тория с мастерскими рассматривалась как первый этап к орга­низации в России государственного радио­технического института, целью которого является объединить в себе и вокруг себя все научно-технические силы России, работающие в области радио, радиотехнические учебные заве­дения и радиопромышленность».

По всей стране началось строительство радиосети. Радио­станции возникали там, где этого требовали условия новой экономики — в Поволжье, Сибири, на Кавказе. Телеграфное радиовещание, которое вел московский мощный искровой передатчик на Ходынке, передавало ежедневно по 2—3 тыс. слов радиограмм. Эти передачи организовывали жизнь государства в то время, когда была нарушена нормальная работа транспорта и проводной связи.

В Нижнем Новгороде небольшой коллектив (17 человек), переехавший сюда из Тверской радиоприемной станции, орга­низовал перво­классный научно-исследовательский радиоинститут, объеди­нивший крупнейших радиоспециалистов того времени во гла­ве с М. А. Бонч-Бруевичем, А. Ф. Шориным, В. П. Вологдиным, В. В. Татариновым, Д. А. Рожанским, П. А. Остряковым и другими.

В радиолаборатории Нижнего Новгорода уже в 1918 году были разработаны генераторные лампы, а к декабрю 1919 го­да построена радиотелефонная передающая станция мощно­стью в 5 кет. Опытные передачи этой станции имели истори­ческое значение для развития радиовещания. М. А. Бонч-Бруевич писал в декабре 1919 года: «В последнее время я пе­решел к испытаниям металлических реле, делая анод в виде металлической закрытой трубы, которая вместе с тем служит и баллоном реле... Предварительные опыты показали, что принципиально такая конструкция вполне возможна...».

Такие лампы с медными анодами и водяным охлаждением впервые в мире были изготовлены М. А. Бонч-Бруевичем в Нижегородской радиолаборатории весной 1920 года. Нигде в мире не было в то время ламп такой мощности; их кон­струкция явилась классическим прототипом для всего после­дующего развития техники генераторных ламп и до настоя­щего времени составляет основу этой техники. К 1923 году Бонч-Бруевич довел мощность генераторных ламп с водяным охлаждением до 80 кВт.

Для обеспечения радиосвязей с другими государствами профессор В. П. Вологдин в той же Нижегородской радиола­боратории построил машину высокой частоты мощностью 50 кВт, которая была установлена на Октябрьской радиостан­ции (б. Ходынской) в 1924 году и заменила искровой пере­датчик. В 1929 году на этой же станции начала работать ма­шина высокой частоты В. П. Вологдина мощностью 150 кет.

Ведя огромную работу, направленную на выполнение пра­вительственных заданий, советские радиотехники сумели осу­ществить оригинальные теоретические исследования. Приме­ром могут служить работы профессора В. М. Шулейкина по расчету емкости антенн, расчету излучения антенн и рамок и распространению радиоволн, работы Н. Н. Луценко о емко­сти изоляторов, И. Г. Кляцкина о методах повышения полез­ного действия антенн, экспериментальные работы Б. А. Вве­денского с очень короткими волнами.

Значительные успехи были достигнуты в СССР в области радиовещания. В 1933 году начала работу радио­станция имени Коминтерна мощностью 500 кВт, опередившая по мощности на 1—2 года американское и европейское радиостроительство. Это замечательное сооружение было выпол­нено по системе высокочастотных блоков, предложенной про­фессором А. Л. Минцем и осуществленной под его руковод­ством. На очереди стояла задача создания прямой радиосвязи с Сибирью, Дальним Востоком и Западом.

Кругосветная радиосвязь

Как уже указывалось, задачи обеспечения дальней радио­связи после первой мировой войны на Западе, пытались ре­шить применением мощных длинноволновых радиостанций. Работы В. П. Вологдина с машинами высокой частоты в Ни­жегородской лаборатории и изготовление мощных генерато­ров на советских заводах давали возможность осуществить силами отечественной промышленности строительство сверх­мощных длинноволновых радиостанций. Однако в этот период в радиотехнике вновь назревал очередной технический пере­ворот, имевший первостепенное значение для мирового радио-строительства и требовавший Пересмотра вопроса о выборе длин волн.

Дело в том, что атмосферные помехи на длинных волнах в летние месяцы возрастали настолько, что любое увеличение мощности передающей радиостанции все же не могло обеспе­чить достаточную скорость передачи и надежность связи на больших расстояниях.

1	2	3	4