Нет, не Попов и не Маркони
В изобретении радио участвовали многие ученые и инженеры из разных стран. Одни работали независимо, другие опирались на идеи предшественников. В России чаще всего упоминают двух изобретателей радио — Александра Попова и Гульельмо Маркони. Но на самом деле, пионеров радио было намного больше. К этому вопросу приложили руку многие государства, которые утверждали, что честь изобретения радио принадлежит их соотечественникам, а все остальные просто проходили мимо. Давайте попробуем откинуть в сторону политику и разобраться, кто внёс вклад в создание первого радио и почему ни одного конкретного человека нельзя назвать изобретателем радио.
<…>
Кто и когда изобрел радио
В ранней истории изобретения радио можно выделить три главных имени: Томас Эдисон, Оливер Лодж и Никола Тесла. Эдисон придумал саму идею беспроволочного телеграфа и запантетовал её. Лодж был популяризатором радио, он описал первые эксперименты с передачей сигнала на расстоянии и породил целую волну подражателей, его последователями были и Попов, и Маркони. Тесла работал отдельно от других, он полностью продумал концепт прибора, передающего сигнал по воздуху, но из-за пожара в лаборатории не успел его ни запатентовать, ни построить действующую модель.
Электромагнитное поле еще в 1831 году обнаружил Майкл Фарадей, после это открытие математически обосновал Джеймс Максвелл. Это был интересные теоретические модели, но у них не было практического применения.
В 1876 году Томас Эдисон изобрел так называемый искровой телеграф. Эдисон заметил, что искра, возникающая в разряднике цепи, содержащей индуктивность, передаётся без проводов, порождая аналогичную искру в гальванически развязанном переносном разряднике — коробке с двумя заострёнными металлическими стержнями и изменяемым промежутком между ними. Прибор работал на расстоянии до 30 метров, для него не были преградой ни перекрытия, ни бетонные стены. При этом, Эдисон не мог объяснить, как работает его прибор. Он считал, что тут участвует неизвестная сила, которая связывает свет, тепло, электричество и магнетизм.
В 1886 году Эдисон подал заявку на патент устройства для беспроводной связи между кораблями на море. Устройство подразумевало антенну на берегу и на корабле, или на двух кораблях. Антенны могли подниматься воздушными шарами с металлизированной оболочкой. Система питалась от генератора. Для передачи сообщений использовался телеграфный аппарат. По сути, это были радиостанции длинноволновой связи.
Схема работы прибора Эдисона из патентной заявки 1886 года
Изображение: T. A. Edison. Means for transmitting signals electrically No. 465,971, 1891, US465971A
Еще Эдисон изобрел способ беспроводной связи между станцией и движущимся поездом. Его приборы действительно практически использовались до 1930-х годов, когда их заменили более современными устройствами.
Параллельно с Эдисоном передачей электричества на расстоянии интересовались и другие ученые. В 1889 году Генрих Герц открыл радиоволны и изобрел прибор, который можно считать полноценным приемником и передатчиком радиосигнала, но сам Герц не придал значения своему изобретению, он считал, что исследует сугубо теоретическую область.
В 1890 году французский инженер Эдуард Бранли изобрел прибор, который стал прямым предком радио. Это была зажатая между двумя электродами стеклянная трубка с металлическими опилками, сопротивление которых в сотни раз именялось под воздействием высокочастотного излучения. Проблема была в том, что после каждого облучения трубку надо было вручную встряхивать, чтобы вернуть её в исходное состояние. Этот прибор назвали когерером или трубкой Бранли.
Оригинальная трубка Бранли
Фото: Pierre5018 / Wikimedia Commons
Следующий большой шаг в развитии радио совершил британский инженер Оливер Лодж. Он изучал работы Герца и Бранли. В отличие от своих предшественников, которые работали тихо в своих лабораториях, Лодж был популяризатором науки. Он проводил впечатляющие публичные эксперименты, читал научно-популярные лекции, публиковал в журналах статьи, которые сейчас бы назвали вирусными. Все следующие «первые изобретатели радио», кроме Теслы и Эдисона, были последователями Лоджа.
В 1894 году Лодж прочитал публичную лекцию о работе Герца. Для иллюстрации существования радиоволн он использовал усовершенствованную трубку Бранли. В приборе Лоджа на трубку подавался небольшой заряд, металлические опилки начинали проводить ток, импульс от них улавливал гальванометр. На гальванометр подавался луч света, который отклонялся и подавал сигнал о получении импульса. Чтобы встряхнуть опилки, использовался вибратор с часовым механизмом, который встряхивал трубку через равные промежутки времени.
Материалы лекции Лоджа опубликовали в популярных научных журналах Nature и London Electrician. С этими статьями однозначно были знакомы и Александр Попов, и Гульельмо Маркони, и многие другие инженеры со всего мира.
Почему Николу Теслу считают изобретателем радио
Как и Оливер Лодж, Никола Тесла тоже изучал работы Генриха Герца. Его главной целью была беспроводная передача электричества на большое расстояние, но его интересовал не слабый электрический сигнал, используемый при радиосвязи, а передача миллионов вольт. Тем не менее, в 1893 году он в Сент Луисе прочитал лекцию о беспроводной связи. Он представил чертеж радиостанции. В его приборе использовались оригинальные разработки учёного — в том числе, катушка Теслы, которая усиливала сигналы и увеличивала дальность передачи. И Попов, и Маркони были знакомы с работами Теслы.
В экспериментах Теслы использовались газоразрядные лампы, которые вспыхивали при получении сигнала. Именно свечение ламп ученый считал основным полезным действием своей системы, передача сигнала для него была побочным эффектом.
Зарисовка с лекции Теслы, где он демонстрировал принципы беспроводной передачи электричества. У Теслы в руках газоразрядные трубки, которые вспыхивали при прохождении сигнала
Изображение: Nikola Tesla, «Experiments with alternate currents of very high frequency and their application to methods of artificial illumination» in Electrical World magazine, W. J. Johnson Co., Vol. 18, No. 2, p. 19, 1891
Основное достижение Теслы в том, что он изобрел источник тока, больше всего подходящего для передачи на расстояние. Кроме того, ученый сумел использовать явление резонанса токов, усиливающее сигнал.
Тогда же, в 1893 году Тесла демонстрировал свои эксперименты на выставке в Чикаго. Эту выставку посещал Александр Попов, который так описывал эксперименты Теслы:
«Тесла на станции отправления поднял на высокой мачте изолированный проводник, снабженный на верхнем конце некоторой емкостью в виде металлического листа; нижний конец этой проволоки соединялся с полюсом трансформатора высокого напряжения и большой частоты. Другой полюс трансформатора был присоединен к земле. Разряды трансформатора были слышны на станции приема в телефон, включенный в землю и высоко поднятый провод».
Другой посетитель той же выставки, Джон Патрик Баррет, так описывал один из его экспериментов:
«В комнате были подвешены две пластины из твёрдой резины, покрытые оловянной фольгой. Они располагались на расстоянии около пяти метров друг от друга и служили клеммами для проводов, идущих от трансформаторов. Когда включался ток, лампы или трубки, к которым не были подключены провода, но которые лежали на столе между подвешенными пластинами или которые можно было держать в руках практически в любой части комнаты, начинали светиться. Это были те же эксперименты и тот же аппарат, которые Тесла демонстрировал в Лондоне около двух лет назад, где они вызвали столько удивления и восхищения».
В 1895 году в здании, где располагалась лаборатория ученого, случился ужасный пожар, уничтоживший все его новые разработки. Тесла планировал испытать прибор в 1895 году, но его остановил пожар, полностью уничтоживший лабораторию учёного. В 1897 году он подал заявки на несколько патентов, которые охватывали основные компоненты радиосвязи: генерацию, приём и передачу сигналов.
В 1898 году он нашёл другое применение своей технологии и продемонстрировал действующую радиоуправляемую лодку.
Тесла очень возражал против того, что Маркони использовал его разработки в своём приборе. Их судебное разбирательство длилось очень долго и закончилось уже после смерти обоих учёных, в 1943 году: Верховный суд США признал приоритет Теслы в изобретении радио. К сожалению, учёный так и не сумел получить прибыль от своего изобретения.
Что изобрёл Александр Попов
Александр Сергеевич Попов был преподавателем физики в Техническом училище Морского ведомства в Кронштадте. У него было два основных интереса — электричество и метеорология. До увлечения радио он изобрёл прибор для изучения солнечной короны — фотометр.
В начале 1890-х годов ученый читал лекции об опытах Герца в Кронштадте. Он демонстрировал передачу электричества на расстоянии на собственном приборе. В нём использовалась индукционная катушка, антенна, изобретенная Герцем и два параболических рефлектора. Прибор позволял передать электрическую искру на несколько сантиметров без проводов.
Летом 1893 года Попов совершил большое путешествие по Европе и Америке. Он побывал на Всемирной выставке в Чикаго, где познакомился с разработками Николы Теслы. Он интересовался всем, что было связано с электромагнитными волнами, изучал работы Герца и Лоджа. Он вступил во Французское физическое общество. В Германии побывал на заводах Всеобщей электрической компании. В Америке он посещал университеты и заводы компании Эдисона.
В 1895 году Попов прочитал об экспериментах Лоджа и решил их воспроизвести. Еще Лодж придумал добавить в конструкцию электрический звонок — он срабатывал при приёме сигнала. Но звонок создавал помехи в работе прибора, поэтому Попов добавил в цепь реле, повысившее чувствительность прибора и развязавшее цепи когерера и звонка. При этом Попов упростил конструкцию — у него ударник звонка автоматически встряхивал когерер на обратном ходу. Благодаря этим усовершенствованиям прибор стал настоящим промышленным образцом, а не простой лекционной моделью.
Сам инженер сначала не пытался передавать сигналы на расстоянии. Его прибор нужен был для того, чтобы фиксировать удары молнии, Попов назвал его грозоотметчиком
Грозоотметчик Попова.
Изображение: Центральный музей связи / Wikimedia Commons
Схема первого радиоприёмника А. С. Попова
Изображение: Попов А.С., Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний, «Журнал Русского физико-химического общества при Императорском С. Петербургском университете», том XXVIII, 1896
По сути, грозоотметчик был полноценным радиоприёмником. Если бы к нему прилагался передатчик, его можно было бы использовать как радиостанцию. Но у Попова не было такой цели, его прибор вообще был предназначен не для этого. После в журнале Русского физико-химического общества Попов писал: «„прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применён к передаче сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией“.
Инженер использовал свой прибор на лекциях. Один экземпляр отправили в Императорский лесной институт в Петербурге. К нему была дополнительно добавлена пишущая катушка, именно такая модель изображена на фото выше. В Лесном институте прибор работал на учебной метеостанции до 1927 года.
7 мая 1895 года Попов прочел лекцию «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», где продемонстрировал свой прибор и воспроизвёл некоторые из экспериментов Лоджа. Именно поэтому в России День радио отмечается 7 мая.
Что изобрёл Гульельмо Маркони
В 1896 году итальянец Гульельмо Маркони изобрёл и запатентовал первую действующую и пригодную для коммерческого использования радиостанцию. В этот момент он был очень молод, ему едва исполнилось 22.
В 1894 году он заинтересовался работами Герца и прослушал в Болонском университете курс по физике и электромагнитным колебаниям.
Мы точно не знаем, сам ли Маркони изобрел свой аппарат или ему помогали более квалифицированные инженеры, есть разные версии: возможно, ему помогали квалифицированные инженеры, или он работал над изобретением сам, пользуясь только помощью своего дворецкого.
Первый аппарат Маркони
Изображение: Guglielmo Marconi, «Looking back over thirty years of radio», Radio Broadcast magazine, Doubleday, Page and Co., Vol.10, No.1, 1926
Прибор Маркони состоял из генератора колебаний, металлического листа, подвешенного на высоте, усовершенствованного когерера — в версии Маркони это была герметичная капсула с измененным составом порошка, телеграфного передатчика для отправки длинных и коротких импульсов (точек и тире в азбуке Морзе) и телеграфного регистратора, записывающего полученное сообщение на бумажной ленте.
Существенным отличием аппарата Маркони были две одинаковые антенны в приёмнике и передатчике. Они позволяли использовать резонанс и усиливать сигнал. Первый аппарат Маркони мог передавать сигнал на расстояние до 3 километров, без резонанса максимальное расстояние было бы 800 метров. Это и было его главным достижением — до Маркони никто не сумел передать сигнал на такое расстояние.
У Маркони не получилось заинтересовать итальянское правительство в своем приборе, так что он отправился в Англию и 1896 году в Лондоне подал заявку на патент и продемонстрировал работу своего устройства правительству Великобритании.
Компания Маркони быстро стала очень успешной, он проводил эффектные демонстрации своего устройства: передавал сообщения через Ла-Манш, приглашал королеву Викторию отправить радиограмму и всеми силами привлекал к себе внимание прессы. Вскоре после этого на него ополчились все остальные изобретатели радио, которых юный инженер отодвинул на второй план.
Первым был Оливер Лодж. В ноябре 1897 года он написал для журнала The Electrician статью «The history of the coherer principle», где обозначил свой приоритет в изобретении радио. Через месяц к нему присоединился Попов — он написал статью в тот же журнал, где рассказал, что аппарат Маркони работает на том же принципе, что и его грозоотметчик. Попову не удалось ничего добиться, но Лодж в итоге изобрел переключатель между разными частотами и продал его компании Маркони.
Эдисон в досудебном порядке убедил вынудил Маркони купить его патент на искровый телеграф.
Хуже всех пришлось Тесле. Абсолютно все принципы, которые использовал в работе Маркони, использовались и в приборах Теслы, но он не успел их запатентовать, а все его записи и наработки уничтожил пожар. Тесла судился с Маркони всю оставшуюся жизнь — до 1943 года. Он остро конкурировал с Маркони в работе над улучшением радиосвязи. Тесла развивал беспроводную и телеграфную и голосовую связь, работал над трансатлантической связью и беспроводной передачей энергии по всему миру, но не смог реализовать свои проекты из-за нехватки финансирования. В 1943 году, после почти полувека разбирательств, Верховный суд США признал приоритет Теслы и Лоджа в изобретении беспроволочного телеграфа. К сожалению, в тот момент Теслы, Лоджа и Маркони уже не было в живых.
Изобретение радио Поповым
Весь прошлый век шли споры о том, можно ли считать Попова первым изобретателем радио. Поставить точку в этом споре было бы очень сложно, но Александр Попов совершенно точно внёс огромный вклад в развитие радиотехники в России.
Уже в 1897 году он построил действующий прибор для передачи радиограмм на дальние расстояния и продемонстрировал его в Петербурге, передав сообщение на 250 метров между корпусами Петербургского университета.
После этого Попов оснащал корабли российского флота радиостанциями. 1899 году он изобрел собственный оригинальный способ передачи сообщений — там не было когерера, сигнал поступал на телефонный аппарат и вызывал четко слышимый щелчок в трубке. Аппараты с когерером могли передавать сигнал на расстояние до 3 километров, а аппарат Попова — на 25—35.
В 1903 году Попов оснащал радиосвязью корабли и порты на Чёрном море. К тому моменту его система уже могла передавать сигналы на расстояние 120 километров. В том же году Попов занимался экспериментами с беспроводной голосовой связью.
13 января 1906 года у Попова случился инсульт и он скоропостижно скончался в возрасте 47 лет.
Заключение
В спорах о первенстве был смысл в начале прошлого века — тогда ещё действовали патенты на изобретения и создатели первого радио получали огромные деньги. Сейчас радио — достояние всего человечества, без него мы жили бы в каком-то совсем другом XX и XXI веке. И будет справедливо не присваивать право первенства одному человеку, а помнить, что это был огромный труд множества людей.
26 ноября 1897 года Попов направил письмо в редакцию журнала The Electrician. В письме приводились цитаты из статьи в журнале РФХО, опубликованной в январе 1896 года о приборе, демонстрированном в апреле 1895 года. В конце письма добавлен текст, оформленный тоже как цитата, о достижениях 1897 года (год не указан). Письмо заканчивалось словами: «Из вышеизложенного следует, что устройство приёмника Маркони является воспроизведением моего прибора для регистрации гроз». Оно было опубликовано в журнале The Electrician в декабре 1897 года со схемой, похожей на схему приёмника, демонстрированного В. В. Скобельцыным 2 апреля 1896 года, — спирали из провода с большим сопротивлением изображены как катушки индуктивности[99][107][* 20]. https://ru.wikipedia.org/wiki/Попов, _Александр_Степанович#1895—1896