Загадка Маркони -2

Лосев Олег Владимирович

Фото: Лосев

Описание работы ртутного когерера, приведенное Маркони, удивительно напоминает работу «кристадина» Лосева. Однако давайте обратимся к этому описанию, данному Маркони в июне 1902 года на лекции в Королевском институте: «Эти (ртутные) когереры не были достаточно надежными для того, чтобы они могли производиться для регулярной коммерческой работы. Они работали или только под воздействием мощных электрических волн, или при наличии сильных атмосферных электрических разрядов, и имели неприятное свойство прекращать когерирование во время передачи сообщения» [4]. Также нестабильно работали первые приемники Лосева содержащие «генерирующие кристаллы»! Но когда эти приемники работали, они обеспечивали значительное усиление радиосигналов. В литературе [7] было приведено значение усиления, обеспечиваемое регенеративным приемником Лосева. Оно было равно 15. В другой литературе мне встречалось значение усиления, обеспечиваемое приемником Лосева, превышающее более 100. Но даже при усилении, равном 15, Маркони вполне мог принять сигналы передающей станции из Poldhu.

 

Ртутный когерер Bose

Будет несправедливо не остановиться более подробно на истории ртутного когерера. В большинстве литературных источников, посвященных Маркони, ртутный когерер упоминается как собственное изобретение Маркони. Однако, это не так.

Ртутный когерер и слуховой приемник радиосигналов на его основе были описаны в источнике [8] еще в 1899 году. Описан он был индийским ученым- исследователем Jagdish Chandra Bose (30 November 1858 — 23 November 1937). Ранее, в 1896-1897 году, Bose проводил тур лекций по Англии, посвященный своим исследованиям радио. Bose в этом туре заявил, что он не интересуется коммерческим использованием своих изобретений, и не будет возражать, если другие будут их использовать в этих целях [9]. В своих лекциях Bose рассказывал и об использовании ртутного когерера вместо когерера, содержащего металлические или угольные опилки. Считается, что на этих лекциях вполне мог присутствовать как Маркони, так и его помощники. Знания об экспериментах Bose позволили Маркони чрезвычайно быстро внедрить ртутный когерер.

Проводил Bose эксперименты и с другими, необычными типами когереров. Обо всем этом можно прочитать на сайтах в интернете, посвященных этому ученому.

J. C. Bose

Photo: J. C. Bose

Как и многие люди, беззаветно преданные науке, Bose не хотел, что бы патентование его изобретений не позволило другим исследователям пользоваться ими, а следовательно замедлило прогресс науки. А так не раз было в радиотехнике! Можно привести множество примеров этому.

Но как бы то ни было, первоначально ртутный когерер был использован Маркони для приемников, установленных на кораблях военного флота Италии. Затем им был использован ртутный когерер для проведения Первой Трансатлантической связи. На всякий случай Маркони даже получил патент Англии № 18105 на «изобретение» ртутного когерера от 9 сентября 1901 года. Отличие конструкции ртутного когерера Маркони от ртутного когерера Bose заключалось только в одном. Bose использовал для когерера U-образную стеклянную трубку, а ртутный когерер Маркони был прямым.

Но очевидно Маркони не смог заставить работать ртутный когерер так, как это смог сделать Bose. Ртутный когерер Маркони, в отличии от ртутного когерера Bose, был не стабилен в работе. Среди бесчисленных документов в интернете, посвященных ртутному когереру Bose, мне удалось найти даже упоминание о том, что ртутный когерер Bose возможно мог излучать радиоволны [10]! Значит, действительно вполне возможно было построение регенеративного приемника на основе ртутного когерера.

Но Bose впоследствие отказался от экспериментов с этим типом когереров, и использовал для приема кристаллические детекторы. После 1901 года Маркони тоже не использовал ртутные когереры в своих приемниках. Открытие лямбда образной характеристики контактов металл– окисел было оставлено Лосеву до 1922 года.

 

Работа на гармониках

Конечно, нельзя полностью отрицать того, что эта Первая Трансатлантическая радиосвязь могла быть проведена на высокочастотных гармониках, которые происходили в процессе работы искрового передатчика. В искровом передатчике конструкции Флемминга, установленном в Poldhu использовались резонансные цепи связи с антенной, то есть, основную мощность передатчик излучал на первом четвертьволновом резонансе антенны, расчетное значение равно 511 кГц. Однако совместно с этим передатчик все равно излучал широкий спектр высокочастотных гармоник при своей работе. Причем уровень некоторых гармоник мог иметь значительную мощность. Приведем аргументы в защиту этого утверждения.

В начале 1960 годов в Англии, в Daventry, на небольшое время был включен средневолновый искровой телеграфный передатчик, аналогичный по конструкции тому, что был использован для проведения Первой Трансатлантической связи. Этот передатчик находился в здании, где располагался передатчик коротких волн принадлежащий BBC. Частота работы этого искрового передатчика была равна 540 кГц, то есть близка к используемый для Первой Трансатлантической связи. Присутствующий при этих испытаниях инженер Paul McGoldvick пишет, что спектр частот этого искрового передатчика был чрезвычайно широк. Он простирался за пределы 50 МГц [11]. Измерения спектра частот искрового передатчика проводились с помощью панорамного приемника.

При мощности передатчика расположенного в Poldhu в пределах 15-25 киловатт, мощность высокочастотных гармоник, лежащих в коротковолновом диапазоне, могла быть вполне достаточной для того, что бы быть уверенно принятой на расстоянии 3500 километров. Для излучения высокочастотных гармоник вполне могла подойти антенна, используемая совместно с этим передатчиком. В конструкции выходных цепей передатчика Флемминга содержались прижимные контакты, которые могли работать как нелинейные элементы и производить гармоники сигнала. Если антенная система передатчика по каким либо причинам имела резонанс на частоте одной из мощных гармоник, лежащей в диапазоне коротких волн, то излучение антенны было достаточно эффективным на этой частоте.

Ртутный когерер являлся высокочастотным прибором, поэтому он вполне мог успешно регистрировать сигналы, лежащие в диапазоне коротких волн. Напомним, что Bose успешно использовал ртутный когерер для работы в сантиметровом диапазоне волн [12]! Возможность усиления принимаемых сигналов, обусловленное лямда- образной характеристикой ртутного когерера, увеличивало вероятность радиосвязи с использованием широкополосного приемника.

Правоту этой версии мог бы подтвердить только эксперимент. Но уже давно нет той передающей антенны, которая была использована для проведения Первой Трансатлантической связи, затерялся в дебрях лет оригинальный передатчик… Утеряно искусство производства ртутных когереров. Усложняет проведение такого эксперимента и то, что включение искрового передатчика в современном мире, наполненном разнообразными радиоэлектронными средствами, просто невозможно! Помехи, создаваемые даже одним (!) искровым мощным передатчиком значительно усложнят работу радиоэлектронных систем всего мира. Наш Земной шар стал маленьким для искровых передатчиков и для экспериментов с ними…

 

Островной эффект

Островной эффект является мало исследованным эффектом. Он наблюдается при расположении радиоаппаратуры, как приемной, так и передающей, на острове в море, который по своим размерам сравним с размерами длины волны, которая используется для работы с этой аппаратурой. В этом случае, остров, который рассекает поверхность моря, выполняет роль диэлектрика в щелевой антенне, образованной на поверхности моря.

Островной эффект значительно улучшает прием радиоволн внутри острова. Этот эффект знаком многим радиолюбителям, которые работали с островов. Мне тоже приходилось наблюдать островной эффект при работе с острова Кижи. Очень интересно описан этот эффект в источнике [13]. Встречаются сообщения (к сожалению мне не удалось найти документальных подтверждений этим сообщениям) о построении на этом эффекте передающих сверхдлинноволновых антенн, используемых военными для глобальной радиосвязи.

Приемная станция Маркони находилась в устье бухты острова Newfondland. Островной эффект в устье бухты также проявляется, хотя и несколько слабее, чем на острове, расположенном внутри океана. Следовательно, удачно выбранное место для расположения приемного центра могло способствовать увеличению силы принимаемого сигнала за счет островного эффекта.

Удача Маркони

Итак, при установлении Первой Трансатлантической связи Маркони сопутствовала невероятная удача. Попробуем систематизировать факторы, способствующие проведению Первой Трансатлантической радиосвязи.

1. Маркони использовал настроенную четвертьволновую антенну на действительную частоту работы передатчика, расположенного в Poldhu.

2. Ртутный когерер, включенный последовательно с резонансной четвертьволновой антенной, оказался аналогом туннельного диода. Пленка окисла внутри ртутного когерера на переходе железо- ртуть – железо обладала лямбда – образной характеристикой.

3. Четвертьволновая антенна с последовательно с ней включенным диодом с лямбда- образной характеристикой образовала регенеративный приемник, частота которого определялась частотой настройки антенны, и была равна примерно 500 кГц. Этот, казалось бы простейший приемник, мог обладать большим усилением и мог быть вполне способным принимать сигналы передатчика, расположенного в Англии.

4. Батарея питания, подключенная через наушники к ртутному когереру, обеспечивала именно то постоянное напряжение смещения, которое было необходимо для перевода пленки окисла ртутного когерера в режим регенерации…

5. Наушник, используемый в приемнике Маркони, имел такое активное сопротивление, которое обеспечивало необходимый ток для стабильной работы пленки окисла в ртутном когерере в режиме, необходимом для работы регенеративного приемникa…

6. Регенерация, обеспечиваемая пленками окисла в ртутном когерере, могла осуществляться как на частоте настройки антенны (на высокой частоте), так и на индуктивности, образованной катушкой в наушниках (на низкой частоте). Это приводило к дальнейшему возрастанию усиления этого регенеративного приемника Маркони. Схемы таких приемников были разработаны Лосевым в 20 годах…

7. Возможно, приемник Маркони смог принять высокочастотные гармоники передатчика из Poldhu, частоты которых находились в диапазоне коротких волн. В этом случае распространение коротких волн между Канадой и Англией в дневное время сопровождается гораздо меньшим затуханием, по сравнению с диапазоном средних волн.

8. Вероятно, островной эффект помог увеличить силу принимаемых радиосигналов до величины, необходимой для работы когерерного приемника Маркони, даже не обладающего усилением за счет регенерации.

Послесловие

Мощности передатчика, расположенного в Poldhu ( находящейся в пределах 15-25 киловатт) было недостаточно что бы обеспечить дневной прием в диапазоне средних волн на приемник с когерером, даже с самым чувствительным в то время ртутным когерером. Но хороший детекторный приемник, тем более приемник с каскадами обладающими усилением вполне мог принять сигналы этого передатчика. Особенно, если приемник еще обладал усилением по низкой частоте. Приемник Маркони мог обладать усилением как по высокой так и по низкой частоте за счет лямбда– образной характеристики ртутного когерера. В зимнее время слой D, в котором происходит интенсивное поглощение частоты 500 кГц мог быть значительно ослабленным, что давало дополнительный выигрыш в силе принимаемого сигнала. Островной эффект также способствовал увеличению силы сигнала в месте расположения приемной станции Маркони.

Слишком много случайностей, скажет читатель, собрались вместе… Такое просто невозможно! Однако, история иногда показывает, что вполне возможно. Это закономерный результат постоянной и кропотливой работы, которую Маркони осуществлял по усовершенствованию первых средств радио связи. Многие малозначительные и невероятные на первый взгляд явления слились вместе и способствовали проведению Первой Трансатлантической связи.

Итак, в декабре 1901 года, в самом начале 20 века мир вступил в совершенно другую эпоху. В эпоху радио. Радиотехника начала развиваться стремительными темпами. Когереры ушли навсегда из радиотехники. В 1902 году Маркони был изобретен магнитный детектор, совершивший революцию в увеличении дальности связи [14]. Пусть этот детектор был громоздким и нелепым по современным понятиям, но это уже был принципиально новый прибор- детектор, а не когерер.

Photo: magnet_detector

Маркони и его команде понадобилось еще несколько лет времени, было сделано много работы, было совершено множество открытий, для того, что бы 18 октября 1907 года заработала первая регулярная трансатлантическая линия радиосвязи. К сожалению, А. Попов, изобретатель радио в России не дожил до этого дня…

Postscriptum: Тесла помогает Маркони в установлении Первой Трансатлантической связи!

Обычно Postscriptum содержит информацию, которая по каким то причинам не была включена в основную статью. В этом случае предполагают, что автор просто спешил, и по этой причине что то упустил. Но эта информация вынесена в Postscriptum потому, что приведенная здесь гипотеза о причинах, способствующих проведению Первой Трансатлантической связи очень и очень спорная… Тем не менее, и эта гипотеза, какой бы фантастической она не показалась, имеет право на жизнь. Давайте рассмотрим ее.

Итак, все доводы против установления Первой Трансатлантической связи основаны на том, что мощность сигналов, которую обеспечивал на приемной станции в St. Johns, передатчик расположенный в Poldhu, была недостаточной для работы когерерного, и даже простого детекторного приемника, не обладающего усилением. Расчет мощности этих сигналов проведен с использованием обычных условий, существующих при прохождении радиоволн средневолнового диапазона в дневное время [4].

Однако при приеме трансатлантических радиосигналов могли существовать условия, обеспечивающие аномальное распространение радиоволн, когда обычные законы прохождения радиоволн не действуют. В этом нет ничего мистического, и такие случаи аномального прохождения вполне могут быть. Наиболее распространенное аномальное распространение радиоволн, за счет «разогрева» ионосферы мощным радиоизлучением. Было замечено, что при облучении некоторой области ионосферы мощным радиоизлучением происходит улучшение отражения радиоволн в широком диапазоне частот от «нагретой» области ионосферы.

Немного об истории открытия этого явления. Во всем мире давно используются тропосферные радио зондирующие станции для определения скорости ветров на различных высотах в атмосфере и тропосфере. При своей работе эти станции посылают мощные зондирующие импульсы на частотах 50-100 МГц. Некоторые тропосферные зондирующие станции использует мощность до 100 киловатт. Обычно используются антенные решетки, обладающие значительным усилением- до 20-30 децибел. Принимая отраженные сигналы от неоднородностей, существующих в тропосфере, в частности от метеорных следов (а метеорные следы существуют всегда, поскольку наша планета Земля постоянно подвергается метеоритной бомбардировке) и далее анализируя эти отраженные сигналы, определяется скорость ветров. Используя данные о скорости ветра на трассах полетов самолетов, можно при помощи попутного ветра, который на высотах 5-10 километров имеет большую скорость, производить солидную экономию горючего. Знание скорости ветров в различных слоях атмосферы позволяют составлять достоверные прогнозы погоды.

Оказалось, что эти станции при работе на передачу разогревают ионосферу и улучшают ее отражающие способности в коротковолновом и средневолновом диапазоне. В бывшем СССР даже существовали специальные системы связи с использованием эффекта предварительного разогрева ионосферы мощным радиоизлучением. Конечно, в этих системах связи для предварительного «разогрева» ионосферы не использовали тропосферные метеостанции…

В [15] описан один из опытов проводимого в СССР, во время которого произошло даже «прожигание» ионосферы мощным радиоизлучением.

Поэтому, если во время проведения Первой Трансатлантической связи был проведен «разогрев» ионосферы, то вполне возможно было провести радиосвязь используя простой когерерный приемник. Но возможно ли было провести «разогрев» ионосферы в 1901 году? Существовали ли в то время средства для этого?

Да, существовали. В этом легко убедиться, ознакомившись с литературой [16]. Тесла в то время проводил опыты по передаче электрической энергии вдоль поверхности Земли. При проведении этих экспериментов вполне был возможен «разогрев» ионосферы. Выводы об этом можно сделать на основе материалов изложенных в литературе[16]. В 1901 году устройства Тесла, предназначенные для передачи электроэнергии вдоль поверхности Земли, были вполне работоспособны.

Никола Тесла

Photo: Tesla

Однако мне не удалось найти достоверную информацию, которая бы подтверждала то, что именно в декабре 1901 года Тесла проводил опыты по передаче энергии по поверхности Земли. Вообще, мне не удалось найти информацию, про период жизни Тесла с начала ноября по конец декабрь 1901 года. Однако, если Тесла проводил бы в декабре 1901 года свои опыты по передаче электроэнергии без проводов, он вполне бы мог разогреть ионосферу Земли при помощи своего усилительного передатчика. Следовательно, невольно мог способствовать установлению этой Первой Трансатлантической связи.

Но не мог ли Тесла специально провести разогрев ионосферы Земли с целью способствовать установлению этой радиосвязи? Очень даже может быть, что мог. В источнике [17] высказываются предположения о том, что Тесла был хорошо знаком с Маркони. Более того, что Маркони был в свое время учеником Тесла, и что Тесла был научным консультантом Маркони. Что же, если это действительно так, то многое тогда встает на свои места… Понятно из этого, как Маркони, который не имел никакого специального образования, преуспел в создании устройств беспроводной связи. Вполне возможно, что Тесла специально «подогрел» ионосферу с целью помощи своему ученику в проведении этой связи. Правда иногда невероятнее вымысла. Поэтому, эта версия событий тоже вполне возможна.

А пока давайте присоединимся к мнению большинства ученых: Неважно, была ли в действительности проведена Первая Трансатлантическая связь, неважно, слышал Маркони радио сигналы из Poldhu или грозовые разряды, важно только то, что после 12 декабря 1901 года мир вступил в другую эпоху. В эпоху Радио. А произошло это во многом благодаря Маркони.

 

Литература

1. J. Belrose. Fessenden and Marconi: Their Differing Technologies and Transatlantic Experimenters During the First Decade of this Century Papers of International Conference on 100 Years of Radio. 5-7 September, 1995.

2. by Leonid Kryzhanovsky St. Petersburg, Russia and James P. Rybak Grand Junction, CO USA, «Recognizing some of the many contributions to the early development of wireless telegraphy», Popular Electronics, 1993.

3. Bondyopadhyay, P.B., «Investigations on Correct Wavelength of Transmissions of Marconi‘s December 1901 Transatlantic Wireless Signal», IEEE Antennas and Propagation Society, International Symposium Digest, 12,1993, pp.72-75.

4. Belrose J. S., A «Radioscientist‘s Reaction to Marconi‘s first transatlantic Wireless Experiment- Revisted»,IEE APS/URSI Meeting, Boston, MA July 2001.

5. Philips, V. S.,»The ‘Italian Navy Coherer affair turn-of-century scandal», IEEE Proceedings A, 140, 1993, pp. 175-185.8.

6. Остроумов Б., Л. (составитель), Нижегородские пионеры советской радиотехники.- М.: Наука, 1966, 215 С.

7. Е.В. Остроумова О. В. Лосев-Пионер полупроводниковой электроники (получено через интернет ресурсы).

8. Proceeding of the Royal Society, London, April 27, 1899.

9. J. C. Bose: The Inventor, Who Wouldn‘t Patent Science Reporter (NISCOM), February, 2000.

10.A Noble Man without a «Nobel» www.top-biography.com/9049.-J%20BOSE/spfeat.htm

11. Paul McGoldvick. Let Guglielmo Rest,RF and semiconductors information for engineer.

12. The Work of Jagadis Chandra Bose : 100 Years of MM– Wave Research. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, December 1997, Vol. 45, #12, pp. 2267-2273.

13. John Doty. Antenne experiments newsgroups: rec.radio.shortwave

14. http://www.radiomarconi.com/

15. Soviet Test Bumbed the Ionosphere: Monitoring Times, February, 2001.

16. The Strange Life of Nicola Teslahref=http://www.geosities.com/Athens/2424/intro/html> www.geosities.com/Athens/2424/intro/html

17. by David Hatchel Childress : Tesla and Marconi www.atlantisrising.com/issue13/ar13tesla.html

Журнальный вариант статьи опубликован: Радиоаматор, № 8, 2002
Григоров Игорь Николаевич, а/я 68, 308015, Белгород РОССИЯ
rk3zk@antennex.com
Источник: http://efir.com.ua/

Мой блог находят по следующим фразам

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.