Реферат: История возникновения радио и радиолокации

Позже, в июне 1896 года итальянец Г. Маркони сделал в Англии патентную заявку на аналогичное изобретение, но сведения об его опытах и приборах беспроволочного телегра­фирования были опубликованы лишь через год — в июне 1897 года.

Умелая реклама, большой интерес Англии к возможностям осуществления связи без прово­дов позволили Маркони в 1897 году основать специальную фирму («Компания беспроволочного телеграфа и сигнализа­ции») с капиталом 100 тыс. фунтов стерлингов. Дальность ра­диосвязи в это время в опытах Маркони не превосходила дальности, достигнутой Поповым.

В 1898 году А. С. Попов добился уже радиосвязи на 11 км и, заинтересовав своими опытами Морское министерство, ор­ганизовал даже небольшое производство своих приборов в мастерских лейтенанта Колбасьева и у парижского механика Дюкрете, который в дальнейшем стал главным поставщиком его приборов.

Когда в ноябре 1899 года у острова Гогланд сел на мель броненосец «Генерал-адмирал Апраксин», то по поручению Морского министерства Попов организовал первую в мире практическую радиосвязь. Между г. Котка и броненосцем на расстоянии около 50 км в течение трех месяцев было переда­но свыше 400 радиограмм.

После успешной работы радиолинии Гогланд — Котка Морское министерство первым в мире приняло решение о во­оружении всех судов русского военно-морского флота радио­телеграфом как средством постоянного вооружения. Под ру­ководством Попова началось изготовление радиоаппаратуры для вооружения кораблей. Одновременно с этим А. С. Попов создал первые армейские полевые радиостанции и провел опы­ты по радиосвязи в Каспийском пехотном полку. В мастерской кронштадтского порта, организованной А. С. Поповым в 1900 году, были изготовлены радиостанции для вооружения мерных кораблей (крейсер «Поник», линкор «Пересвет» и др.), отправляемых на Дальний Восток для укрепления 1-й Тихо­океанской эскадры.

Русский флот получил па вооружение радиотелеграфную аппаратуру ранее английского флота. Английское адмиралтей­ство только в феврале 1901 года заказало первые 32 станции, а вопрос о массовом радиовооружении кораблей решило лишь в 1903 году.

Кроме России, Англии и Германии, в других странах Ев­ропы, а также в США не велось самостоятельных разработок в области радио, и поэтому эти страны оказались в большей или меньшей зависимости от общества Маркони. Оно сумело обеспечить себе монополию почти во всем мире и сохраняло ее вплоть до первой мировой войны.

Технические возможности небольшой мастерской в Крон­штадте и парижской мастерской Дюкрете были слабы, для то­го чтобы спешно вооружить вторую русскую эскадру, уходив­шую на Дальний Восток. Поэтому большой заказ на изготов­ление радиоаппаратуры для кораблей эскадры был передан германской фирме «Телефункен». Недобросовестно изготовленная этой фирмой аппаратура часто отказывала в работе. А. С. Попов, командированный в Германию для наблюдения за ходом поставки аппаратуры, писал 26 июня 1904 года: «Приборы не были никому сданы и никто не обучен обраще­нию с ними. Ни на одном корабле нет схемы приемных при­боров».

Известно, что заслуги А. С. Попова благодаря настояниям общественности были высоко оценены. В 1898 году ему была присуждена премия Русского технического общества, присваи­ваемая раз в три года за особо выдающиеся достижения. В следующем году Александр Степанович получил диплом почетного инженера-электрика. Русское техническое общест­во избрало его своим почетным членом. Когда, в 1901 году, Попову предложили профессуру в Электротехническом инсти­туте, то Морское ведомство согласилось на это только при условии продолжения службы его в Морском техническом ко­митете.

Работы А. С. Попова имели большое значение для после­дующего развития радиотехники. Изучая результаты опытов на Балтике в 1897 году по прекращению связи между кораб­лями «Европа» и «Африка» в моменты прохождения между ними крейсера «Лейтенант Ильин», Попов пришел к заключе­нию о возможности с помощью радиоволн обнаруживать метал­лические массы, то есть к идее современной радиолокации.

Попов уделял большое внимание применению полупровод­ников в радиотехнике, настойчиво изучая роль проводимостей окислов в когерерах. В 1900 году он разработал детектор с па­рой уголь — сталь.

В 1902 году А. С. Попов говорил своему ученику В. И. Коваленкову: «Мы на­ходимся накануне практического осуществления радиотелефо­нии, как важнейшей отрасли радио », и рекомендовал ему за­няться разработкой возбудителя незатухающих колебанию. Через год (в 1903—1904 годах) в лаборатории Попова уже были поставлены опыты радиотелефонирования, демонстриро­вавшиеся в феврале 1904 года на III Всероссийском электро­техническом съезде.

В Минном офицерском классе Попов проработал около 18 лет и оставил там службу лишь в 1901 году, когда был при­глашен занять кафедру физики в Петербургском электротех­ническом институте. В октябре 1905 года он был избран ди­ректором этого института.

Однако к этому времени здоровье Александра Степановича было уже подорвано.

Попов тяжело переживал Цусимскую катастрофу, в кото­рой погибли многие его сотрудники и ученики. К тому же условия работы первого выборного директора Электротехни­ческого института были очень трудными. Все это вместе при­вело к тому, что после крупного объяснения с министром внут­ренних дел Дурново Александр Степанович Попов 31 декабря 1905 года (13 января 1906 года по новому стилю) в 5 часов вечера скоропостижно скончался от кровоизлияния в мозг.

Радиосвязь после А. С. Попова

За кратковременную деятельность и области радиотехники (менее 10 лет) А. С. Попов добился очень больших результа­тов, использовав все достижения физики своего времени. По­надобились долгие годы и соединенные усилия многих ученых и инженеров, чтобы развить изобретение А. С. Попова и до­вести его до того расцвета, свидетелями которого мы являем­ся теперь. Всю эту огромную работу можно рассматривать как историю овладения человеком спектром радиоволн, начало которому положили труды А. С. Попова.

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.