Понятия радио с разных точек зрения, изучение принципа работы радио и обращение к личностям изобретателей

Введение

 

Более ста лет прошло со дня изобретения радио. Но и сегодня при обсуждении вопросов национального приоритета оно вызывает немало споров в научной среде. Понятием радио охватывается не только область науки, связанная с изучением физических явлений (радиофизика), но и область технической науки – радиотехники, изучающей структуру и функции соответствующих устройств. Радиофизика является в то же время областью физики. Однако следует иметь в виду, что нет жесткой границы между радиофизикой и радиотехникой. Технический аспект оценки каких-либо устройств в изобретательстве имеет существенное значение, ибо устройство только в том случае становится средством техники, когда оно пригодно для выполнения определенной функции. По этой причине, в частности, не всякое впервые созданное устройство, предназначенное для проведения физических опытов, является изобретением

И сегодня интерес к  установлению истинного автора изобретения  радио не угасает. В России считается, что радио изобрел известный  российский ученый А.Попов, В России считается, на Западе – итальянец Маркони. В энциклопедии «Британика» сказано: «…Александр Степанович Попов, физик и инженер-электрик, считающийся в России изобретателем радио. Очевидно, что он создал первый примитивный радиоприемник – датчик молний (1895), независимо и без знания о современных работах итальянского изобретателя Гульельмо Маркони. Подлинность и значение успешных экспериментов Попова не подвергаются сомнению, но обычно признается приоритет Маркони». Установление исторической истины, наверное, теперь не так уж важно. Главное - мир получил уникальнейшее средство коммуникации.

Целью данной работы является – рассмотрение понятия радио  с разных точек зрения, изучение принципа работы радио и обращение  к личностям изобретателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биография

 

Итальянский инженер-электрик и изобретатель Гульельмо Маркони родился в Болонье. Он был вторым сыном землевладельца Джузеппе Маркони от второго брака с урожденной Анни Джеймсон из Ирландии. До поступления в техническое училище в Ливорно М. занимался с домашними учителями в Болонье и Флоренции. В возрасте 20 лет М. увлекся физикой, особый интерес у него вызывали исследования по теории электричества Джеймса Клерка Максвелла, Генриха Герца, Эдуарда Бранли, Оливера Лоджа и Аугусто Риги.

В 1894 г. М. прочитал об опыте, продемонстрированном в 1888 г.: электрическая  искра, проскакивавшая через зазор  между двумя металлическими шарами, порождала периодические колебания, или импульсы (волны Герца). М. сразу  же пришла мысль использовать эти  волны для передачи сигналов по воздуху  без проводов. Следующие 40 лет своей  жизни он посвятил беспроволочной телеграфии, добиваясь все большей эффективности и дальности передачи.

Получив консультацию у Риги, М. воспользовался вибратором Герца  и когерером Бранли (детектором волн Герца, превращающим колебания в  электрический ток) и передал  сигнал, включивший электрический звонок, находившийся по другую сторону лужайки  отцовского поместья. К середине 1895 г. М. создал более чувствительный и  надежный когерер: включил телеграфный  ключ в цепь передатчика, заземлил вибратор и присоединил один из его концов к металлической пластине, расположенной  высоко над землей. В результате этих усовершенствований ему удалось  передать сигнал на расстояние 1,5 мили. Поскольку итальянское правительство  не проявило интереса к его изобретению, М. отправился в Англию в надежде  найти там средства для продолжения  исследований и развертывания коммерческого  использования своего изобретения. В 1896 г. двоюродный брат М. Генри Джеймс Дэвис помог ему составить  первую патентную заявку на изобретение в области радиотелеграфии.

Пребывание М. в Англии началось с неприятности: подозрительные таможенники разбили его беспроволочный аппарат. Восстановив свое детище, М. сумел привлечь к нему внимание британских предпринимателей и правительственных  чиновников. В сентябре 1896 г., усовершенствовав свою систему, он передал сигнал на расстояние почти в 2 мили. Когда  итальянское правительство призвало его на трехлетнюю военную службу, М. удалось обеспечить себе формальное прохождение службы, числясь курсантом  военно-морского училища при итальянском  посольстве в Лондоне. В мае 1897 г. он передал сигналы через Бристольский залив на расстояние 9 миль. В июле того же года М. и небольшая группа вкладчиков основали «Компанию беспроволочного  телеграфа и сигналов», в задачу которой входила установка аппаратов  на плавучих и наземных маяках вдоль побережья Англии.

В ходе работ М. обнаружил, что дальность передачи пропорциональна  числу и длине используемых антенн. Чтобы передать сигнал на расстояние 28 миль через пролив Ла-Манш, М. использовал  группу антенн, каждая из которых была высотой 150 футов. В 1900 г., опираясь на открытие Фердинанда Брауна, М. включил в свой передатчик конденсатор и катушку  настройки, что позволило увеличить  энергию сигнала. Конденсатор усиливал эффект колебаний, создаваемых искровым разрядником, а катушки позволили  добиться совпадения периода колебаний  в антенне с периодом усиленных  колебаний. Эти две цепи отныне можно  было настраивать так, чтобы колебания  в них происходили согласованно и тем самым не было бы гашения колебаний вследствие интерференции. Это сводило до минимума затухание сигнала.

Тогда же М. усовершенствовал и прием сигнала, включив в  приемник катушку настройки, в результате чего от принимаемого сигнала когереру передаются только колебания, настроенные  на колебания передатчика. Этим исключается  прием сигналов, передаваемых всеми  остальными антеннами. Патент №7777, выданный в апреле 1900 г., по существу, закреплял  за М. монополию на использование  настроенных друг на друга передатчиков и приемников. Основанная им компания была переименована в «Компанию  беспроволочной телеграфии Маркони».

К концу 1900 г. М. удается увеличить  дальность передачи сигналов до 150 миль. В январе 1901 г. он установил беспроволочный контакт между некоторыми пунктами на побережье Англии, отстоящими друг от друга на расстоянии 186 миль. В  конце того же года, находясь в Сент-Джоне на острове Нью-Фаундленд, М. принял сигнал, переданный через Атлантический океан из Корнуолла (Великобритания). Сигнал преодолел расстояние в 2100 миль. В 1902 г. М. передал первый беспроволочный сигнал через Атлантику с запада на восток. В 1905 г. он взял патент на направленную передачу сигналов. В 1907 г. М. открыл первую трансатлантическую службу беспроволочной связи, а в 1912 г. получил патент на усовершенствованную регулируемую во времени искровую систему для генерирования передаваемых волн.

М. и Браун были вместе удостоены Нобелевской премии по физике 1909 г. «в знак признания их заслуг в развитии беспроволочной телеграфии». Отмечая теоретические исследования Майкла Фарадея, Генриха Герца и других предшественников М., ХансХильдебрандт из Шведской королевской академии отметил, что «главное (помимо неукротимой энергии, с которой М. шел к им же самим поставленной цели) было достигнуто, когда М. благодаря природным способностям удалось воплотить всю систему в виде компактной, пригодной для практического использования конструкции».

Во время первой мировой  войны М. выполнял ряд военных  миссий и в конце концов стал командующим итальянским военно-морским флотом. Руководил он и программой по телеграфии для нужд итальянских вооруженных сил. В 1919 г. его назначили полномочным представителем Италии на Парижской мирной конференции. От имени Италии М. подписал договоры с Австрией и Болгарией.

Превратив свою паровую яхту «Элеттру» в дом, лабораторию и рабочий кабинет, М. в 1921 г. приступил к интенсивным исследованиям коротковолновой телеграфии. К 1927 г. компания М. развернула международную сеть коммерческих коротковолновых телеграфных связей. В 1931 г. М. исследовал передачу микроволн и в следующем году установил первую радиотелефонную микроволновую связь. В 1934 г. он демонстрирует возможность применения микроволновой телеграфии для нужд навигации в открытом море.

В 1905 г. М. женился на уроженке Ирландии Беатрис О'Брайен. У них родилось трое детей. Через три года после развода, последовавшего в 1924 г., М. вступил во второй брак с графиней Бецци-Скали, от которой у него была дочь. М. скончался 20 июля 1937 г. в Риме.

Среди прочих наград М. был  удостоен медали Франклина Франклиновского института и медали Альберта Королевского общества искусств в Лондоне. В Италии он получил наследственный титул маркиза, был сенатором и награжден Большим крестом ордена Короны Италии.

 

Таможня добро  не дала...

 

Рисунок 1.1 - Болонский университет

 

Когда радостный от предвкушения будущего счастья молодой итальянец  только ступил на английский берег, он тут же попал в «объятия» таможни. Англичанам показался очень подозрительным черный ящик, в который явно не предназначался для хранения вещей. И хотя Маркони  пытался на ломанном английском объяснить, что это беспроволочный аппарат, за ним великое будущее, таможенники  для вежливости выслушали секунд пятнадцать. После чего расколошматили аппарат, а его останки выбросили  в урну.

Но зато мало кто знал, что молодой итальянец поехал в Англию не просто так, а по совету своего научного руководителя – Аугусто Риги, который, будучи профессором Института физики Болонского университета, имел куда меньше шансов все бросить и уехать в Англию. По сути, в первое время Маркони был «ретранслятором» идей Риги на туманном Альбионе, они вели бурную переписку.

А как итальянские власти отреагировали на «бегство» Маркони? Почти по-русски: они прислали ему  в Лондон повестку о том, что он в срочном порядке подлежит призыву  в армию. И если бы не находчивость Риги, который посоветовал Гульельмо предложить свои услуги, проходя службу при итальянском посольстве в Лондоне... Маркони сумел втереться в доверие к руководству итальянской военно-морской академии и пообещал в скором времени изобрести нечто такое, что обеспечит начальнику училища скорейшее продвижение по службе.

 

Иногда игра ва-банк приносит успех

 

Рисунок 1.2 - Один из первых радиоприемников

 

Адмирал клюнул на наживку, причем воспринял все очень серьезно. И не стал откладывать свой «поход за славой» в долгий ящик. Он пригласил  абитуриента Маркони с его  изобретением 6 июля 1897 года на военно-морскую  базу Ла Специя для демонстрации своего детища в присутствии известных  специалистов, верхушки итальянской  армии и флота. Когда приготовления  к эксперименту были в полном разгаре, свое желание присутствовать на опытах изъявили король и королева Италии.

Маркони не ударил в грязь  лицом. Впервые удалось принять  сигнал с фразой «VivaI'Italia» из-за линии горизонта на расстоянии 18 км. Восхищенный король устроил в своей резиденции обед в честь Маркони. И тут впервые Гульельмо удалось сделать то, из-за чего его чуть позже прозвали итальянским «Томасом Эдисоном» – он извлек из своего успеха не только моральное удовлетворение. От военно-морского ведомства Италии на счет образованной им через две недели компании беспроводной телеграфии «WirelessTelegraph&SignalCompany» поступила сумма в 15 000 фунтов стерлингов. Условие было одно: итальянский флот получал право использовать его изобретение.

Этот успех привлек  внимание к Маркони и английской королевской семьи. В июле 1898 года он оснастил радиоаппаратурой яхту принца Уэльского, сына королевы Виктории. После  чего ежедневно передавал с борта  телеграммы на остров Уайт, где в  своей резиденции находилась королева бюллетень о состоянии здоровья сына, который повредил ногу. Тексты бюллетеня поступали и в редакции газет, которые оповещали о событиях на яхте всю страну. По окончании соревнований принц Эдуард подарил Маркони свою яхту. Позже она стала для предприимчивого итальянца своеобразной плавучей лабораторией.

 

От изобретателя до нобелевского лауреата и командующего ВМФ

 

А 110 лет назад радиосигнал  «перепорхнул» через Ла-Манш. Это  было только начало. Сразу после  этого Маркони удалось развить  свой успех. Спустя полтора года он увеличивает дальность передачи сигналов до 150 миль. В январе 1901 года он установил беспроволочный контакт  между некоторыми пунктами на побережье  Англии на расстоянии 186 миль. В конце  того же года, находясь в Сент-Джоне на острове Нью-Фаундленд, Маркони принял сигнал, переданный через Атлантический океан из Корнуолла (Великобритания). Сигнал преодолел расстояние в 2100 миль. В 1902 г. Гульельмо передал первый беспроволочный сигнал через Атлантику с запада на восток.

В 1907 году Маркони открыл первую трансатлантическую службу беспроволочной связи. А спустя два года Гульельмо Маркони и Фердинанд Браун получили Нобелевскую премию по физике «в знак признания их заслуг в развитии беспроволочной телеграфии». Кстати, немецкого физика Фердинанда Брауна мы знаем, как изобретателя осциллографа…

Во время Первой мировой  войны Маркони выполнял ряд военных  миссий, а позже его назначили  командующим итальянским военно-морским  флотом. Довольно редкий случай: ведь военно-морского образования Гульельмо не имел. Одновременно он руководил и программой по телеграфии для нужд итальянских вооруженных сил. После войны, превратив свою паровую яхту «Электру» в дом, лабораторию и рабочий кабинет, Маркони приступил к интенсивным исследованиям коротковолновой телеграфии. Спустя 10 лет он исследовал передачу микроволн и в 1932 году установил первую радиотелефонную микроволновую связь.