Михаил Шателен - Русские электротехники

Эти изыскания и привели Попова вскоре после того, как ему стали известны опыты французского физика Бранли над изменением электрического сопротивления металлических порошков под влиянием происходящих вблизи электрических разрядов, к мысли использовать это свойство порошков для устройства чувствительных приемников электромагнитных волн. Тщательно изучая свойства порошков различного вида, различно обработанных и приготовленных из различных материалов, Александр Степанович добился возможности изготовлять весьма чувствительные индикаторы электромагнитных волн, применяя стеклянные трубочки с соответственно приготовленными порошками и с надлежаще расположенными электродами, между которыми помещался порошок. Согласно терминологии, введенной Бранли, Попов называл эти трубочки когерерами. Когереры Попова по конструкции существенно разнились от первоначальных когереров Бранли и заслуженно получили название «когереры Попова». Создав чувствительный индикатор для обнаружения электромагнитных волн, Попов занялся улучшением «вибратора», т. е. источника этих волн. Его стремлением было увеличить мощность вибратора и уменьшить длину образуемых им электромагнитных волн, что значительно облегчило бы опыты с этими волнами. После длительных и разносторонних исследований Попову удалось в 1894 г. сконструировать мощный вибратор, который позволял отказаться от применявшихся до этого зеркал для концентрации волн и сделал возможным применение для демонстрации явлений преломления «электрических лучей», вращения их плоскости поляризации и т. п. приборов сравнительно малых размеров.

Эти работы и привели Попова к сооружению известного «грозоотметчика» — прибора, явившегося родоначальником всех приемных приборов искровой радиотелеграфии. Прибор этот Александр Степанович и демонстрировал в ставшем историческим заседании Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете, происходившем 25 апреля (7 мая нового стиля) 1895 г. в здании старого физического кабинета университета.{6} Своему сообщению Попов дал скромное, совсем не соответствующее его содержанию название: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и тем открыл путь для многочисленных возражений против его приоритета в открытии «беспроволочной телеграфии», которые стали появляться в связи с работами Маркони.{7}

Несомненно, идея о применении «электрических лучей» к передаче сигналов на расстояние без проводов носилась после опытов Герца в воздухе. Ее высказывал ряд физиков того времени.

Попов, по свидетельству его ассистента Н. Н. Георгиевского, уже в 1891 г. высказал мысль о возможности использовать лучи Герца для передачи сигналов на расстояние. Однако, осуществить эту мысль и создать соответствующий прибор удалось Попову лишь к началу 1895 г.

Попов отлично понимал, что для успеха опытов с беспроволочной передачей сигналов на расстояние необходимо иметь мощный источник электрических колебаний. В его время таких источников не было известно, кроме одного — атмосферных разрядов, который Попов и использовал. Интересно отметить, что Попов был не первым русским изобретателем, предложившим использовать атмосферные разряды для практических целей. Восемью десятками лет раньше подобное предложение сделал Каразин, известный учредитель Харьковского университета, предлагавший использовать эти разряды для получения азотистых удобрений (селитры), сжигая атмосферный азот при помощи мощных атмосферных разрядов. Конечно, предложения Каразина так и остались предложениями и получить осуществления не могли.

Попов пришел не сразу к мысли применить разработанный им тип приемника для обнаружения атмосферных разрядов. Этому предшествовала трудная и длинная экспериментальная и теоретическая работа. Подробности этой работы Попов изложил в статье, написанной в конце 1895 г. и напечатанной в журнале Русского Физико-химического общества под названием «Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний».{7} Статью эту Попов начинает словами:

«Содержание настоящей статьи в главной своей части было предметом сообщения в апрельском собрании Физического отделения нашего Общества; теперь прибавлены только результаты испытаний предложенного мною прибора, сделанные в Лесном Институте Г. А. Любославским, и некоторые опыты, произведенные с целью выяснения как явления, лежащего в основании устроенного прибора, так и условия действия самого прибора».

Эти строки несколько расшифровывают содержание доклада «Об отношении металлических порошков к электрическим разрядам» и показывают, что суть доклада была не в изложении отношения металлических порошков к электрическим разрядам, а в описании «прибора для обнаружения и регистрации электрических колебаний».

После описания пути, который он прошел в своих работах, описания конструкции своего когерера, Александр Степанович дает в своей статье следующее описание своего прибора: «Прилагаемая схема{8} (фиг. 52) показывает расположение частей прибора. Трубка с опилками подвешена горизонтально между зажимами М и N на легкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своем действии он мог давать легкие удары молоточком посредине трубки, защищенной от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно. Действует прибор следующим образом: ток от батареи в 4–5 в постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В и по обмотке электромагнита реле обратно в батарею. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря реле, но если трубка АВ подвергнется действию электрического колебания, то сопротивление ее мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке С, замкнется, и звонок начнет действовать, но тотчас же сотрясения трубки уменьшат ее проводимость, и реле разомкнет цепь звонка. На одиночное колебание прибор отвечает коротким звонком, непрерывно действующие разряды спирали отзываются довольно частыми, через приблизительно равные промежутки следующими звонками».

Приводя затем некоторые данные о чувствительности своего прибора, Попов делает следующее заключение: «В результате этих опытов можно сделать допущение, что всякий разряд через опилки может вызвать эффект уменьшения сопротивления, но величина эффекта зависит не от абсолютной величины энергии, выделенной в металлическом порошке, а от энергии, выделяемой в единицу времени, вернее от быстроты выделения энергии или от величины отношения энергия/время.

Далее Попов пишет: «Прибор, обладающий такой чувствительностью, может служить для различных лекционных опытов с электрическими колебаниями и, будучи закрыт металлическим футляром, с удобством может быть приспособлен к опытам с электрическими лучами… Другое применение прибора, которое может дать более интересные результаты, будет его способность отмечать электрические колебания, происходящие в проводнике, связанном с точкой А или В {9} (фиг. 52), в том случае, когда этот проводник подвергается действию электромагнитных пертурбаций, происходящих в атмосфере. Для этого достаточно прибор, защищенный от всяких других действий, связать с воздушным проводом, расположенным вдали от телеграфов и телефонов, или же со стержнем громоотвода. Всякое колебание, переходящее за известный предел по своей интенсивности, может быть отмечено прибором и даже зарегистрировано, так как всякое замыкание контакта реле в точке С может привести в действие, кроме звонка, еще и электромагнитный счетчик. Для этого достаточно один конец его обмотки присоединить между точками С и D, а другой к зажиму батареи Р, т. е. включить электромагнит в цепь параллельно звонку… Пробное испытание регистрирующего прибора в соединении с громоотводом было сделано минувшим летом (1895 г.) Г. А. Любославским в Лесном Институте в С.-Петербурге».

Описанный прибор Попова, названный им «грозоотметчиком», сначала в первоначальном виде, а затем в несколько усовершенствованном, успешно работал в метеорологической обсерватории Лесного института в течение долгого времени и оказался чрезвычайно чувствительным, отмечая всякое приближение грозы. Александр Степанович применил в дальнейшем свой «грозоотметчик» и для одной чисто практической цели. Как было уже сказано, в течение долгого периода Попов заведывал ярмарочной электрической станцией в Нижнем Новгороде. Вся внешняя проводка на территории ярмарки была воздушная и станция сильно страдала от гроз. Освещение ярмарки вследствие этого прерывалось. В 1896 г. должна была открыться в Нижнем-Новгороде в ярмарочное время Всероссийская промышленная выставка, поэтому всякая неисправность в работе электрической станции была особенно нежелательна. Чтобы получить предупреждение о надвигавшейся грозе, иметь время подготовить станцию, Попов установил еще в апреле 1896 г. на станции свой грозоотметчик. По свидетельству одного из сотрудников Попова, привезенные Поповым приборы «были помещены на вертикальном щите, величиною 1 кв. аршин (около 0,5 кв. метра). Грозоотметчик, который Александр Степанович включал обыкновенно в аппаратной электрической станции, исправно предупреждал о приближении грозы; в то время очень боялись за сети освещения и всегда, когда была возможность, заземляли их во время грозы. Грозоотметчик работал с антенной и заземлением. На станции были введены 10 цепей наружного освещения, одну из них и брал Александр Степанович, как антенну. Заземленная шина была тут же на распределительном щите». Грозоотметчик Попова демонстрировался также на Всероссийской выставке 1896 г. в Нижнем-Новгороде, и изобретатель был награжден дипломом: «За изобретение нового и оригинального инструмента для исследования гроз».{10}