Рис. 4 Титульный лист брошюры, излагающей лекцию В.М. Лещинского в г. Твери.
Оглавление базы знаний о О. В. Лосеве
ГЛАВА II
ЮНЫЙ РАДИОЛЮБИТЕЛЬ
В бурные дни революционных событий 1917 года внимание населения небольшого городка Твери привлекла лекция начальника тверской военной радиостанции В.М. Лещинского “О сущности беспроволочного телеграфа”.
С первых же дней Великой Октябрьской Социалистической революции, как и в других городах и селах нашей родины, у жителей Твери и особенно среди учащейся молодежи и передовых рабочих пробудилась творческая мысль, появился живой интерес к науке. Работа военных инженеров на радиостанции представлялась им загадочными манипуляциями каких-то кудесников, чудом по тем временам. Они без проводов, без видимых каких-либо других соединений, принимали телеграммы из Петрограда, из Москвы, с фронтов, и даже из-за границы.
После революции эта таинственная деятельность резко оживилась. Военные инженеры и солдаты - радиотелеграфисты помимо текущих работ по приему и передаче депеш, начали изготовлять какие-то новые приборы, причудливые стеклянные трубки, собирали какие-то сложные установки и вообще, занимались деятельностью, не положенной им по тем временам по службе, - занялись научной работой.
Лекция начальника радиостанции В.М. Лещинского, привлекшая внимание молодежи, должна была дать слушателям, в частности рабочим Тверской мануфактуры, ответы на вопросы: почему может работать радиотелеграф? как он работает? и к чему приведет его дальнейшее усовершенствование?
Эта лекция, текст которой был потом напечатан и издан отдельной брошюрой (Рис. 4), свидетельствует, что и начальник радиостанции, и ее ведущие сотрудники М.А. Бонч-Бруевич, П.А. Остряков, И.А. Леонтьев, как и передовая часть русской интеллигенции, с энтузиазмом отдались новому делу - обращению науки на службу народу.
Рис. 4 Титульный лист брошюры, излагающей лекцию В.М. Лещинского в г. Твери.
В.М. Лещинский хорошо понимал, что большинство слушателей не имеют еще элементарных технических знаний, а обладают лишь обычной наблюдательностью рабочего человека, практическим опытом и вновь пробудившейся тягой к знаниям. Такая аудитория могла усвоить основные понятия беспроволочного телеграфа - принципа радио, лишь в крайне простой, популярной форме.
Желая найти отклик на свое обращение к широкой рабочей аудитории, привлечь к новому делу творческие силы народа, Лещинский построил свое выступление на объяснениях лишь узловых, наиболее трудных вопросов физики и техники нового вида связи. Он сделал ее предельно наглядной и доходчивой. Ему удалось достичь своей цели.
Этой лекции было суждено определить жизнь одного из самых юных слушателей Лещинского, впоследствии принесшего своими открытиями и изобретениями, предвосхитившими за много лет развитие мировой науки, славу советской науке. Среди слушателей Лещинского находился любознательный ученик 5-го класса реального училища четырнадцатилетний Олег Лосев. По тому, какой глубокий отзвук нашла эта лекция в сознании одаренного школьника, сколь она оказалась созвучна его собственным едва пробудившимся мечтам, мы можем на основании ее содержания составить себе довольно четкое представление о том уровне знаний, какими он обладал в самом начале самостоятельной работы, об его общем развитии.
Свою лекцию Лещинский начал с вопроса к аудитории, с которым к нему, как работающему в области радиотелеграфии, часто обращались.
“Меня спрашивали, каким образом две станции беспроволочного телеграфа, между которыми нет никакого соединения, могут передавать друг другу сигналы? Ведь это, собственно, “чудо”?
“Однако мы не обращаем внимания на “маленькое чудо”, которое мы наблюдаем ежеминутно, когда говорим и слышим друг друга. Ведь можно уподобить двух разговаривающих людей радиостанциям и рассмотреть, почему же они могут слышать друг друга. Звуковые волны, звуки нашего голоса, расходятся во все стороны или, как говорится, распространяются в атмосфере, в которой при этом происходят быстрые сжатия и расширения маленьких объемов воздуха, примыкающих друг к другу и передающих последовательно сжатия и расширения соседним объемам. Поэтому распространение звука происходит не мгновенно, а со скоростью, примерно равной 1/3 километра в секунду”.
Лектор, поясняя свои слова, спрашивал аудиторию:
- “Могли бы мы слышать друг друга, если бы нас не окружал воздух, а вокруг нас была ба пустота?”
- “Безусловно нет, так как нечему было бы сжиматься и расширяться”.
Вопрос Лещинского о невозможности слышать в пустоте напомнил Олегу Лосеву о школьном опыте со звонком. Электрический звонок помещали под стеклянный колпак, притертый к стеклянной плите, в которой имелось отверстие, соединенное с насосом, откачивающим воздух. Пока насос не работал и вокруг звонка был воздух, в классе был отчетливо слышан звук его колокольчика. При работе насоса воздух под колпаком разряжался, а громкость звука все уменьшалась м уменьшалась, пока наконец звук не замирал. Олегу тогда опыт показался недостаточно убедительным. Он хотел спросить у учителя, нельзя ли иначе объяснить этот опыт. Не стал ли в пустоте звонок хуже работать? Однако он сам сразу же сообразил, как убедиться в несостоятельности своего сомнения. Он просунул в пробку колокола металлический пруток, по которому, как говорил учитель, звук даже лучше распространяется, чем в воздухе, и коснулся корпуса звонка. Прикладывая ухо к прутку, можно было отчетливо услышать звук звонка - даже тогда, когда воздух был откачан и звук сквозь стенки колпака в комнату не попадал. Опыт с прутком окончательно убедил Олега, что дело именно в невозможности распространения звука в пустоте.
Объяснения Лещинским принципа радиосвязи, по аналогии со звуком, после сравнения со своим собственным опытом, сразу пробудили в сознании Олега новые сопоставления. Он улавливал каждую мысль, высказываемую лектором, не пропуская ни одного слова.
Лещинский продолжал рассказывать: “радиоволны, с помощью которых и осуществляется “чудо” - невидимая связь между двумя радиостанциями - в некоторых своих чертах напоминают привычные для нас звуковые волны; однако радиоволны от источника, в котором они возникают, распространяются примерно в миллион раз быстрее, чем звуковые волны.
Рис. 5 Разрез трехэлектродной радиолампы.
Как звуковые волны, так и электромагнитные волны являются следствием колебательных процессов; звуковые волны возникают при механических колебаниях, радиоволна - при колебаниях электрического напряжения и тока. Если какой-нибудь грузик висит на ниточке и, качаясь то в ту, то в другую сторону, совершает колебания около отвесной линии, то он представляет собой маятник и всегда имеет “собственную частоту”, то есть совершает определенное число колебаний в секунду. Иными словами, маятник обладает совершенно определенным периодом колебаний. Период зависит от его длины. Чтобы раскачать маятник, достаточно его толкнуть; с течением времени размах колебаний постепенно уменьшается: колебания затухают. Однако есть и другой способ вызвать колебания маятника и не давать им затухать. Для этого необходимо сообщать маятнику хотя бы самые слабые толчки, но непременно в такт с его собственными колебаниями, с его собственной частотой. Тогда маятник будет накапливать энергию этих слабых толчков и постепенно все сильнее раскачиваться. Любители качаться на качелях хорошо знают этот способ добиться крайних пределов размаха, - “когда замирает сердце”.
Толчки грузику не обязательно сообщать, касаясь к нему; можно подействовать на него воздушными волнами, в которых сжатия и расширения чередуются с частотой, равной собственной частоте маятника. Воздушные волны от одного маятника могут раскачать второй маятник, если у них собственные частоты совершенно одинаковы, то есть они будут иметь совершенно одинаковую длину. При этом энергия колебаний посредством воздушных волн будет перетекать от первого маятника ко второму. Явления эти, наблюдаемые при совпадении частот, носят название резонанса. Звучащая в воздухе струна или камертон заставляет звучать другую струну или другой камертон, если они настроены в резонанс.
В.М. Лещинский в своей лекции рассказал, что в пространстве можно получить особый вид волн - волны электромагнитные. Для их распространения не нужен воздух, они также хорошо (и даже еще лучше) распространяются в безвоздушном пространстве - в пустоте. Электромагнитные волны возникают не от механических, а от электрических колебаний в особом приборе, называемом колебательным контуром.
В простейшем виде такой колебательный контур можно сделать из двух металлических пластинок, раздвинутых друг от друга, образующих воздушный конденсатор (электрическую емкость), соединенных между собой проволокой, свернутой в спираль (катушкой индуктивности), по которой может пройти разряд конденсаторов - кратковременный электрический ток. В таком приборе возможны электрические колебания - разрядный ток будет протекать от одной пластинки конденсатора к другой по проволоке катушки взад и вперед. Пластинки начнут разряжаться и перезаряжаться, на них будут попеременно собираться электрические заряды разных знаков.
Собственная частота электрических колебаний в контуре, то есть число изменений направлений протекающего по катушке тока, зависит от размеров и от числе витков катушки, от общей площади пластин конденсатора и от расстояния между ними (от его емкости).
Энергия колебаний будет тем больше, чем больше будет начальное напряжение на конденсаторе, чем больше его начальный заряд. Электрические колебания, возникшие в контуре, возбуждают колебания тока в передающей антенне, присоединенной к нему (рис. 2), а она излучает в пространство электромагнитные волны такой же частоты. Когда эта волна доходит до приемной антенны, соединенной со своим контуром, находящимся на приемной станции, то возникшие в антенне слабые колебания в силу резонанса раскачают колебательный контур приемной станции, если этот контур настроен на ту же частоту, что и контур передатчика. Эти колебания уже можно обнаружить, то есть принять сигнал.
- “На заре применения радио, - говорил Лещинский, одним из важнейших элементов, изобретенных А.С. Поповым, был приемник в форме автоматического кохерера”. Кохерер представлял собой стеклянную трубочку с металлическим порошком. Он изменял свое электрическое сопротивление при прохождении по нему электромагнитных колебаний - сигнала, принятого антенной. После каждого сигнала от удара особого молоточка кохерер автоматически восстанавливал свое сопротивление и таким образом приобретал способность для приема следующего сигнала.
- “Однако автоматический кохерер А.С. Попова, - продолжал Лещинский, - вскоре потерял свое практическое значение и уступил место более совершенному прибору - детектору”. Дело в том, что электромагнитные колебания в контуре совершаются очень быстро: за секунду совершается сотни тысяч колебаний, и если бы даже удалось их превратить в звуковые колебания воздуха, мы не могли бы их услышать из-за большой частоты, уже не воспринимаемой ухом. Однако эти колебания возможно выпрямить, превратить переменный ток в электрический ток одного направления или, как говорят, “детектировать”. Тогда окажется возможным воспринимать не сами отдельные колебания, а по выпрямительному току устанавливать их наличие или отсутствие, и этим выпрямленным током приводить в действие телеграфный аппарат или телефон. (рис. 3).
Такой детектор можно сделать из кристалла сернистого свинца (галенита), закрепленного в металлической оправе, и тонкой проволочки, опирающейся своим концом в одну из точек свободной поверхности кристалла. Он легко пропускает электрический ток в одном направлении и почти совершенно не пропускает его в противоположном. “Кроме кристаллических детекторов из галенита, цинкита и других минералов, - продолжал Лещинский, - в настоящее время ведутся исследования над применением для этой цели особых пустотных ламп. Они должны работать значительно надежней, чем кристаллические детекторы”.
“На нашей тверской радиостанции этой разработкой занимается группа сотрудников, под руководством инженера М.А. Бонч-Бруевича. В Петрограде аналогичные работы над созданием пустотных ламп ведут профессоры А.А. Чернышев, М.М. Богословский, в Одессе – Н.Д. Папалекси.
С этими лампами, по внешнему виду слегка напоминающими осветительную электрическую лампочку, удается получить не только детектирование электрических колебаний в приемном контуре, но и во много раз усилить слабые сигналы, доходящие издалека до приемной радиостанции”.
Действие таких ламп основано на движении электронов в пустоте, в “вакууме”. Нагревая током проводник (тонкую проволочку), помещенный в пустотной трубке, можно заставить его испускать мельчайшие частицы отрицательного электричества – электроны, и как бы наполнять трубку электронным газом. Эти электроны будут притягиваться другими впаянными в лампу проводниками, если последние заряжены положительно относительно нагретой проволочки. Таким образом, в пустоте между ними пойдет электрический ток. Однако в лампе этот ток может проходить только в одном направлении - когда электроны летят от нагретого проводника к холодному; в обратном направлении тока не будет. Переменный ток, подведенный к такой лампе, будет выпрямляться, как в детекторе. Обычно накаленный проводник в ней делают из вольфрамовой проволочки и называют катодом, а холодному проводнику придают форму никелевого цилиндра, окружающего вольфрамовый катод, и называют анодом.
В пространство между катодом и анодом можно поместить третий проводник, свернув его спиралью вокруг катода или сделав его в форме цилиндра из проволочной сетки (Рис. 5). Тогда лампа приобретает замечательное свойство: поток электронов от катода к аноду будет зависеть от электрического напряжения. поданного на эту сетку. При положительном заряде сетка пропускает электроны от катода к аноду, при отрицательном - остановит их движение.
Мы получаем возможность слабыми радиосигналами, приходящими от далекой радиостанции к сетке лампы, управлять довольно сильным током, проходящим в анодной цепи лампы от батареи на месте приема, то есть усиливать принимаемый сигнал. С помощью таких ламп можно создавать и поддерживать незатухающие электромагнитные колебания в контуре.
“Однако ламповая техника, - рассказывал Лещинский, - сейчас находится в самом начале своего зарождения; у этого вида техники еще очень много слабых мест, которые не позволяют ей сразу же вытеснить другие средства радиотелеграфа. Наши работы, проводимые на радиостанции в этом направлении, надо ожидать резко расширят и создадут новые средства “радиотелеграфа” и “радиотелефона”, что даст возможность передавать на большие расстояния речь, музыку и произвести, буквально, культурный переворот нашей жизни. Величиной высокочастотных колебаний, как говорят амплитудой несущей волны, будет управлять не только телеграфный ключ, но и звуки симфонического оркестра в Москве, а жители городов Сибири и Кавказа у себя дома смогут слушать чудесные концерты”.
Слушатели Лещинского перенеслись следом за мыслью рассказчике в другой мир, как будто сказочник или мечтатель перенес их в далекое “завтра”. Конечно, не все объяснения Лещинского были понятны аудитории, но слушатели прониклись верой в слова лектора-мечтателя. И всем стало ясно, что перед ними не пустой фантазер, а серьезный ученый-инженер, и его мечты основаны на бесспорных достижениях науки.
Широкие перспективы развития техники и ряд совершенно новых идей, раскрывавших принципы беспроволочной связи, захватили Олега Лосева. Он осознал, что перед ним открылись новые горизонты крайне увлекательных знаний и технических возможностей, которые сразу и не уловишь, и которые таили непреодолимую прелесть. После лекции Лещинского ему очень захотелось поближе познакомиться с радиотелеграфом. Он проник на радиостанцию, стал расспрашивать ее сотрудников и присматриваться к работе радиотелеграфистов. Естественно захотелось самому овладеть их таинственным искусством. Он начал собирать у себя дома всякие электротехнические детали, но скоро стало ясно, что необходимо значительно глубже изучать электрические и магнитные явления, чтобы попробовать самому осуществить радиосвязь. Занятия в школе (в которую было преобразовано реальное училище) приняли совсем другой, осмысленный и целенаправленный, оттенок. В это время в школу, в которой учился Олег, из Московского Университета прибыл молодой преподаватель физики Вадим Леонидович Левшин. Он сразу обратил внимание на одаренность Лосева, его живой интерес к знанию и технике. Он помог Олегу приобрести элементарные навыки в экспериментировании, подыскал ему необходимые книги для. самообразования. Олег под руководством Вадима Леонидовича пристрастился к технике подготовки демонстрационных опытов в школе, добиваясь иногда очень эффектных и наглядных результатов.
Получая электрические искры большого напряжения, Олегу удавалось пробивать изоляторы - он добивался получения искр в десятки сантиметров. Увлечение опытами не мешало другим его занятиям в школе, и отметки в табеле успеваемости всегда были отличными. У товарищей по школе, благодаря быстрому расширению своего кругозора Олег стал пользоваться заслуженным авторитетом.
Все это однако не давало удовлетворения. Ему все более и более не терпелось самому построить радиоприемник и получить возможность у себя дома принимать сигналы радиотелеграфа.
В то время, в 1918-1919 годах, радиолюбительство, в том понимании, как мы его знаем сейчас, не существовало. Олег Лосев был одним из самых первых “подпольных” радиолюбителей, одержимых идеей, которые своими силами мастерили свои радиоприемники, а впоследствии и маленькие радиопередатчики. У себя дома он устроил маленькую собственную радиомастерскую, в которой ему удавалось изготовлять некоторые необходимые радиодетали.
Конденсаторы, сопротивления, индуктивности, переключатели, огромный выбор которых мы теперь имеем в любом радиомагазине, были в то время предметом личного, кропотливого ручного труда начинающих радиолюбителей
Изготовить переменный воздушный конденсатор - электрическую емкость, - величину, которой можно было бы плавно изменять настройки приемника для “поисков” радиостанции “в эфире” - было делом далеко не простым. Пластинки конденсатора, его обкладки, должны были быть на электрических изоляторах и иметь большую площадь. Из станиоля, в который завертывают конфеты и чай, можно было изготовить параллельные обкладки, плавно сдвигаемые одна относительно другой. Поворачивая одну из параллельных пластинок, мы изменяем рабочую площадь конденсатора, и, следовательно, его электрическую емкость. Такой конденсатор Олег сумел смастерить. Намотать катушки индуктивности из проволоки, снятой со старых катушек телефонных аппаратов, не представляло уже большого труда. Натянуть за окном антенну было не сложно. После того, как был готов колебательный контур, оставалось лишь настроить его и выпрямить - детектировать - принятые высокочастотные электрические колебания и превратить их в звуковые сигналы.
Телефонная трубка была вскоре найдена; кристаллические детекторы были получены на радиостанции у Лещинского. Кристаллы карборунда, галена и, наконец, цинкита принес Олег к себе домой в свою лабораторию, как величайшее сокровище, завершающее первое любительское начинание.
Желая осуществить свою затею с приемником, вряд ли он мог даже подумать, что тот маленький пакетик, в котором находились несколько кусочков разных кристаллов, станет предметом его исканий в течение многих лет. А между тем, это уже было началом его больших успехов и изобретений. Разрешению загадки этих кристалликов он впоследствии посвятил много бессонных ночей, всю свою жизнь…
Наконец, все части установки были готовы. Оставалось из кристалла изготовить детектор, настроить колебательный контур на частоту передающей станции, и, пожиная свои успехи, в Твери первому из любителей услышать у себя дома щелчки в телефоне, соответствующие знакам азбуки Морзе, а в дальнейшем даже услышать радиотелефонные передачи дуговых радиостанций - голос человека на далеком расстоянии, музыку…
Для изготовления детектора кроме кристалла, помещаемого в чашечку и залитого оловом, образующим один электрод, плотно соединенный с кристаллом, необходимо было прижать к кристаллу второй электрод в виде кончика эластичного проводника, толщиной со швейную иголку. Затруднение представило то обстоятельство, что касаться таким тонким проводничком поверхности кристалла необходимо было не в любой ее точке, а лишь в одной из особых “детектирующих” точек - их надо было уметь находить. В этом занятии - в хлопотливом разыскивании детектирующих точек на кристаллах - тысячи радистов профессионалов и радиолюбителей проводили длительные часы своего рабочего времени и досуга.
Когда все было завершено, и в телефоне стали слышны щелчки азбуки Морзе, Олегу показалось, что он достиг чего-то особенно важного, что в его жизни совершилось выдающееся событие, отличное от повседневных, обыденных дел, а по сути он только повторил своими руками от начала до конца хорошо известные способы радиоприема, о которых он слышал на лекции Лещинского и вычитал из книг. Эта была хорошая учебная работа, выполненная с крайним напряжением внимания, с собственной инициативой, с глубоким интересом к ожидаемому результату. Практически овладев простейшими элементами радиоприема, Олег Лосев почувствовал, что теперь обратиться к сотрудникам радиостанции с вопросами, за помощью в получении той или иной детали, у него как будто имеется уже больше прав, чем ранее, когда он оправдывался лишь своей любознательностью.
Как раз в это время, в 1918 году к инженерам тверской радиостанции приехал их учитель (участник того исторического заседания Российского Физико-химического Общества в 1895 году, на котором А.С. Попов принял первую в мире радиотелеграмму), профессор Владимир Константинович Лебединский (Рис. 6). Это он помог издать популярную лекцию В.М. Лещинского и сам ее отредактировал.
Рис. 6 Профессор Владимир Константинович Лебединский.
Профессору Лебединскому запомнился юный радиолюбитель, увлеченный новыми перспективами знания. Педагогический опыт подсказал ему, что перед ним незаурядный юноша, способный дать новое и интересное в той области, которой ему удастся овладеть.
Та встреча с Лебединским определила судьбу Олега Лосева после окончания средней школы.