17. Олег Лосев в своей домашней лаборатории.
Оглавление базы знаний о О. В. Лосеве
ГЛАВА V.
НОВОЕ ЯВЛЕНИЕ.
В конце 1921 года Олег Лосев поехал в отпуск к родителям. После годовой работы в Радиолаборатории он почувствовал некоторую самостоятельность, большую уверенность в своих силах. В своей домашней мастерской в Твери, в маленькой радиолаборатории он мог воспроизвести некоторые эксперименты продуманно и не торопясь (Рис.17). В домашней обстановке он чувствовал себя легче, свободней; здесь не было боязни совершить ошибку, боязни, связывающей полет творческой фантазии. Ему у себя дома хотелось попробовать причудливые возможности устройства новых радиоприемников, которые уже намечались в его воображении.
17. Олег Лосев в своей домашней лаборатории.
Отсутствие практических результатов от его работы с магнитным усилителем и бесплодные попытки улучшить кристаллический детектор не обескуражили Олега Лосева. Ему представлялось, что радиоприем должен получаться надежнее, если в месте приема будет находиться генератор электрических колебаний, который мог бы добавить в приемник энергию и заставить громче звучать его телефон. Ведь для этого достаточно уменьшить сопротивление приемного контура, пополнить потери в нем, введя отрицательное сопротивление. Отрицательное сопротивление может полностью скомпенсировать положительное, и тогда в контуре появятся незатухающие колебания. Он превратится в «гетеродин», который можно будет настраивать на любую частоту.
В Нижнем Новгороде Олег не раз пользовался ламповыми гетеродинами для измерения емкости и индуктивности, для настройки приемников и для других целей в лабораторной практике.
Навязчивая идея построить какой-нибудь гетеродин, более простой, чем ламповый, не давала Олегу покоя все время отпуска. Он хорошо понимал, что ни машиной высокой частоты, ни обычным дуговым генератором для целей приема воспользоваться нельзя.
- «А если электрическую дугу из углей, как в поющем генераторе, заменить миниатюрным разрядом на тонких угольных волосках, то должна ведь получиться генерация электрических колебаний. Мощность колебаний будет значительно меньше, но для гетеродина в приемнике ее, пожалуй, должно хватить». Он даже пытался осуществить такой генератор, составив дугу из угольного волоска от электрической осветительной лампочки. Маленькая дуга горела, но схема колебаний не генерировала.
Тут ему пришла мысль, что лучшей микроскопической дугой должен оказаться обычный детектор. Почему, это было еще не совсем ясно. Однажды он собирал контур звуковой частоты и для контроля пропустил через него постоянный ток, введя в него случайно вместо угольных волосков, детектор, в телефоне он услышал звуковые колебания. Это наблюдение указало на то, что детектор действительно каким-то, пока еще непонятным образом, вызвал в контуре появление незатухающих колебаний. Стало ясно, что детектор, который обычно только увеличивает затухание контура, внося в него свое сопротивление, может каким-то образом уменьшить общее сопротивление самого контура. Оказалось, что детектор, через который протекает постоянный ток, может внести в контур отрицательное сопротивление и скомпенсировать потери мощности в нем.
Из опытов с контуром звуковой частоты сам собой напрашивался вывод, что такой детектор сможет уменьшить сопротивление и у контура высокой частоты, то есть даст ему возможность принять слабые радиосигналы, доходящие до приемной антенны. Полученный вывод легко было проверить: надо было этот детектор включить в контур высокой частоты.
К счастью, по великой случайности, Олег при этих своих опытах взял кристалл цинкита. Сразу же, при небольшом напряжении на кристалле, он услышал какие-то весьма слабые радиосигналы.
Несколько вольт напряжения, полученные от батареек карманного фонаря, необходимые для питания этого нового вида регенеративного приемника резко улучшали прием. Олег понял, что у него получился экспериментальный результат, который может иметь важное практическое значение. Значит, есть и возможность создать с детектором - своеобразной электрической дугой, по представлению Олега - маленький высокочастотный генератор – гетеродин с кристаллом! И такой генератор был тут же осуществлен – появился совершенно новый вид «гетеродина» (Рис. 18).
18. Схема генератора электрических колебаний с цинкитом.
13 января 1922 года Лосев уже принимает в своей домашней «нелегальной приемной станции» московскую радиостанцию.
Новый приемник давал хорошую слышимость даже с комнатной антенной. Для сравнения Лосев настраивает на ту же станцию обычный детекторный приемник; результаты получились совершенно иные, значительно худшие.
Олег Лосев был очень возбужден полученным успехом. Еще и еще раз он проверяет свои эксперименты. Главное, по-видимому, в том, что кристалл цинкита при соприкосновении в определенных точках с острой иглой, с пружинкой, или с угольной нитью получает способность генерировать в контуре электрические колебания.
Вскоре обнаружилось, что далеко не всякая детектирующая точка способна поддерживать колебания; что генерирующую точку, подобно детектирующим, найти удается не сразу; не все точки поверхности кристалла обладают этим замечательным свойством. Олег вспомнил, что в журнале «Радиотехник» уже писали об опытах, когда в детекторном приемнике наблюдали, при высоких напряжениях, какие-то электрические колебания (например, в опытах англичанина Икклза) и сообщали, что от такой побочной генерации необходимо было даже принимать специальные меры предосторожности. Однако никто не пытался воспользоваться ею для улучшения приема.
- «Этот способ приема сигналов, безусловно, новый; надо окончательно установить, когда им можно пользоваться; надо проверить, что такой прием с генерирующим кристаллом хорошо воспроизводится», - рассуждал Олег.
Он забыл о своем отпуске, о желании отдохнуть в родном городе. Успех окрылил его на продолжение работы. Он занялся тщательным изучением условий, при которых происходит генерация колебаний кристаллами, и когда она прекращается. Ведь электрическая дуга тоже не всегда может поддерживать колебания в контуре; она дает колебания только при определенных значениях силы тока и напряжения - лишь на определенном, «падающем участке» характеристики дуги.
Олег попытался измерить силу тока и напряжения на кристалле, но, увы, измерить их было нечем. Он отмечает цветным карандашом на реостате, включенном в цепь батареи, как делитель напряжения, две отметки, в пределах которых напряжение оказывается достаточным, и кристалл генерирует. У единственного миллиамперметра, который был у него дома, он снимает все шунты, чтобы приборчик стал более чувствительным, и включает его последовательно к кристаллу. Оказывается, действительно, при увеличении напряжения сила тока, протекающего через кристалл, уменьшается.
Когда движок на реостате выводится за пределы промежутка между отметками, и колебания прекращаются, стрелка приборчика уже не движется в направлении, противоположном движку делителя напряжения. Ясно, что это еще не измерения в точном смысле слова, это только качественная проба. Но теперь стало понятно, что же надо измерить и как количественно проверить начальные качественные результаты.
Олег убедился, что он правильно проводил аналогию между дугою и детектором, что у генерирующего колебания детектора действительно характеристика падающая. Ее то и необходимо изучить подробно в Радиолаборатории в Нижнем. Надо скорей ехать в Радиолабораторию, но, с другой стороны, надо сначала, пусть не так точно, как там, еще раз проверить полученные результаты.
- «Всякое физическое явление можно считать установленным лишь тогда, когда оно воспроизводится при повторении условий опыта» - вспоминает Олег много раз слышанные слова профессора Лебединского.
Он настраивает свой новый регенеративный приемник на другие радиостанции, дающие незатухающие колебания, - все благополучно; получается хорошая слышимость. Он сравнивает на слух силу приема с ламповым приемником, и ему кажется даже, что его приемник работает не хуже лампового, который он собирал для себя в Нижнем Новгороде. Он старается разыскать наилучшую генерирующую точку на кристалле, проверить ее устойчивость. На кристалле цинкита это ему действительно удается, но при замене его другими детектирующими кристаллами (галенитом) ничего не получается.
В чем дело, Олег решить не может. Вначале он хотел захватить с собой новый приемник, но не решился из-за плохого, сделанного наспех, монтажа. Олег начертил схему приемника, однако, точных значений емкости и индуктивности он указать на ней не мог. Конденсатор и катушки индуктивности пришлось везти в Нижний для измерения величин их емкости и индуктивности.
В Радиолабораторию Олег Лосев входил с большими надеждами, но с еще большим числом недоумений и вопросов по поводу полученных им результатов.
«Хотя я сам хорошо слышал радиопередачу из Москвы, слышали ее и другие, но ведь нельзя было проверить непосредственно наличия высокочастотных колебаний. Может быть вообще мною получено, что-то совсем непонятное».
Прямо с вокзала он направился в кабинет В.К. Лебединского. Оторвав Владимира Константиновича от редактирования очередного выпуска журнала «Телеграфия и Телефония без проводов», Олег горячо принялся рассказывать ему о своих работах в Твери.
- «Выходит, что удалось построить гетеродин с генерирующим детектором, у которого колебания возбуждаются так же, как при электрической дуге», - закончил Олег свой рассказ.
В.К. Лебединский задумался. После нескольких минут молчания, показавшихся Олегу длительными часами, он сказал:
- «Ничего подобного мне слышать и читать не приходилось. Далеко не все еще, как мне, так и Вам понятно из того, что Вы рассказываете, но результаты Вашего радиолюбительского творчества (иным его назвать пока нельзя) в Твери, безусловно, интересны. Изготовляйте вновь приемник с генерирующим детектором, воспроизведите то, что у Вас получилось в Твери, и мы поможем Вам подробнее все изучить и разобрать.
Из сдержанных выражений профессора Лебединского Олег понял, что он действительно достиг какого-то существенного успеха, который необходимо закрепить. В лаборатории он измерил величины индуктивности и емкости у деталей, которые захватил из Твери, заменил их новыми хорошего качества и стал монтировать приемник. Уже на другой день вечером он принимал Москву. Слышимость была не хуже, чем в Твери, хотя до Москвы теперь было втрое дальше. Он воздержался от настойчивого желания в первый же день продемонстрировать работу нового приемника своим друзьям - сотрудникам Радиолаборатории. Надо же было определить, почему кристалл генерирует высокую частоту, генерирует ли вообще, верны ли его заключения об отрицательном сопротивлении кристаллов, о падающей характеристике… Олег думал, что не страшно немного посекретничать и чуть позже, когда все самому будет ясно, поделиться своими результатами. Это «чуть позже», как представлялось тогда Олегу, оказалось очень длительным, всей его жизни не хватило, чтобы полностью, правильно с точки зрения законов физики объяснить, «почему работал его первый приемник…»
Однако Олегу не удалось уединиться. Поздно вечером, часов в одиннадцать, в комнату постучался В.К. Лебединский. Без лишних слов Олег передал Лебединскому «наушники» (головной телефон) от своего приемника с генерирующим кристаллом, а сам принялся настраивать обычный детекторный приемник. Профессор Лебединский прослушал оба приемника и попросил настроить на ту же станцию ламповый приемник, оказавшийся налицо. Сравнение трех приемников показало, что новый приемник Олега Лосева работает значительно лучше обычного детекторного и немногим уступает ламповому.
«Вашу работу с новым приемником, безусловно, надо продолжать, это новое по всем признакам, совершенно новое направление в радиоприемной технике, отличное от того, что делал англичанин Икклз в 1911 году. Для того, чтобы такой приемник вошел в жизнь, необходимо Ваши первые изобретательские опыты заменить систематическими исследованиями самого физического процесса генерации колебаний кристаллами».
Лебединский долго сидел с Олегом, разбирая совместно с ним, что и как необходимо в схеме изменить, какие новые опыты следует произвести.
Получив эти ценные советы, Олег горячо принялся за работу. В Радиолаборатории ему уже не было необходимости ограничиваться одним измерительным прибором вместо необходимых двух или трех. Он собирает простую схему, которая позволяет (посредством делителя напряжения) плавно менять напряжение, подаваемое на детектор, и хорошим миллиамперметром измерять силу тока, проходящего через детектор (Рис. 19). По результатам этих точных измерений он строит полные вольтамперные характеристики нескольких кристаллов (Рис. 20). У цинкитных кристаллов на вольтамперной характеристике отчетливо выделяется падающий участок AB там, где оказываются налицо условия, при которых возникают колебания в детекторе. При этих условиях контуры, настроенные на звуковые частоты, обнаруживают колебания, отчетливо слышимые в телефоне. Детекторы, на характеристиках которых не удавалось обнаружить таких падающих участков, колебаний не возбуждали. Не оставалось никаких сомнений, что при генерации детектор является источником «отрицательного» сопротивления. Аналогия между генерирующим кристаллом и дуговым генератором могла считаться установленной.
19. Получение вольтамперной характеристики цинкитного детектора.
Оставалось проверить, в каком диапазоне частот детектор способен генерировать в контуре колебания. Низкочастотные колебания звукового диапазона воспринимаются телефоном, высокочастотные же можно было обнаружить с помощью вспомогательного детекторного приемника, расположенного рядом. Контур с генерирующим цинкитным детектором действительно оказался своеобразным гетеродином - миниатюрным передатчиком, способным передавать телеграфные сигналы. Можно было проверить постоянство частоты этих колебаний и измерить длину волны.
20. Типичная вольтамперная характеристика генерирующего цинкитного детектора.
Олег взял катушку с индуктивностью, равной 1.406.600 см (около 0,14 мГн), постоянное сопротивление в 2.000 Ом и, меняя емкость переменного конденсатора, попытался уменьшить длину волны колебательного контура путем уменьшения емкости, подбирая всякий раз на кристалле необходимое для поддержания колебаний напряжение. Оказалось, что длина волны меняется не только от изменения емкости, но и от изменения постоянного напряжения, приложенного к детектирующей точке.
Это показало, что детектирующая точка как бы вносит в контур какую-то свою емкость, изменяющуюся при перемене напряжения.
Первые опыты из программы, намеченной В.К. Лебединским, окончательно убедили Олега, что он нашел то новое направление работы, которое нужно развивать. Теперь уже не следует держать в тайне свои результаты, не надо больше секретничать из-за боязни, что засмеют. Начальные результата были ужу тщательно проверены, и можно поделиться успехом со своими товарищами.
В.К. Лебединский с пристальным вниманием следил за экспериментами Олега и однажды к нему в комнату привел технического руководителя Радиолаборатории профессора М.А. Бонч-Бруевича и целую группу других сотрудников. При посещении такой экскурсии Олег вначале оробел.
Владимир Константинович сам рассказал собравшимся о сущности изобретения. Олег показал приемник, его схему, таблицы измерений и графики. Начался оживленный обмен мнениями, разгорелась дискуссия.
«Выходит, что Ваш детектор начинает конкурировать с пустотными реле, с лампами, разрабатываемыми у нас в Радиолаборатории» - обратился М.А. Бонч-Бруевич к Олегу (Рис.21).
21. Профессор Михаил Александрович Бонч-Бруевич.
-«Не совсем так, Михаил Александрович. Для передатчиков большой мощности детектор не пригоден; с него не снять и долей ватта, не говоря уже о киловаттах, десятках киловатт, которые Вы получаете со своих ламп».
-«Авторская гордость, Михаил Александрович, не затрагивается», - шутливо резюмировал В.К. Лебединский.
- Здесь многое еще не ясно, - продолжал Лебединский, - но существенно, что полученные Олегом Владимировичем результаты представляют практический и теоретический интерес, и эти работы следует обязательно продолжать.
- Безусловно, изобретение Олега Владимировича надо внедрить, - поддержал Бонч-Бруевич, - и в этом нет сомнения. Надо подумать, каким путем это лучше всего сделать, необходимо уяснить перспективы нового дела.
М.А. Бонч-Бруевич предложил Олегу сравнивать возникновение колебаний в детекторе не только с электрической дугой, но и с двухэлектродной лампой - катодным вентилем, пригодным так же, как и кристалл для детектирования высокочастотных колебаний.
«Двухзлектродная лампа, диод, также при определенных условиях имеет отрицательное сопротивление и падающую характеристику и тоже способна генерировать колебания. Это свойство диода не нашло широкого применения ввиду больших преимуществ трехэлектродной лампы. Третий электрод - сетка - позволяет значительно легче и более гибко управлять работой лампы, а следовательно и создавать колебания. Вам же следует пока сравнивать кристаллический детектор, по крайней мере, для начала, только с двухэлектродной лампой. В детекторе третьего электрода нет, да и трудно сейчас ожидать, что его можно осуществить».
Беседа продолжалась долго; все расспрашивали Олега о качестве приема, наушники нового приемника переходили из рук в руки.
Было решено поставить доклад Олега на ближайшей научно-технической беседе Радиолаборатории.
Интерес, проявленный специалистами к его работе, окрылил Олега. Он тщательно подготавливал материал к своему докладу, опуская все те материалы, которые могли вызвать хотя бы тень сомнения.
Механизма явления, физических причин возникновения генерации у кристаллов он решил пока не касаться, обойти их. Можно было опасаться, что это запутает положительные результаты его работ.