Изобретение радио: между наукой и бизнесом

Александр Степанович Попов родился 4 (16) марта 1859 года в рабочем поселке Турьинский Рудник на Северном Урале, в семье священника.

Поповы жили скромно, едва сводя концы с концами. Но отец Александра устроил для детей рабочих бесплатную школу. Как-то раз Саша впервые в жизни увидел электрический звонок. Эта новинка поразила будущего электротехника, и он не мог успокоиться, пока не сделал такой же. Это была его первая конструкторская работа.

Незадолго до этого он разыскал на чердаке поломанные ходики. Разобрал их, вычистил, исправил, снова собрал — и часы пошли. Тогда он решил соорудить из ходиков и самодельного электрического звонка будильник, и не простой, а электрический. И вот оглушительный звон самодельного будильника возвещает семейству Поповых о новом изобретении Александра. Но иногда звонок принимался трезвонить невпопад. Александр стал доискиваться причины и обнаружил: будильник капризничает во время грозы. Разгадал эту загадку Попов много позже.

В 1877 году Попов получил свидетельство об окончании четырех классов семинарии. В нем было сказано: «Обучался при способностях — отличных, прилежании — отлично усердном». Попов твердо решил в священники не идти. Но в университет на основании семинарского свидетельства не принимали. Был один выход — держать экзамен на аттестат зрелости. Хотя о некоторых гимназических предметах семинарист Попов знал только понаслышке, все экзамены он сдал. И поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Уже тогда он задался целью посвятить себя изучению электричества.

«Электротехника, — как заметил профессор Петербургского университета Владимир Константинович Лебединский, — тогда только что начиналась. Преподавание ее еще не было поставлено. Знания в этой области приобретались самообучением по книгам и на заводах».

Не лучше обстояло дело и с теорией. Физикам, например, необходимо знание математики. А курса математической физики в университете еще не читали. Студенты, избравшие своей специальностью физику, обычно сами организовали кружки и в них изучали основы математической физики. Участником такого кружка, притом ревностным, был и Попов.

Но Попов ощущал пробелы и в своих практических знаниях. И чтобы преодолеть их, он поступил простым электротехником на одну из первых петербургских электростанций, потом принимал участие в создании электропроводки на Невском.

Преподаватель Минного класса

В 1883 году Попов закончил университет. Он мог остаться работать там, но выбрал другой путь. В Кронштадте в то время был Минный офицерский класс, который представлял собой единственное в России учебное заведение, где было хорошо поставлено преподавание электротехники. В 1883 году Попов переехал с молодой женой в Кронштадт и начал работать ассистентом по кафедре электротехники.

Попов внимательно следил за литературой и как только находил описание нового опыта, сразу же повторял его. Если опыт заслуживал внимания, то после серьезной проверки в кабинете Попов показывал его слушателям на лекции. Но он не довольствовался опытами, описанными в учебниках и журналах, и придумывал свои — остроумные и наглядные. Во всем, что касалось конструирования, он мог обходиться без посторонней помощи. Он хорошо изучил ремесла: токарное, столярное, стеклодувное.

В Петербурге он познакомился с молодым ученым Петром Николаевичем Рыбкиным и пригласил его на службу в Минный класс. Рыбкин стал ближайшим помощником Попова.

В конце 1880-х и начале 1890-х годов в научной и инженерной среде широко обсуждались работы Герца, который занимался исследованием электромагнитных волн с помощью двух приборов: источника электромагнитных колебаний — вибратора и приемника колебаний — резонатора. Прием сигнала фиксировался по наличию электрического разряда в разрыве резонатора. Герц установил, что его резонатор улавливает электромагнитные волны на расстоянии двух-трех шагов от их источника — вибратора. Он постоянно совершенствовал свои приборы и достиг расстояния десять метров. Фактически Герц был очень близок к изобретению радиотелеграфа. Английский физик Вильям Крукс на страницах одного журнала спрашивал: «Нельзя ли с помощью лучей Герца устроить телеграф без проводов и телеграфных столбов?» Но Герц не обратил внимания и на этот вопрос. А в 1894 году он умер.

А.С. Попов (стоит второй справа) среди преподавателей Минного офицерского класса (1886)

Иллюстрация: sdelanounas.ru

Опыты Герца, ставшие классическими, повторяли во всем мире. Профессор Петербургского университета Николай Григорьевич Егоров точно скопировал приборы Герца и устроил их демонстрацию в Физическом обществе.

Попову были хорошо известны работы Егорова. И уже в 1889 году Попов принялся совершенствовать приборы Герца.

Осенью 1894 года в одном из номеров английского журнала Electrician появилась статья физика Оливера Лоджа под названием «Творение Герца». Автор сообщал, как ему удалось усовершенствовать герцовский резонатор, воспользовавшись вместо обычного проволочного круга стеклянной трубкой с металлическими опилками.

Эту трубку изобрел ученый Эдвард Бранли совсем для других целей — для исследования сопротивления разных металлических порошков. Он насыпа́л в трубку порошок то одного, то другого металла и, включая трубку в цепь, наблюдал, какое сопротивление покажет стрелка гальванометра.

Однажды во время опытов Бранли заметил, что вопреки привычным показаниям стрелка гальванометра упрямо делала какой-то странный скачок. Бранли перепробовал несколько порошков, и у всех сопротивление вдруг менялось. В конце концов ученый установил причину поведения порошков — в соседней комнате оказалась включенной индукционная катушка, излучавшая электромагнитные волны. Под их воздействием частички металла «склеивались» между собой и сопротивление порошка падало.

Это свойство металлических опилок Лодж решил использовать и применить трубку Бранли в качестве резонатора. С помощью этой трубки Лоджу удалось обнаружить такие слабые волны, которые не мог уловить обычный резонатор Герца.

Но и у нового резонатора обнаружился недостаток, притом весьма существенный: трубку с опилками каждый раз надо было встряхивать. Как только электромагнитные волны «склеивали» частички металла, сопротивление их падало и, раз изменившись, больше не могло меняться, поэтому Лодж каждый раз встряхивал порошок, слегка ударяя пальцем по стеклянной трубке, которую он назвал кохерер (от латинского cohaerere — «сцепляться»).

Звонок Попова

Усовершенствование, внесенное Лоджем, сразу оценил Попов. Наконец-то резонатор обрел ту чувствительность, при которой можно было рассчитывать увеличить дальность приема электромагнитных колебаний. Попов и Рыбкин деятельно взялись за работу. Но Попова не удовлетворяла установка Лоджа: каждый раз встряхивать трубку с опилками — утомительно. Тут Александр Степанович, как он сам рассказывал, вспомнил свое детское изобретение — электрический будильник и его странные капризы во время грозы. Он смог наконец объяснить их причину: металлическая цепочка ходиков была тем же резонатором, а принимала она электромагнитные волны, исходившие от мощного природного вибратора — грозовых разрядов.

А что если подключить звонок и к резонатору? Сначала молоточек звонка ударит в металлическую чашечку — получится звук. А возвращаясь в исходное положение, молоточек ударит по стеклянной трубке и встряхнет ее.

«Прибор в новой конструкции показал, — вспоминает Рыбкин, — блестящие результаты. На каждую небольшую искру, возбуждавшую электромагнитные колебания, приемная станция отвечала коротким звонком».

В один из весенних дней Попов установил передатчик у окна, а Рыбкин с приемником вышел в глубь сада. Расстояние, на котором удавалось получить отклик приемника на излучение вибратора, достигло пятидесяти метров, а дальше увеличить его не удавалось.

Попов принес моток медной проволоки и повесил ее над приемником, а нижний конец провода присоединил к кохереру. Расчет Попова оправдался, проволока помогла уловить электромагнитные колебания — звонок снова зазвонил. Так появилась первая в мире антенна.

Свой прибор Попов назвал «грозоотметчиком». Фактически это был первый в мире радиоприемник

Иллюстрация: историк.рф

Вскоре Попов заставил свой приемник отмечать и силу далеких атмосферных разрядов. Часовой механизм, медленно вращающий барабан с наклеенным на нем чистым листком бумаги, и пишущее перо — вот и все устройство, которое потребовалось для этого. Под действием тока от батареи приемника перо перемещалось. Каждое замыкание и размыкание цепи толкало перо, и оно выписывало на листе бумаги зигзагообразную линию — число и величина зигзагов соответствовали числу и силе где-то происходивших разрядов. Свой прибор Попов назвал «грозоотметчиком». Фактически это был первый в мире радиоприемник.

Седьмого мая (25 апреля) 1895 года Попов выступил на очередном заседании Русского физико-химического общества. Доклад его был назван «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям».

Попов выражает надежду, что его прибор, будучи усовершенствованным, сможет обеспечить передачу сигналов на расстоянии с помощью быстрых электрических колебаний.

Прошел год. Грозоотметчик Попова превратился в настоящий радиотелеграф. На смену звонку пришел аппарат Морзе. Попов заставил его записывать электромагнитные волны. Попов и тут сделал шаг, о котором не помышляли его предшественники Герц и Лодж.

До сих пор и Попов, и Рыбкин тратили на опыты долю своего жалованья. Попов решил обратиться с просьбой отпустить деньги на новые опыты в Адмиралтейство, куда уже дошла весть о его изобретении. Начальнику Минного класса капитану второго ранга В. Ф. Васильеву приказано было ознакомиться с работами Попова. Он стал наведываться к Попову в физический кабинет. Чудесное превращение грозоотметчика в самый настоящий телеграф без проводов не на шутку встревожило капитана и высоких начальников. Это было уже не просто техническое, а военное изобретение. В таком случае его нужно хранить в секрете как военную тайну. И начальник Минного класса предложил Попову как можно меньше говорить и писать о своем изобретении.

Первая радиограмма и преграды на ее пути

Тем временем Александр Степанович получил извещение, что 12 марта в университете на заседании Физико-химического общества будет заслушано его сообщение: «О приборе для практического использования лучей Герца». Морское ведомство разрешило Попову выступить, но с одним условием: никаких подробностей.

На длинном столе физической аудитории университета был установлен единственный в мире радиоприемник с аппаратом Морзе, способный принимать телеграммы.

Антенну приемника через окно вывели на двор и укрепили на крыше здания. А за четверть километра в другом университетском здании, Химическом институте, находился передатчик.

Покончив с объяснениями, Попов передал председателю листочек с азбукой Морзе. Глубокую тишину нарушило характерное потрескивание аппарата Морзе. Вскоре присутствующие могли прочесть текст первой в мире радиограммы: «Генрих Герц»

Иллюстрация: computer-museum.ru

Покончив с объяснениями, Попов передал председателю листочек с азбукой Морзе. Глубокую тишину нарушило характерное потрескивание аппарата Морзе. Вскоре присутствующие могли прочесть текст первой в мире радиограммы: «Генрих Герц»

Александр Степанович подает рапорт в Адмиралтейство с просьбой о выделении средств и передает его через Васильева. Но у вице-адмирала Павла Петровича Тыртова, управляющего морским министерством, для «химерических» проектов денег нет.

Попов, правда, на свой страх и рис продолжает работу, но движется она медленно. Рыбкин так вспоминал об этих годах: «Недостаток средств, недоверие и консерватизм начальства — все это не предвещало, по-видимому, в дальнейшем больших успехов».

В 1896 году Попов едет в Нижний Новгород как эксперт электрического отдела Всероссийской художественной и промышленной выставки. Среди разных технических новинок на выставке демонстрировался и его грозоотметчик. За «изобретение нового и оригинального инструмента для исследования гроз» жюри выставки присудило Попову почетный диплом.

На его изобретение обратили внимание в Соединенных Штатах, где нашлись предприниматели, готовые организовать фирму, которая получила бы все права на использование русского изобретения. Деньги, материалы, помощь специалистов-инженеров — все мог получить Попов. Только на переезд отпускали тридцать тысяч рублей.

Но Александр Степанович был, очевидно, человек непрактичный. «Я — русский человек, — сказал он Рыбкину, — и все свои знания, весь свой труд, все мои достижения имею право отдавать только моей Родине…».

А практичный человек нашелся

Летом 1896 года в газетах появилось неожиданное сообщение: молодой итальянец, студент Гульельмо Маркони  изобрел телеграф без проводов. Никаких подробностей газеты не сообщали, кроме одной: Маркони держит свое изобретение в тайне.

В России этим заметкам многие не придавали особого значения. Но Александр Степанович высказал предположение, что Маркони, как и он сам, производит передачу сигналов с помощью электромагнитных волн. И, снова упомянув о Герце, Попов добавлял со своей обычной скромностью: «На нашу долю остались мелочи. Я сделал это раньше, Маркони — позже…».

Через год главный инженер британского почтово-телеграфного союза Вильям Прис выступил с публичным докладом и рассказал об опытах молодого итальянского изобретателя. Вскоре доклад Приса и схема приборов Маркони были опубликованы в журнале Electrician. Эту статью прочли Попов и Рыбкин. Они убедились, что схема Маркони повторяет их разработку: вибратор, усовершенствованный итальянским профессором Риги, кохерер Бранли и приемный аппарат Попова.

Но Маркони оказался самым практичным из всех последователей Герца. Он считал, что будущее беспроволочного телеграфа зависит уже не от физиков, инженеров и техников — судьбу радиотелеграфа решат банкиры и предприниматели. И Маркони, захватив солидную пачку рекомендательных писем, отправился в Лондон, где тогда концентрировались все капиталы мира. Рекомендации открыли ему доступ сначала в научные, а потом и в банкирские круги Англии.

Инновационная кривая. От науки до бизнеса

Инфографика: Алексей Таранин

Обширные связи привели Маркони к руководителю Британского почтово-телеграфного союза, главный инженер которого Прис признал опыты Маркони заслуживающими внимания и сразу оценил их практическое применение. Маркони вместе с Присом и другими специалистами принялся строить и испытывать первые радиостанции.

В 1897 году Маркони получил в Англии патент. В этом патенте за № 12039 скупо говорилось: «Способ передачи электрических импульсов и сигналов и аппарат для этого».

Журналисты наперебой восхваляли энергию и предприимчивость итальянца. Иностранным газетам вторили русские. Никто не вспоминал русского изобретателя беспроволочного телеграфа. «Вспомнила» соотечественника только «Петербургская газета»: «…Да, русским изобретателям действительно далеко до иностранцев. Русский человек сделает гениальное открытие, вроде телеграфирования без проводов (г. Попов), и из скромности, из боязни шума и рекламы, сидит за открытием в тиши кабинета два года, пока не сделается подобное же открытие за границей».

В ответ Попов написал письмо, в котором говорилось: «Заслуга открытия явлений, послуживших Маркони, принадлежит Герцу и Бранли. Затем идет целый ряд приложений, начатых Минчиным, Лоджем и многими после них, в том числе и мной, а Маркони первый имел смелость стать на практическую почву и достиг в своих опытах больших расстояний усовершенствованием действующих приборов и усилением энергии источников электрических колебаний».

В Англии в это время Маркони передал радиограмму через Бристольский залив, шириной девять миль, и подготавливал свой радиотелеграф к наступлению на Ламанш. И только теперь вице-адмирал Тыртов наконец раскошелился и объявил, что он даже готов выдать русскому изобретателю Попову деньги.

Попов со страстью окунулся в работу. Летом 1898 года испытания шли на кораблях Балтийского флота. Попов просил для этого четыре тысячи рублей, но сумма опять показалась морскому ведомству чрезмерно большой — выдали всего тысячу.

В это время Маркони уже располагал капиталом в два миллиона рублей.

Попов принялся за новые, смелые работы со своей тысячей. Передающая станция была оборудована на острове Туперансари, а приемный аппарат помещался на крейсере «Африка». Под конец лета было установлено постоянное телеграфное сообщение между крейсером и транспортным судном «Европа». На двух военных кораблях появились первые телеграфные журналы. За десять дней было послано и принято более ста тридцати телеграмм.

Только летом 1898 года наконец нашелся и в России человек, который был готов помочь изобретателю в его начинаниях и изготовить (притом безвозмездно!) несколько радиостанций. Это был флотский изобретатель Евгений Викторович Колбасьев, владелец «Опытной механической и водолазной мастерской» в Кронштадте.

Радиотелефон

В начале лета 1899 года Александр Степанович уехал в заграничную командировку. Морское министерство решило дать заказ на изготовление аппаратов беспроволочного телеграфа фирме Эжена Дюкрете во Франции; кроме того, Попов должен был побывать в заграничных лабораториях и познакомиться с преподаванием электротехники в учебных заведениях.

Рыбкин проводил своего друга и занялся дальнейшим испытанием радиотелеграфа на судах. Программу работ составили сообща, еще перед отъездом Попова за границу.

Однажды на форте «Милютин» Рыбкин и его помощник капитан Троицкий настраивали приемник. С форта «Константин», где находилась их передаточная станция, поступали сигналы. «Мина, мина, мина», — выстукивал телеграфист с форта. Точки и тире заполняли телеграфную ленту, медленно выползающую из аппарата Морзе. И вдруг пошла чистая лента, без единой точки, без единого тире. Рыбкин, надев наушники, принялся искать повреждение. Но никаких неполадок не обнаружил. Однако что такое? В телефоне послышались короткие и длинные сигналы азбуки Морзе.

Оказалось, что во время работы передаточной станции истощился аккумулятор и пропала искра. Но радист решил не прекращать связи. Он свел разрядники как можно ближе друг к другу, чтобы получить хоть небольшую искру, и это ему удалось. Но искра была так мала, что ее мощности не хватило для работы аппарата Морзе. А для более же чувствительного прибора — телефонной трубки — ее оказалось вполне достаточно.

Так случайно был открыт новый способ приема радиограмм — прием на слух. Рыбкин сразу же оценил все значение этого случайного открытия и срочно отправил Попову в Париж лаконичную телеграмму: «Открыто новое свойство кохерера».

После возвращения в Кронштадт Попов тщательно проверил все опыты и вскоре сконструировал специальный радиотелефонный приемник. Этот аппарат, снова первый в мире, был запатентован им в России, Франции и Англии.

Броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» удалось снять с камней при помощи радиосвязи

Иллюстрация: diletant.media

Помимо принципиальной важности нового способа приема радиотелефон отличался тем свойством, что, принимая более слабые сигналы, он, следовательно, мог работать на большем расстоянии. С его помощью почти сразу удалось передать сигналы уже на расстояние тридцати километров.

Поздней осенью 1899 года броненосец береговой обороны «Генерал-адмирал Апраксин» направлялся из Кронштадта в Либаву. В Финском заливе, у берегов острова Гогланд, броненосец, видимо, отклонился от курса и налетел на подводные камни. Он получил пробоины. Оставлять неподвижно застрявший на камнях корабль до весны было рискованно: во время ледохода он мог пострадать еще больше. Морское министерство решило не откладывать спасательных работ, а начать их без промедления. Но тут возникло непреодолимое препятствие: между Гогландом и материком отсутствовала связь. А для работ она была необходима. Тогда-то опять вспомнили об изобретении Попова. На опыты отпустили десять тысяч рублей.

Вместе с лейтенантом Реммертом и четырьмя телеграфистами Попов отправился на Финский берег в город Котка, где находился ближайший к Гогланду почтово-телеграфный пункт. Там сразу приступили к постройке радиостанции. К месту аварии броненосца, на остров Гогланд, поехал Рыбкин. И 6 февраля 1900 года Гогланд заговорил. Радиограммы поступали бесперебойно. Попов, Рыбкин и их помощники превратились в заправских телеграфистов.

К весне удалось снять броненосец с камней. Помощь первых радистов была очевидна. Попову «высочайшим приказом» была объявлена благодарность.

За границей или у себя?

«Наступило время вводить беспроволочный телеграф на судах нашего флота», — говорилось в докладной записке председателя Технического комитета вице-адмирала Ивана Михайловича Дикова. Теперь против этого никто не возражал. Даже вице-адмирал Тыртов. Но для того, чтобы внедрить радиотелеграф во флот и в армию, прежде всего необходимо было наладить производство радиоаппаратуры. Возникал вопрос: заказывать радиоаппаратуру за границей или организовать ее производство в России? Попов был за второе решение.

Попов и главный командир Кронштадтского порта адмирал Степан Осипович Макаров

Иллюстрация: fineartamerica.com

Но во влиятельных кругах ведомственной бюрократии царило недоверие ко всему российскому. Кроме того, налаживать дело у себя — хлопотно, долго, да и какого качества будут изделия? Такого взгляда придерживались в Морском министерстве, а потому и не торопились с выпуском русских приборов.

Но Александр Степанович все же добился, что в Кронштадте были созданы «Мастерские по изготовлению приборов для телеграфирования без проводов». В 1902 году в этих мастерских было изготовлено двенадцать полных комплектов радиостанций. Всего лишь двенадцать, но сделанных собственными силами, в своей стране! Приборы установили на судах эскадры, которая осенью ушла на Дальний Восток.

Но было ясно, что кустарные мастерские в Кронштадте не смогут своими силами обеспечить оснащение боевых кораблей аппаратурой для радиосвязи. Главный командир Кронштадтского порта адмирал Степан Осипович Макаров подал рапорт, в котором предлагал решительные меры для использования беспроволочного телеграфа во флоте. Начальник Главного штаба морского флота на рапорте Макарова написал: «Профессору Попову, по-видимому, ни в чем не отказывали до сих пор. Если дело не идет на лад, то нельзя добиться больших успехов, не допустив свободной конкуренции…». Заказ на радиофикацию русского флота был передан немецкой фирме «Телефункен». Немецкие же радиостанции оказались настолько низкого качества, что во время японской войны русские корабли остались без связи.

Последние годы

Летом 1901 года Попов проводил испытания радиостанций на Черноморском флоте, в Одессе и Ростове-на-Дону. Результаты летних испытаний были неплохими. Дальность приема удалось увеличить до ста сорока восьми километров. По приезде в Петербург Попов отправился в Морской технический комитет доложить об итогах летних работ.

Его встретили очень любезно. Председатель комитета предложил Попову место профессора в Электротехническом институте. Но, вступив в новую должность, Попов сохранил за собой и службу во флоте.

Приближался 1905 год, обстановка в стране становилась все тревожнее. Повсюду вспыхивали студенческие волнения. Александр Степанович, который стал первым выборным директором института, пытался оградить и защитить студентов. В конце декабря 1905 года полиция донесла министру внутренних дел, что в Институте проходит собрание студенческого кружка. Министр вызвал к себе Попова и сообщил свое решение: в институте будут находиться охранники для наблюдения за студентами. Но Попов решительно ответил: никогда, пока он, Попов, остается на посту директора, в институт не будет допущен ни один охранник.

Домой Александр Степанович едва-едва добрался, так скверно он себя чувствовал. Но вечером надо было ехать на заседание Русского физико-химического общества. Ученые единогласно избрали Попова председателем физического отделения общества.

По возвращении с заседания Попов сразу же опять слег, а через несколько дней, 13 января 1906 года, Александр Степанович скончался от кровоизлияния в мозг.