Николай Яковлевич Надеждин
Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия
Глава 20
Радиовещание
У истоков радиовещания мы обнаружим множество великих имён, но, прежде прочих, имя Гульельмо Маркони, Карла Брауна и Ли де Фореста. Гульельмо Маркони (вспомним годы его жизни – 1874—1937), как мы уже говорили, изобретатель радио. Немецкий физик Карл Фердинанд Браун (годы жизни 1850—1918) создатель кристаллического детектора. Ли де Форест (годы жизни 1873—1961) в 1906 году изобрёл триод, который применялся в качестве лампового детектора и усилителя. В 1909 году Маркони и Браун за изобретение радио получили Нобелевскую премию. Уже тогда, на самом раннем этапе развития радиосвязи, любителям техники стали доступны примитивные, но вполне работоспособные радиоприёмники на основе кристаллического детектора Брауна – прибора, преобразующего колебания радиоволн в колебания звуковой частоты. Простота схемы приёмника и основного его узла – детектора (кристалл можно было «выращивать» в домашних условиях) обеспечили быстрое распространение любительского радиоприёма по всему миру. Огромное количество людей вслушивались в эфир, стараясь уловить морзянку с какого-нибудь корабля или отдалённой радиостанции. В популярных газетах и журналах открывались радиолюбительские рубрики, появлялись популярные статьи о новейших достижениях (как сегодня в массовых изданиях часто пишут о компьютерах, Интернете и сотовой связи). Всё это подогревало интерес широкой публики, а следом и электротехнических компаний, почувствовавших, что радио может принести огромные прибыли.
Но морзянка – это морзянка. Для обеспечения устойчивой радиосвязи она подходила лучше всего. Но гораздо удобней слышать в радиоэфире человеческий голос… Первые опыты радиотелефонии были проведены Александром Степановичем Поповым, русским изобретателем радио, и его учеником молодым московским физиком С. Я. Лифшицем в 1903 году. А в 1904 году на Всероссийском электротехническом съезде они продемонстрировали передачу речи на расстояние в 2 километра. Однако искровой передатчик плохо подходил для голосовой связи – речь была едва различима. Первый работоспособный радиотелефонный радиопередатчик был создан немецким конструктором Александром Мейсснером в 1913 году.
Параллельно с технологией передачи радиосигналов развивалась и технология радиоприёма. Детекторный приёмник был прост и доступен, но не обеспечивал достаточного усиления и избирательности – вместо устойчивого радиоприёма радиолюбитель чаще слышал эфирные шумы и помехи. Ситуация изменилась с изобретением в 1912—1913 годах регенеративной схемы радиоприёмника (с обратной связью). У этого изобретения множество авторов, работавших независимо друг от друга. Мы расскажем об одно – об американском учёном и изобретателе Эдвине Хауарде Армстронге (годы жизни 1890—1954).
Роль этого человека в истории развития радио огромна. По количеству и значимости его изобретений Армстронга можно сравнить, разве что, с Томасом Эдисоном. Экспериментируя с аудионом (вакуумным триодом) Ли де Фореста, Армстронг первым понял, что эту лампу можно использовать для усиления радиосигнала в 1000 раз, если заставить её работать по регенеративной схеме. При этом он обнаружил, что в режиме обратной связи (регенерации) приёмник сам становится генератором радиоволн. Это было эпохальное открытие, положившее начало радио, а затем и телевещанию.
Заслуги Армстронга были оценены американским Институтом радиоинженеров, который в 1917 году наградил изобретателя медалью «Почёта». Однако, началась 20-летняя судебная тяжба, в результате которой в 1937 году Верховный суд США установил приоритет в данной области за Ли де Форестом. Армстронг тут же попытался вернуть медаль, но Институт радиоинженеров отказался её принять обратно и даже выпустил специальный документ, подтверждающий факт награждения.
К слову, ни Маркони, ни Ли де Форест, не верили в саму идею радиовещания. Маркони говорил, что «краеугольным камнем» его беспроволочного телеграфа должна оставаться азбука Морзе, а Ли де Форест – что коммерческое радиовещание «лишит радио его важнейших жизненных сил и уничтожит все, что есть в нем полезного».
В числе заслуг Армстронга изобретение частотной модуляции (апрель 1935 года) и супергетеродина (1921 год), схемы, по которой построены почти все современные радиоприёмники. Множество усовершенствований и технических деталей, без которых радиовещание (и, повторяем, телевизионное вещание) было бы попросту невозможным. Армстронг выдавал одно изобретение за другим. И все они тут же внедрялись в производство, порой без соблюдения авторских прав изобретателя. После многолетней и безрезультатной тяжбы с корпорацией RCA, возглавлял которую, к слову, друг и многолетний соратник Армстронга (или наоборот – кто был соратником, а кто основным лицом в данном случае совершенно неважно) Дэйв Сарнов, о котором разговор отдельный, в ночь с 31 января на 1 февраля 1954 года выдающийся учёный, чьё имя золотыми буквами уже было вписано в историю мировой науки и техники, Эдвин Хауард Армстронг свёл счёты с жизнью…
Немного отвлечёмся и поговорим о самом радиовещании. В чём его принципиальные отличия от радиосвязи? Радиосвязь – это сеанс передачи информации между двумя сторонами, принимающей и передающей. Диалог, в ходе которого сообщения отправляются в ту или иную сторону. Радиовещание это вещание одного со всеми, радиостанции со всеми радиослушателями планеты, которые способны принять радиосигнал своими приёмниками. Радиовещание – разговор со всеми сразу, пусть и односторонний (хотя в наше время слушатели могут позвонить в студию по телефону и, таким образом, реализовать возможность обратной связи). Мощнее средство развлечения, рекламы и, что немаловажно, пропаганды. До широкого распространения телевидения, радио было основным развлечением и источником информации для миллионов и миллионов людей. Не уменьшилась роль радио и сегодня, поскольку главное преимущество радио – его можно слушать «вполслуха», не отвлекаясь от другой деятельности. Телевизор требует того, чтобы мы всё оставили и сидели у экрана. Радио же люди слушают за работой, в пути, дома. Это информационный, развлекательный, познавательный и информационный фон нашей жизни…
Первая радиовещательная станция появилась 2 ноября 1919 года в американском городе Питсбурге. В 1922 году радиовещательных радиостанций в США было уже 30, а в 1924 году – около 500. До 1935 года все радиостанции вещали исключительно с использованием амплитудной модуляции. Чтобы понять трудности, связанные с этим видом модуляции, достаточно включить радиоприёмник на коротких, средних или длинных волнах. Большая дальность приёма, но плохая разборчивость голоса и множество помех – вот что такое АМ. Частотная модуляция (ЧМ) многократно увеличивает акустическое качество радиопрограммы, но приём-передача возможны только в диапазоне ультракоротких волн, которые распространяются прямолинейно, в зоне прямой видимости. Изобретение Армстронга, в реализацию которого он вложил более миллиона долларов личных средств, перевернула все представления о принципах радиовещания. Ещё в 1924 году авторитетный американский учёный-физик Карсон заявил, что «от радиошумов, как от бедности, никогда не удастся освободиться». И ни у кого это высказывание не вызывало сомнений. Но в 1939 году, спустя 4 года после удачного эксперимента – передачи модулированного ЧМ радиосигнала с антенны, установленной на шпиле Нью-йоркского небоскрёба «Эмпайр Стейт билдинг», в США работали уже 5 радиостанций, использовавших частотную модуляцию. Радиовещание приобрело современные черты…
История радиовещания – это ещё и история старых ламповых радиоприёмников. Многие ли из нас, живущих в третьем тысячелетии, представляют себе, как здорово звучали старые немецкие радиоприёмники и их послевоенные аналоги, выпускаемые в СССР? Разве что коллекционеры и фанаты этой удивительной техники… И здесь самое время рассказать одну любопытную историю.
В начале 30-х годов вице-канцлер фашистской Германии и министр пропаганды Йозеф Геббельс пригласил специалистов в области радиовещания и поставил перед ними задачу создать такой радиоприёмник, который бы «гипнотизировал» слушателя, удерживал его возле приёмника, воздействовал так, чтобы радиопередачу хотелось слушать бесконечно. Цель понятна – пропаганда идей фашизма через трансляцию речей Гитлера (который, к слову, был способным оратором). За реализацию этой задачи взялась компания «Телефункен». И она добилась весьма впечатляющих результатов.
Эти радиоприёмники (множество моделей) работали в амплитудной модуляции в диапазонах средних, длинных и коротких волн, которые, в свою очередь, были разделены (для точной настройки на станцию) на несколько растянутых поддиапазонов. Сама технология «мягкого звука» была реализована в нескольких устройствах. Динамическая головка для более мягкого хода диффузора была оснащена схемой подмагничивания, резонатором был деревянный корпус приёмника. В усилителе звуковой частоты нижняя часть спектра звуковых частот усиливалась, обеспечивая сочный бас, средняя часть спектра была «провалена» на 13 децибел, а верхняя часть спектра, выше 6800 Гц, срезалась специальным фильтром. В те годы высокочастотной составляющей звука в радиопередачах не было. И этот фильтр полностью устранял шумы и свисты, неизбежные при амплитудной модуляции.
Специалистами «Телефункен» была проделана огромная исследовательская работа в области психоакустики. Учёные ставили эксперименты, анализировали результаты, стараясь понять, как человеческий слух воспринимает ту или иную спектральную окраску звука. Результаты оказались весьма убедительными – неугасающая до сих пор слава немецких радиоприёмников говорит сама за себя. Те немногочисленные образцы, которые до сих пор (вот уже около 70 лет!) работают в домах коллекционеров, звучат по-прежнему великолепно, несмотря на, казалось бы, совершенно непростительное отсутствие «верхов».
Вывезенные после войны в СССР технологии позволили наладить производство высококачественных радиоприёмников и у нас. Звучание советских приёмников было очень похоже на звучание тех легендарных «Телефункенов». Поэтому отечественные радиоприёмники 50-х годов прошлого века тоже стали объектами коллекционирования. Сегодня они ценятся знатоками не меньше их немецких прародителей.
Глава 21
Радиосвязь – профессионалы и любители
Самих изобретателей радио Попова и Маркони можно в определённой степени считать первыми радиолюбителями-экспериментаторами. Но очень скоро радио стало использоваться в профессиональных областях и, прежде всего, на флоте. Вот одна примечательная история, связанная с именем Дэйва Сарнова, сделавшего очень много для развития радиовещания и телевидения. Это история первой в мире радиограммы SOS – просьбы о помощи с борта терпящего бедствие корабля…
Давид Сарнов (годы жизни 1891—1971) родился в Белоруссии, в маленьком бедном местечке под Минском. В 1900 году семья Сарновых эмигрировала в Америку – сначала в Олбани, затем в Нью-Йорк. С этим великим городом и будет связана вся долгая жизнь Сарнова, который в Америке стал именоваться на здешний лад – Дэйв Сарнофф. Выходец из очень бедной еврейской семьи, Дэйв очень рано стал зарабатывать – мальчиком при лавке, разносчиком газет, хористом в синагоге. Отец настаивал на религиозном образовании сына, но у Дэйва просто не хватало времени на изучение Торы – надо было помогать кормить большую семью.
Переехав в Нью-Йорк Сарновы понемногу встали на ноги. Дэйв работал и параллельно посещал вечернюю, а потом воскресную школу, постигая азы грамоты. Все заработанные деньги он отдавал родителям, оставляя себе полтора доллара в неделю. Его мечтой был собственный телеграфный аппарат. Он очень хотел изучить азбуку Морзе. Его кумиром был Томас Эдисон, человек со схожей судьбой – тоже эмигрант, тоже бросивший школу, тоже торговавший газетами.
Работая рассыльным в компании «Маркони», Сарнов обратился с начальством с просьбой перевести его на должность телеграфиста. Ему устроили экзамен – скорость работы была поразительной. И Дэйв стал штатным телеграфистом компании «Маркони»…
14 апреля 1912 года Дэйв Сарнов дежурил на верхнем этаже Нью-йоркского складского помещения компании. И вдруг телеграф принялся отстукивать тревожные сигналы SOS – это были призывы о помощи с тонущего «Титаника». Сарнов тут же разослал сообщение о катастрофе в редакции крупных газет, а затем принялся выстукивать позывные корабля. Но «Титаник» молчал. Величественный корабль затонул… Но тут раздались позывные парохода «Карпатия», спешившего на помощь к месту гибели «Титаника». Сарнов принимал и отправлял важные сообщения, не отходя от аппарата 72 часа подряд. В эти трагические дни он стал связующим звеном между томящимися в неведении людьми на континенте и спасателями. Компания «Маркони» приобрела особую известность, а имя Сарнова не сходило со страниц газет. Вскоре Дэйв получил повышение – из простого оператора он превратился в помощника менеджера самой крупной радиокомпании мира.
Именно в эти годы, когда Сарнов занимался поисками талантливых изобретателей, судьба свела его с Эдвином Армстронгом, создателем первого вещательного приёмника. Компания купила его изобретение, и вскоре на американский рынок вышел «музыкальный ящик», посредством которого можно было ловить в эфире отрывочные сообщения малочисленных станций. Но когда в 1919 году в Питсбурге открылась первая широковещательная радиостанция, Сарнов тут же предложил ей освещать ход предвыборной компании кандидата в президенты Гардинга на востоке США, где принимался сигнал станции. Гардинг выборы выиграл, а Сарнов получил место в новой компании RCA – Американской радиокорпорации, генеральным менеджером которой он стал. Летом 1921 года Сарнов организовал первую в мире трансляцию международного боксёрского матча…
Оставим на время фигуру Дэйва Сарнова, чтобы вернуться к ней в следующей главе. И поговорим о движении радиолюбителей. Это увлечение – радиолюбительство – появилось предположительно в конце 1908 года. Определенно утверждать трудно, поскольку в те годы не было системы лицензирования и выдачи любительских разрешений для работы в эфире, равно как и не было оформленных правил. Но сохранилось имя некоего Стокса, организовавшего 2 января 1909 года (дата официальной регистрации) в Нью-Йорке первый клуб радиолюбителей и ставший его президентом. Возможно, мистер Стокс и стал первым радиолюбителем в истории. Первыми членами клуба стали Джордж Элтц, Фрэнк Кинг и Фрэд Сеймур. В 1911 году количество американских радиолюбителей возросло до 10 тысяч человек.
В России первым радиолюбителем считают финна Эрика Тигерстеда (Финляндия в те годы входила в состав России), который в 1905 году сконструировал искровой передатчик и здорово мешал телеграфной связи судов. Тигерстеда поймали на его наивности – сообщили по телеграфу, что начинается лицензирование частных радиотелеграфных станций. Молодой изобретатель (кстати, обладатель 71 патента) сам явился в полицию, чтобы приобрести лицензию. Здесь его и арестовали, а аппаратуру конфисковали, полагая, что Тигерстед шпион. Но за финна вступился сам Попов, и дело обошлось лишь конфискацией передатчика.
Одними из первых радиолюбителей СССР (здесь тоже существуют разные мнения) были нижегородцы Федор Алексеевич Лбов и Владимир Михайлович Петров. Посредством передатчика с выходной мощностью в 15 Вт, на волне 96 метров они дали вызов: «Всем, всем, здесь – Россия первая Федор Лбов (R1FL). Сообщите о слышимости. Россия, Нижний Новгород, Новая, 60». Их сигнал был принят в Англии, Франции и Месопотамии (нынешний Ирак). Это был один из первых советских сеансов сверхдальней связи, осуществлённый радиолюбителями…
Какова цель радиолюбительства? Их, этих целей, несколько. Первая – создание аппаратуры, антенного хозяйства и установление при их помощи дальней связи с радиолюбителями других стран. Принимающая сторона должна подтвердить факт приёма карточкой DX, в которой указываются данные хозяина принимающей станции и характеристики принятого сигнала (например, разборчивость речи, если установлена радиотелефонная связь). Эти карточки высылаются по почте, собираются радиолюбителями и служат доказательством проведения сеансов дальней связи.
Вторая цель – собственно связь с радиолюбителями разных стран. Связь разрешается проводить в специальном радиолюбительском коротковолновом диапазоне… О чём радиолюбители говорят? О разном. О том же, о чём говорят малознакомые, но увлечённые общим делом люди. О погоде. Об аппаратуре. О своём увлечении. Но не о политике, религии и не о других вещах, которые могут быть неприятны или даже оскорбительны для кого-либо из радиолюбительского сообщества…
Радиолюбительская связь – это технический вид спорта, развивающийся и в наши дни. Электронные компании выпускают специальную аппаратуру для любительской радиосвязи, выходят специализированные журналы и книги. Радиолюбительская связь регламентирована правилами (например, любительская связь осуществляется только в пределах частотных диапазонов от 3 мегагерц до 22 Гигагерц – КВ и УКВ), а для эксплуатации радиопередатчиков необходимо получить официальное разрешение и пройти проверку знаний радиосвязи. Это, вообще, несколько обособленное сообщество технически грамотных людей. Их увлечению не повредил даже Интернет. Наоборот, Глобальная сеть помогает связываться радиолюбителям разных стран, чтобы быстро получить подтверждение сеанса радиосвязи, помочь друг другу в решении технических проблем, в совершенствовании аппаратуры. Любопытно, что любительская коротковолновая связь до сих пор ведётся не только «телефоном» (то есть голосом), но и вышедшей из употребления азбукой Морзе. (Выходит, что Маркони не зря возлагал на морзянку столько надежд)…
Но есть и такой вид любительской связи, который доступен всем, включая и совсем ничего не смыслящих в радиотехнике людей, и даже детей. Это СВ – связь гражданского диапазона, произносится «Си-Би», от Citizen Band. Это связь в диапазоне 27 мегагерц, пограничном между короткими и ультракороткими волнами. Кроме того, к гражданскому диапазону относится и связь на частоте 433 мегагерца. Но если диапазон 27 мегагерц позволяет осуществлять и ближние, и дальние сеансы связи (непредсказуемые, посредством отражения радиоволн от верхних слоёв атмосферы), то связь на частоте 433 мегагерца возможна только в зоне прямой видимости. Эти два гражданских диапазона можно обозначить так – частота в 27 мегагерц предназначена как для связи, так и для развлечения, а 433 мегагерца – именно для устойчивой качественной связи.
Впервые проблему выделения доступной всем гражданам радиочастоты для частных нужд попытались решить в 1945 году, когда в США прошёл Конгресс по вопросам гражданской радиосвязи. Дело в том, что все основные радиочастоты были поделены между радиовещательными станциями, военными и промышленными организациями. Однако, радиоэфир принадлежит всем, в том числе и обычным гражданам, которые тоже имеют право на доступную радиосвязь. В 1947 году в США выходит документ, регламентирующий свободный доступ всем желающим к частотам 460—470 мегагерц. Однако понадобилось ещё десять лет, чтобы оформился основной диапазон СВ – 11-метровый (частота 27 мегагерц).
Аппаратура для этого диапазона выпускается множеством электронных компаний. Она доступна всем желающим и не требует разрешения на её эксплуатацию (но у нас в стране радиостанцию СВ придётся зарегистрировать в органах государственного Энергонадзора и ежегодно выплачивать небольшой регистрационный сбор). Техника эта крайне интересна и вполне доступна по цене. В отличие от сотовой телефонии, радио СВ – это открытая радиосвязь. Разговор двоих могут слушать все. То есть конфиденциальность переговоров не обеспечивает (хотя существуют различные системы шифрования голоса, но их применение тоже требует особого разрешения). Никаких особых правил использования СВ не существует – кроме обычных правил приличия и выполнения общепринятых норм. К примеру, всем известно, что 9-й канал – это канал экстренной помощи. И использовать его для досужих разговоров нельзя… Всего же фиксированных каналов 40 и два способа модуляции – АМ и ЧМ. Итого получается 80 каналов. (На самом деле каналов может быть и больше, как и способов модуляции, но это уже подробности, которые полезно разузнать самостоятельно – был бы интерес к радиолюбительской аппаратуре).
Возникает вопрос – а зачем? Зачем нам радиостанция СВ, если есть сотовый телефон? Ну, во-первых связь СВ совершенно бесплатна. Во-вторых, она действует где угодно, даже там, где сотовый телефон работать не будет из-за отсутствия телефонной радиосети – в лесу или на рыбалке. В третьих – при помощи автомобильной радиостанции очень легко связаться с попутчиками или водителем встречной машины. Попробуйте сделать то же самое при помощи сотового телефона… Наконец, радиостанция СВ – это классная штука, с которой очень приятно повозиться. Техническая игрушка для любого возраста – и для детей, и для взрослых (ещё лучше и для тех, и для других сразу).
Кстати, совершенно никакого разрешения или регистрации не требуют детские радиостанции (дальность связи всего 100 метров, но зато сколько удовольствия!) и системы радиоуправления игрушками. Всё это «Си-Би». И даже радиомышки и беспроводные клавиатуры домашних и офисных компьютеров – тоже «Си-Би». Радиостанции в частных автомобилях и такси, в киосках мороженщиц и в хлебных лавках, на грузовиках и на небольших катерах… Мы живём среди огромного количества техники класса СВ! И так мало о ней знаем…
