Александр Степанович Попов и эра радио

Тезисы выступления на пленарном заседании конференции МТУСИ, посвященной 150-летию со дня рождения А. С. Попова

Марк Быховский

Александр Степанович Попов

Прошло 150 лет со дня рождения знаменитого русского ученого Александра Степановича Попова. С его именем связано эпохальное событие в истории цивилизации — наступление на нашей планете эры радио. Эта эра наступила 7 мая в 1895 г . когда А.С. Попов продемонстрировал изобретённое им устройство, с помощью которого можно было передавать и принимать сигналы на расстояние без проводов.

Правительство СССР ещё в 1945 г . приняло постановление, в соответствии с которым в знак признания выдающегося значения работ А.С. Попова, продемонстрировавшего 7 мая 1895 г . работу изобретенного им приёмника радиосигналов и обнародовавшего свои результаты, день 7 мая был объявлен в нашей стране ежегодным праздником — Днём радио. Возникшая в связи с этим изобретением радиотехника поначалу развивалась как средство беспроводной телеграфной связи, позже были созданы системы для передачи сигналов телефонии, возникло звуковое, а затем телевизионное вещание, радиолокация и радионавигация.

Дата 7 мая 1895 г . признана юбилейной во всем мире. В 1993 г . на 28-й Генеральной конференции ЮНЕСКО была принята резолюцию «Празднование 100-летия радио», в которой отмечалось: «...в 1995 г. исполняется 100 лет со дня создания практической системы передачи и приёма сигналов с помощью электромагнитных волн...». В резолюции подчеркивалось «... это важное открытие в развитии радио благодаря усилиям ряда учёных и инженеров, которые заложили основу современной радиотехники и наиболее популярных средств массовой коммуникации, следует рассматривать как общее наследие человечества ».

Изобретение радио оказало глубочайшее влияние на нашу цивилизацию. О том, как развивалась радиотехника до начала ХХ столетия и о вкладе, который в это развитие внёс сам А.С. Попов написаны сотни работ и к этому добавить что-нибудь трудно.

Однако для истории интересны не только научные и технические результаты, которые были получены лично А.С. Поповым, но и тот поток идей и открытий, который возник под влиянием его работ у его последователей. Святая Тереза Авильская — монахиня, жившая в Испании в XVI веке, писала: «Кто делает упорные усилия, чтобы взойти на вершину совершенства, тот никогда не восходит на неё один, но всегда ведёт за собой, как доблестный вождь, бесчисленное воинство». Действительно, истинное величие человека проявляется в том, какое влияние оказывает он на жизнь последующих поколений. Интересно проследить, как возникшая в голове одного человека как идея порождает цепную реакцию идей, которые изменяют окружающий нас мир, делая жизнь людей на Земле лучше.

В радиотехнике, начало которой как научному направлению, было положено в 1895 г ., за прошедшие с этого времени годы отечественными учёными были сделаны сотни открытий, вошедших в золотой фонд мировой науки. Начиная с пионерских работ А.С. Попова, отечественными учёными и инженерами в ХХ веке, в нашей стране в этой области были выполнены ряд важнейших исследований и разработок. В краткой статье можно отметить лишь некоторых из достижений выдающихся отечественных учёных и инженеров.

Отечественные учёные внесли огромный, признанный во всем мире, творческий вклад в развитие радиотехники, электроники и в создание современной теории связи. Среди них четверо: Ж.И. Алферов, В.Л. Гинзбург, Н.Г. Басов и А.М. Прохоров, были удостоены Нобелевской премии.

Пионеры радиотехники и развитие основ радиотехники.

На начальном этапе в разработку систем радиосвязи и создания радиопромышленности в нашей стране внесли большой вклад пионеры отечественной радиотехники: академики АН СССР М.В. Шулейкин, Л.И. Мандельштам, Н.Д. Папалекси, А.И. Берг, Ю.Б. Кобзарев, А.Л. Минц , члены-корреспонденты АН СССР М.А. Бонч-Бруевич, В.П. Вологдин и Д.А. Рожанский, профессор И.Г. Фрейман и ряд других учёных.

М.В. Шулейкиным, А.Л. Минцем, профессором И.Г. Фрейманом и его учеником А.И. Бергом были заложены современные основы расчёта ламповых усилителей и генераторов. Важный вклад в исследования физических основ распространения коротких волн в ионосфере внесли М.В. Шулейкин, М.А. Бонч-Бруевич и Д.А. Рожанский. М.В. Шулейкиным, Л.И. Мандельштамом и Н.Д. Папалекси были разработаны основы теории распространения радиоволн вдоль земной поверхности и методы проектирования линий связи. У истоков создания в нашей стране радиолокационных систем стояли Д.А. Рожанский, его ученик Ю.Б. Кобзарев и М.А. Бонч-Бруевич. В первой половине ХХ века академиком А.Л. Минцем были созданы самые мощные в мире вещательные радиостанции. Под его руководством после Великой Отечественной войны в СССР были созданы супермощные радиолокационные системы, предназначенные для дальнего обнаружения баллистических ракет.

Радиоприемная техника.

Значительный вклад внесли отечественные ученые в развитие радиоприемной техники. В 30-х годах прошлого столетия членом-корреспондентом АН СССР В.И. Сифоровым были выполнены исследования всех основных звеньев супергетеродинного приёмника. Им была также разработана теория стабилизации частоты генераторов. В конце 1940-х годов он выполнил ряд исследований активных шумящих четырёхполюсников.

Важные исследования искажений сигналов с частотной модуляцией при их прохождении через линейные тракты, выполнил профессор С.В. Бородич . Результаты этих научных исследований широко применялись при проектировании созданных в нашей стране многоканальных радиорелейных и спутниковых систем связи с частотным уплотнением и частотной модуляцией.

Антенная техника.

Ведущие позиции в мире занимает отечественная школа антенной техники. Членом-корреспондентом АН СССР А.А. Пистолькорсом, профессорами Г.З. Айзенбергом, И.Г. Кляцкиным, М.С. Нейманым, В.В. Татариновым и другими отечественными учёными были созданы методы расчёта антенно-фидерных устройств, работающих в разных диапазонах частот. Были выполнены оригинальные разработки эффективных антенн для радиосвязи и вещания, фазированных антенных решеток для радиолокационной техники и т.д.

Распространение радиоволн.

Важнейшее значение для развития радиотехники, освоения новых диапазонов частот и создания методов расчета радиолиний имели исследования весьма сложных научных проблем распространения радиоволн. Отечественные ученые внесли в решение этих проблем весомый вклад.

Академик Б.А. Введенский — ученик академика М.В. Шулейкина, является основоположником исследований проблем распространения метровых и более коротких радиоволн. В фундаментальных теоретических работах академика В.А. Фока получили строгое решение задачи дифракции радиоволн вокруг земной поверхности с учетом их рефракции в атмосфере. Глубокие исследования проблем распространения радиоволн в ионосфере выполнил нобелевский лауреат академик В.Л. Гинзбург. Академиком Е.Л. Фейнбергом были установлены важные закономерности распространения радиоволн вдоль поверхности Земли на смешанных трассах, включающих сухопутные и водные участки.

Электронные и полупроводниковые приборы.

Совершенствование электронных приборов являлось ключевым моментом в развитии радиотехники. Первая революция совершилась в 1907 г ., когда знаменитый американский инженер Ли де Форест изобрел триод — электронную лампу с тремя электродами. Вторая революция наступила в 1947 г ., когда трое американских ученых — сотрудников Белл лаборатории Ульям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн создали полупроводниковый кристаллический усилитель — транзистор.

Отечественные учёные внесли значительный вклад в развитие, как электронных ламп, так и полупроводниковых приборов. В 1919 г . М.А. Бонч-Бруевич впервые в мире создал мощный генераторный триод, в котором был применён медный анод, охлаждаемый водой. В 1923 г . им же в Нижегородской радиолаборатории была создана генераторная лампа с внешним охлаждением водой и рекордной для тех лет мощностью 25 кВт. Первые разборные генераторные лампы мощностью 250 кВт были созданы А.Л. Минцем, Н.И. Огановым и А.А. Басалаевым в 1954 г ., а в 1956 г . под руководством А.Л. Минца был сконструирован генераторный триод с непрерывной откачкой, имевший фантастическую мощность 500 кВт.

Оригинальные конструкции электронных приборов для диапазонов метровых, дециметровых и сантиметровых волн, необходимых для создания систем телевизионного вещания, радиорелейных линий связи, радиолокации и др., были созданы коллективом отечественных ученых под руководством академика Н.Д. Девяткова.

Отечественные ученые выполнили ряд работ, в результате которых были изобретены и усовершенствованы многие электронные приборы дециметрового и сантиметрового диапазона: магнетрон, созданный Н.Ф. Алексеевым и Д.Е. Маляровым под руководством М.А. Бонч-Бруевича в 1937 г .; клистрон, теоретические и экспериментальные исследования которого были выполнены Н.Д. Девятковым и В.И. Калининым; ламп бегущей и обратной волны.

Академик С.А. Векшинский, профессора Л.А. Кубецкой и П.В. Тимофеев создали новые конструкции и технологию производства важного класса электронных приборов — фотоумножителей.

Отечественные учёные и инженеры активно работали над созданием электронного телевидения, впервые предложенным в 1907 г . профессором Технологического института в Петербурге Б.Л. Розингом. В 1930 г . была создана электронная передающая трубка с мозаичным фотокатодом и переносом зарядов, предложеная независимо тремя учёными: В.К. Зворыкиным (учеником Б.Л. Розинга, эмигрировавшим во время революции в США), А.П. Константиновым и С.И. Катаевым . В 1933 г . В.П. Шмаковым и П.В. Тимофеевым была изобретена трубка с переносом изображения, а в 1938 г . Г.В. Брауде — передающая телевизионная трубка с двухсторонней мишенью. Профессор В.П. Шмаков был всемирно известным учёным в области ТВ. Под его руководством в 1949 г . была начата разработка объёмного телевидения и в следующем году создана двухканальная стереоскопическая телевизионная установка.

Пионерскую роль в развитии полупроводниковых приборов сыграли работы О.В. Лосева, выполненные в 1920-х годах в Нижегородской лаборатории и получившие всемирное признание.

Квантовая электроника.

В начале 1950-х годов академиками Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым были разработаны основные принципы усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами. В результате были созданы принципиально новые малошумящие квантовые усилители и генераторы радиодиапазона — мазеры. За эти работы им и американскому ученому Ч. Таунсу была присуждена в 1964 г . Нобелевская премия по физике.

Академик Ж.И. Алферов, выполнил пионерские исследования в области физики и техники полупроводников, которые легли в основу создания первых отечественных транзисторов, фотодиодов, мощных германиевых выпрямителей, лазеров на основе двойных гетероструктур и другой электронной техники. За эти работы в 2000 г . ему была присуждена Нобелевская премия.

Академиком Ю.В. Гуляевым были открыты новые научные направления в области радиоэлектроники: акустоэлектроника, акустооптика, спин-волновая электроника. Научные заслуги Ю.В. Гуляева отмечены присуждением ему многих международных и отечественных премий.

Теория нелинейных колебаний и синхронизации.

Теория нелинейных колебаний является важным инструментом исследования самых разных радиофизических и технических проблем. Выдающаяся роль отечественных ученых в ее развитии является общепризнанной. Как самостоятельная научная дисциплина она была сформирована в конце 20-х годов ХХ века академиками Л.И. Мандельштамом и Н.Д. Папалекси. Вклад в эту теорию внесли академики А.А. Андронов и Н.Н. Боголюбов, а также профессора С.Э. Хайкин, А.А. Витт, Н.М. Крылов, которые существенно развили предложенный знаменитым голландским ученым Б. ван дер Полем метод медленно меняющихся амплитуд и применили его для решения актуальных радиофизических задач. Член-корреспондент РАН В.В. Шахгильдян является ведущим учёным России в области систем синхронизации.

Теория связи.

Отечественные учёные заложили основы теории связи, которая в значительной степени определила бурное развитие в ХХ столетии цифровых систем телекоммуникаций и обработки данных и тот поразительный общий прогресс в развитии электросвязи, который мы наблюдаем сегодня. Фундаментальные идеи этой теории, выдвинутые крупнейшими учеными ХХ века академиком В.А. Котельниковым и Клодом Шенноном, в значительной степени определили этот прогресс.

Академиком В.А. Котельниковым в 1933 г . была доказана знаменитая теорема отсчётов, а в 1947 г . создана теория потенциальной помехоустойчивости. Эти результаты являются основополагающими положениями современной теории связи. За выдающиеся достижения в области радиофизики, радиотехники, электроники и радиолокационной астрономии В.А. Котельников был удостоен многих отечественных и международных научных наград.

Теория потенциальной помехоустойчивости давала возможность синтеза оптимальных устройств обработки любых сигналов в присутствии помех. Она имела два раздела — теория приёма дискретных и аналоговых сигналов.

Её первый раздел получил значительное развитие в работах многих крупных отечественных учёных, в том числе: профессоров Л.М. Финка, В.С. Мельникова , Д.Д. Кловского и др. Теория оптимального приёма аналоговых сигналов была развита в работах профессоров И.Г. Большакова и В.Г. Репина, Р.Л. Стратоновича, В.И. Тихонова и их учеников. Эти работы получили признание за рубежом.

Заключение.

Системы радиосвязи и вещания, радиолокации и навигации, многие другие применения радиотехнологий в различных сферах человеческой деятельности, прочно вошли в быт и коренным образом изменили жизнь людей.

В нашей стране созданы многочисленные научно-исследовательские институты, предприятия, по производству радиоаппаратуры самого разного назначения. В области радиоэлектроники сегодня трудятся тысячи отечественных специалистов. Вся эта армия ученых и инженеров является продолжателями того дела, которое 114 лет назад начал наш знаменитый соотечественник Александр Степанович Попов.

Изобретение радио, неразрывно связанное с именем А.С. Попова, принесло в ХХ веке человечеству удивительно щедрые плоды и его имя навеки вписано в книгу славы.

Сайт автора: www.bykhmark.ru