Изобретение охраняемое патентами

В. Меркулов

Сначала изобрели прообраз

В 1887 – 1888 г.г. великий германский физик Г.Герц (1857 - 1894) выполнил практические лабораторные работы, показавшие наличие в природе электромагнитных колебаний (ЭМК) отличающихся от световых пониженными частотами. Ученый построил действующую беспроводную приемно-передающую систему (ППС). Антенной передатчика в ППС служил изобретенный им диполь, в приемнике – настраиваемый одновитковый контур (вибратор). Г.Герц не видел целесообразности развития разработанной им ППС для нужд беспроводной связи. На занятиях студентам он пояснял: «В этом нет какой-либо необходимости. Проведенный эксперимент показал правоту маэстро Максвелла всего лишь. Получили мистические невидимые глазом электромагнитные волны. Они действительно есть. И ничего более, я полагаю».

В России уже в самом начале 1890 г. преподаватель  и военный инженер А.С.Попов в близком кругу специалистов высказывал мысль об использовании лучей Г.Герца для передачи телеграфных сигналов на расстояние [1]. Публично с лекцией «Об электрических колебаниях с повторением опытов Герца» он выступил 3 апреля (22 марта) этого же года [2, с.47-48].

В 1895 г. А.С.Попов совершил открытие способности ЭМК к переносу по эфиру информативного сигнала. Одновременно им было изобретено устройство реализующее передачу телеграфных сигналов посредством ЭМК. 7 мая (25 апреля) 1895 г. с изложением содержания выполненных работ и достигнутых результатов А.С.Попов выступил на известном заседании русского физико-химического общества (РФХО) в Санкт-Петербурге. В январском номере «Журнала РФХО» за 1896 г. А.С.Попов опубликовал статью «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний». Работа отвечает требованиям научной публикации, показывает, что ученый действительно совершил открытие и изобретение, предоставляет другим ученым возможность воспроизведения полученного эффекта, повторения схемы и конструкции разработанной ППС. «Журнал РФХО» имел рассылку в иностранные университеты и научные центры. Опубликованный в нем отчет А.С.Попова получил международное признание научной общественности.

Самому А.С.Попову было достаточно очевидно, что им создано новое научно-практическое направление развития  беспроводной телеграфии. Об этом свидетельствует его обращение к своему ассистенту П.Н.Рыбкину (1864 - 1948) в сентябре 1895 г. – «Мы сделали открытие, все значение которого сейчас едва ли кто сразу поймет».

Термин  «изобретение» касательно беспроводной телеграфии в научно-технической специальной и популярной литературе стали употреблять почти сразу же после завершения А.С.Поповым начальных работ по созданию первой ППС. Так, например, 29 (17) июля 1896 г. Комитет Всероссийской промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде присудил А.С.Попову «Диплом за изобретение нового и оригинального инструмента для исследования гроз»; 20 (8) июля 1897 г. «Петербургская газета» напечатала посвященное А.С.Попову интервью с известным профессором физики Д.А.Лачиновым (1842 - 1902) под названием «Русский изобретатель» [3, с.291 - 292]. Французский ученый, профессор физики Э.Бранли (1844 - 1940),  впервые применивший стеклянную трубку с наполнением металлическими крупицами (радиокондуктор) для детектирования ЭМК, в 1898 г. заявил: «Телеграфия без проводов (как изобретение – Авт.) возникла в действительности из опытов Попова [2, с.257]». Известный английский физик О.Лодж (1851 - 1940) модернизировавший радиокондуктор Э.Бранли, назвавший его когерером, в 1908 г. заявил: «Я всегда был высокого мнения о работе (1895–1896 г.г. – Авт.) профессора Попова над беспроволочным телеграфом» [3, с. 302]. Подробнее о понятиях  «открытие» и «изобретение» применительно к беспроводной электросвязи возможно прочитать в [4].

Г.Герц наблюдал прием ЭМК зрительно («на глаз») по искровым вспышкам в разрыве провода резонатора. Радиокондуктор (когерер) Э.Бранли/О.Лоджа позволил последовательно с ним соединить стрелочный прибор или электрический звонок, посредством которых индицировать прием однократных произвольно следующих высокочастотных (ВЧ) сигналов. А.С.Попов разработал ППС, содержащую приемник с автоматическим управлением проводимости когерера, позволивший применить его к получению модулированных телеграфными сигналами ЭМК к пустом пространстве. При испытаниях ППС в кампанию 1897 г. ему удалось достигнуть дальности связи 5 км в условиях Финского залива. Многие ученые Европы и Америки положительно оценили идею телеграфирования без проводов и созданную А.С.Поповым аппаратуру. Однако скептически отнеслись к тому, что приборы на основе когерера смогут в будущем доминировать в сфере эфирной электросвязи.

У когерера были серьезные недостатки – малая чувствительность, низкая устойчивость к случайным сотрясениям, подверженность к изменениям влажности окружающей среды. Известный российский физик и радиотехник, профессор В.К.Лебединский (1864 - 1937), создатель и главный редактор журнала «Телеграфия и телефония без проводов» в мартовском номере издания за 1923 г. писал: «Когерер Бранли (Лоджа – Авт.) появился, чтобы умереть; это было мертворожденное изобретение» [5, с.266].

Восход правильного радио

В мае 1899 г. ассистенты А.С.Попова – П.Н.Рыбкин (1864 - 1948) и Д.С.Троицкий (1857 - 1918) по согласованной программе проводили испытания воздушной электросвязи между фортами «Константин» и «Милютин» Кронштадской крепости. 10 июня (28 мая) неожиданно оказалось, что сигналы, подаваемые с «Константина» не принимает «Милютин». «П.Н.Рыбкин и Д.С.Троицкий решили проверить исправность монтажа. Обычно для этого они использовали телефонные трубки, соединительные шнуры которых подключались к обследуемым местам схемы, и по характеру щелчка в телефоне судили об исправности или неисправности цепи. Дело дошло до когерера. И когда телефон был подключен к его зажимам, то работа станции форта «Константин» стала слышна вполне отчетливо. Это было совершенно новое, неизвестное до тех пор явление. Естественно, что все случившееся очень поразило и взволновало экспериментаторов» [3, с.341]. 23 (11) июня испытатели провели тестирование телеграфной связи на расстоянии 28 км. Окончательно убедившись в открытии детекторного эффекта когерера П.Н.Рыбкин и Д.С.Троицкий 25 (13) июня отправили телеграмму А.С.Попову находившемуся в Швейцарии в командировке. В депеше (рис.1, из фондов Центрального музея связи им. А.С.Попова) сообщили, что «обнаружили новое свойство трубки приемной, упрощенной, замечательно чувствительной» [3, с.342]. На следующий день 26 (14) июня А.С.Попов срочно прибыл в Кронштадт.

Рис. 1. Депеша

В течение месяца А.С.Попов вместе с помощниками разработали несколько вариантов получателей телеграфных депеш без электромеханического воздействия на когерер. Изобретенные впервые в мире детекторные приемники получились более надежными в эксплуатации, меньших размеров и веса. Описания некоторых приемных аппаратов, их схемы представлены в журнале «Радио» [6]. Учитывая зарубежный опыт быстрого патентования достижений в электросвязи, А.С.Попов к 26 (14) июля 1899 г. подготовил Прошение в российский Комитет по Техническим делам Департамента торговли и мануфактур о выдаче ему совместно с П.Н.Рыбкиным и Д.С.Троицким привилегии на «Телефонный приемник для депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн» [3, с.344 - 347]. Патент на привилегию за №6066 был получен 12 декабря (30 ноября) 1901 г. [3, с.442]. На рис.2 приведено изображение титульного листа официального документа (из фондов ЦМС им. А.С.Попова).

Рис. 2. Патент на привилегию за №6066

Во французский Национальный институт промышленной собственности (Institut national de la propriete industrielle - INPI) патентную заявку №296354 на «Телефонный приемник депеш отправленных сигналами азбуки Морзе посредством электромагнитных колебаний». А.С.Попов оформил 22 января 1900 г. с добавлениями чертежей произведенными 26 октября и 4 декабря того же года. Фрагмент верхней части титульного листа документа представлен на рис.3 (публикуется впервые). Описание патента содержит схематическое изображение нового типа радиокондуктора (РК) повторенное на рис.4 и две схемы – рис.5 (оба рис. публикуются впервые). В РК буквой S  обозначен корпус из изоляционного материала (эбонит, слоновая кость) с внутренней полостью для металлических электродов E′,E (платина, золото, серебро, никель, сталь и др.). Полость по объему заполняется шарообразными металлическими крупицами из твердой стали.

Рис. 3. Фрагмент верхней части титульного листа

Рис. 4. Описание патента

Рис. 5. Описание патента

У микрочастиц снаружи «образуется тонкий слой окиси, в то время как на поверхности шариков – довольно густой слой окалины; кроме того стороны свежего среза, соответствующие местам разлома при измельчении шариков, имеют острые выступы, почти свободные от окиси. Именно эта разновидность состояния окисления на поверхности металлических частиц, а также практически абсолютная тождественность их формы, обеспечивают радиокондуктору стабильную работоспособность и значительную чувствительность».   

С позиций современных знаний об устройстве полупроводникового детектора следует заметить, что именно его описание содержит приведенный отрывок из текста французского патента А.С.Попова. Во - герметично закрывающаяся пробка, позволяющая насыпать или извлекать металлические крупицы. Re - герметично закрывающийся резервуар, предназначенный для различных веществ, создающих внутри просушку (защиту от конденсата) РК.

На рис. 4а и 4б как Co обозначена антенна, Te - заземление, Br - радиокондуктор, R - согласующий резистор, T - головной телефон. Под Tr на рис.4б понимается трансформатор звукового диапазона частот.

В Британское патентное бюро (British Patient Office) патентную заявку под №2797 на «Усовершенствования когереров для телефонной и телеграфной сигнализации» А.С.Попов подал 12 февраля 1900 г., положительное заключение по которой получил 7 апреля того же года. На рис.6 изображен фрагмент верхней части титульного листа официальной бумаги. Текст описания и иллюстрации документа в значительной степени идентичны представленным во французском патенте. Версия описательной части патента (в сокращении, без чертежей) в переводе из французского журнала «L`Eclairage electrique» (1901) имеется в [5, с.206 -207]. 

Рис. 6. Фрагмент верхней части титульного листа официальной бумаги

Заявленные в патентах новые разработки А.С.Попова – приемники в составе ППС второго поколения позволили еще получать телеграммы на слух на увеличенных расстояниях (в дополнение к отображению на бумажной ленте печатающего аппарата), с малой постоянной времени (временем отклика) вследствие отсутствия в схемах кинематики из двух реле усилителя тока.

  По прошествии короткого времени А.С.Поповым были разработаны приемные устройства третьего поколения с входными контурами и более совершенным полупроводниковым детектором, в котором внутри малого цилиндра помещались уже стальные иглы соприкасающиеся с угольными шайбами [7]. Благодаря налаженному с 1898 г. деловому сотрудничеству с французским инженером и предпринимателем Э.Дюкрете (1855 - 1914) по чертежам и под методическим руководством А.С.Попова во Франции наладили производство новейших станций беспроводной электросвязи.

По стечению обстоятельств серьезнейшая проверка функционирования ППС новой волны произошла 110 лет назад в начале 1900 г. в известной «Гогландской эпопее» по спасению 27 финских рыбаков и броненосца «Генерал-адмирал граф Апраксин». На протяжении 86 дней и расстоянии 42,5 км в суровых зимних условиях связь работала устойчиво. Событие широко освещено в отечественной специальной [5, с.129 - 188] и популярной литературе, в журнале «Радио» в публикации [8].

В США изобретателем радио признали А.С.Попова

Многие зарубежные газеты и издания освещали ход выполнения операции, высоко оценили качество работы аппаратуры А.С.Попова и его организаторские способности. Президент американской (США) компании «American Wireless Telephone and Telegraph Co»  доктор Г.Геринг 30 августа 1901 г. в газете «Северный американец» (Филадельфия) писал в обращении к А.С.Попову: «Мы без сомнения, признаем Ваши права считаться действительным изобретателем первого беспроволочного прибора, представленного перед всем миром, а Маркони с его притязаниями представляется всему миру как подражатель творческого хода мысли гения профессора Попова» [3, с.433]. Несколько позже 30 декабря 1901 г. Г.Геринг в той же газете заявил А.С.Попову: «Мы стараемся поставить Вас в ряд тех людей, к которым Вы принадлежите, и вскоре вся страна (США – от Авт.) будет работать под Вашим именем открывателя практической современной беспроволочной телеграфии» [3, с.444].

В 1903 г. известный итальянский физик А.Риги (1850 - 1920) в соавторстве с немецким физиком Б.Дессау (1863 - 1931) в книге «Телеграфия без проводов» также заявил – «Идея передавать с помощью приборов сообщения отнюдь, как мы это видели в предшествующих параграфах не принадлежит Маркони» [5, с.228].

В годы холодной войны США против СССР военным историком ВМФ США поручили исследовать тему: «Кто изобрел радио?» Для изучения вопроса привлекли изданные открытые документы и сведения, полученные от анонимных источников. В официальном отчете выпущенном в 1963 г. [9]  и рассекреченном недавно американцы ответили – «радио изобрел русский Александр Степанович Попов». А.С.Попов был сыном священника, поэтому историки сочли открытие беспроводной связи вмешательством божьей силы, а созданное им в 1895 г. первое связное электрическое устройство – хитроумным изобретением. Назвали «Актом Бога» позволение А.С.Попову детектировать и регистрировать удаленные разряды молний, указать таким образом на возможность отправления и получения по воздуху коммуникационных сообщений. Сотни матросов и офицеров потерпевшего в конце 1899 г. аварию военного корабля «Генерал-адмирал граф Апраксин» не рассчитывали на быстрое спасение и смирилась с предстоящим долгим пленом во льдах. Вышедший из тумана и пришедший на помощь ледокол «Ермак» показался им миражом, человека принесшего им спасение (А.С.Попова – от Авт.)  они потом называли ангелом. А.С.Попов не рассчитывал на получение прибыли от своих исследований. По-мнению специалистов  ВМФ из США самозваный претендент на изобретение беспроводной связи итальянец Г.Маркони не имел идей в сфере беспроводного телеграфа, он был всего лишь энтузиастом-антрепренером в быстром продвижении новой техники по миру, выгодном налаживании ее продаж.    

Волны радио примчались в Лондон через 2 года.

За границей и в России, в журналах и газетах напечатали много статей-преувелечений об итальянском предпринимателе Г.Маркони (1874 - 1937) о его научно-техническом вкладе в развитие радио. В молодости Г.Маркони в силу своей малообразованности и отсутствия опыта работы с аппаратурой вряд ли мог вообще в физике и электротехнике что-либо придумать  собственной головой, сделать руками. В нобелевской лекции 1909 г. [10] Г.Маркони приводит схему ППС будто бы им разработанной в августе 1896 г., однако скопированный с макетной установки Э.Бранли/О.Лоджа, примененной ими ранее (1892 - 1894). ППС принципиально не могла транслировать телеграфные сигналы. Способна была лишь индицировать приход случайно распределенных во времени одиночных импульсов ЭМК, после чего детектор (когерер) ее приемника необходимо было встряхивать вручную.

В феврале 1896 г. в Лондон Г.Маркони привез именно эту схему. Существуют достаточно уверенные данные, что руководитель телеграфного ведомства Великобритании В.Прис (1834 - 1913), после ознакомления с фантазиями, эскизами и комплектующими Г.Маркони, попросил техническую службу ВМФ Объединенного Королевства провести экспертизу и тестирование инструментария. Там произвели сборку аппаратуры с целью адаптации ее для рекламных демонстраций [11]. Доработанную ППС с управляемым вручную когерером Э.Бранли/О.Лоджа, также неспособную детектировать смысловые сигналы, В.Прис и Г.Маркони показывали военным в сентябре 1896 г. и марте 1897 г. в местечке Солсбери под Лондоном, где с трехметровой антенной удалось достигнуть дальности единичных передач импульсов ЭМК на расстоянии 0,5 км и дистанций в 2,5 – 5 км с антеннами поднятыми надувными баллонами на высоту до 40 м или рефлекторными (параболическими) [12].

Предположительно, что Г.Маркони ознакомился со схемой приемника А.С.Попова в конце 1896 г., когда начал в Бюро патентов США (United States Patent Office) оформлять патентную заявку №586193 «Передача электрических сигналов» (без предоставления моделей аппаратуры) с приоритетом от 7 декабря 1896 и получением положительного отзыва 13 июля 1897 г. Фрагмент титульного листа официальной бумаги показан на рис.7. В 1901 г. он перевыпустил этот же патент (с представлением образцов техники) уже под №11913 и измененным названием – «Передача электрических импульсов и сигналов, и аппаратура для этого» (01.04.1901 – 04.06.1901). Описания и иллюстрации привилегий аналогичны представленным в первом британском патенте Г.Маркони под №12039 (02.06.1896 – 02.07.1897) [12]. В обоих документах сохранено нелепое утверждение исходного патента, что «соответствующие этому изобретению сигналы или проявления транслируются по воздуху, через землю и воду с помощью колебаний высокой частоы, называемых «лучами Герца» или «осцилляциями Герца» (на рис.7 выделено рамкой)». Всего в США с 1896 г. по 1934 г. Г.Маркони оформил 33 патента.

Рис. 7. Фрагмент верхней части титульного листа официальной бумаги

Тестирования ППС с участием заимствованного у А.С.Попова изобретения происходили в январе-феврале 1897 г. в мастерских техслужбы ВМФ Британии. Только 2 марта 1897 г. полное текстовое и иллюстративное приложение заявки №12039 пополнилось чертежами ППС со схемой приемника А.С.Попова. Успешные демонстрации модернизированной техники беспроводной электросвязи провели в мае 1897 г. на Бристольском канале, где был получен замечательный результат в распространении ЭМК в пределах 14 км над водной гладью.

С изложением результатов испытаний и их теоретическими обоснованиями В.Прис срочно выступил в Лондоне в пятницу 4 июня 1897 на вечернем заседании Королевского института Великобритании (аналоге РАН). В докладе показал схему ППС состоящую из передатчика ВЧ ЭМК разработанного профессором физики А.Риги – соседом и приватным учителем Г.Маркони и приемного устройства повторяющего разработку А.С.Попова. 11 июня 1897 г. текст доклада и схемы опубликовал профессиональный британский журнал «The Electrician» [13, с.459 - 465] А.С.Попов вскоре ознакомился с публикацией и уже 15 сентября 1897 г. в Одессе на съезде железнодорожных электротехников в своем выступлении  привел «описание приборов Маркони».

Судя по документам дошедшим до нашего времени [2, 3, 5] А.С.Попову и его сподвижникам не пришлось изучать патенты, публичные лекции, автобиографии Г.Маркони, его нобелевскую лекцию [10].

Заключение

За рубежом и в России никто не изучал труды Маркони и в последующие 100 лет. Л.Солари – помощник Г.Маркони еще при его жизни написал в художественно-героическом плане полудокументальную наполовину выдуманную биографию будто бы «великого изобретателя». Последний раз книгу тиражировали в 1948 г. С той поры этот полумифический по содержанию «фолиант» за рубежом служит методическим пособием для написания бесчисленных хвалебных материалов о Г.Маркони без подробного обсуждения научно-технических аспектов его работ. Изложенные в рекламно-преувеличенном виде труды Г.Маркони стали известны в нашей стране. Здесь в процесс восхваления Г.Маркони включились отдельные академики, профессора, доценты, руководители НИИ, инженеры. Они начали публиковать пересказы материалов Л.Солари, рисовать в них схемы из патентов Маркони, которых никогда не видели. Таким путем из успешного зарубежного предпринимателя лепить псевдо-образ будто бы «великого деятеля» много чего свершившего в науке и технике. При сопоставлении документального наследия научных и технических трудов А.С.Попова и Г.Маркони вырабатывается вполне определенный ответ – «Открытие и изобретение радио произошло в России, совершено Александром Степановичем Поповым». Борьба за приоритет в сфере радио в наши дни продолжается в головах некомпетентных специалистов.

Литература

1. Романов А. Изобретение радио. Приоритет А.С.Попова в свете патентного права. – Российское НТОРЭС им. А.С.Попова, Москва, 2002.
2. А.С.Попов в характеристиках и воспоминаниях современников. – М.-Л.: изд-во АН СССР, 1958.
3. Золотинкина Л., Партала М., Урвалов В. Летопись жизни и деятельности Александра Степановича Попова; под ред. акад. РАН Гуляева Ю.Н. Изд-во СПбЭТУ (ЛЭТИ), 2008.
4. Карпов Е. Открытие радио – великое достижение российской научной мысли. – Электросвязь, 2008, №4.
5. Изобретения радио А.С.Поповым. Сборник документов и материалов, вып.2, под ред. А.И.Берга. – М.-Л.: изд-во АН СССР, 1945.
6. Меркулов В. Когда радио заговорило. А.С.Попов – отец звукового радио. – Радио, 2007, №10, с. 6 – 9; №11, с. 7 – 9.
7. Меркулов В. 60 лет создания транзистора. Начало применения полупроводников. – Радио, 2007, №12, с. 7 – 9; 2008, №1, с. 5 – 7.
8. Первая практическая линия радиосвязи А.С.Попова. – Радио, 1999, №5, с.7. Web-версия: <http://www.r150asp.ru/gogland>.
9. Russia`s Popov: Did he «invent» radio? - <http://fesha.org/popov.htm>.
10. Меркулов В. Г.Маркони. Нобелевский доклад. – Радио, 2010, №1, с.8. Web-версия: <ftp://ftp.radio.ru/pub/2010/01/nobdok.pdf>.
11. J.Hooper. Captain Henry Jackson of HMS Defiance. - Radio Society of Great Britain, 2008.
12. Меркулов В. Когда и кем было изобретено радио. – Радио, 2007, №7, с. 8 – 12.
13. Из предыстории радио. Сборник оригинальных статей и материалов,  вып.1, под ред. Д.И.Мандельштама. – М.-Л.: изд-во АН СССР, 1948. Web-версия: <http://lib.mexmat.ru/books/8553>.

Статья опубликована в журнале «Радио»
Перепечатывается с разрешения автора.
Статья помещена в музей 02.02.2011