Впервые…

П. Л. Шиллинг — основоположник электромагнитного телеграфа и электроминной техники

Павел Львович Шиллинг (1786-1837) — один из самых замечательных представителей русского «Золотого века». Потомственный военный, храбро сражавшийся в боях с наполеоновской армией. Дипломат. Ученый-востоковед. Организатор и руководитель экспедиции в Восточную Сибирь, Забайкалье и Монголию, собравший более шести тысяч письменных памятников тибетской и монгольской культур. Таковы грани разносторонней деятельности П. Л. Шиллинга. Однако главным его свершением стало создание и успешное практичес­кое применение первого в истории электромагнитного телеграфа.
Электротехникой — самой передовой и многообещающей отраслью физики начала XIX века — Шиллинг стал интересоваться очень рано. В 19 лет, будучи сек­ретарем русской дипломатической миссии в Мюнхене, он познакомился с немецким физиком и доктором медицины С. Т. Земмерингом и вскоре принял участие в опытах по совершенствованию созданного его мас­титым коллегой в 1809 году электролитического телеграфа. Приемник телеграфа Земмеринга представлял собой сосуд, наполненный слабым водным раствором кислоты (электролит), куда помещалось 35 электродов, обозначенных буквами немецкого алфавита и цифрами десятичной системы. Тридцать пять изолированных друг от друга проводов, собранных в общий кабель, связывали электроды приемника с гнездами передатчика. Для посылки сигналов в соответствующие гнезда вставлялись соответствующие штепсели, подсоединенные к полюсам вольтова столба. При этом на электродах приемника начиналось разложение электролита и выделение газа — так указывалась передаваемая буква или цифра. Однако громоздкость и примитивность конструкции электролитического телеграфа делали его малопригодным для практического применения. Поэтому Шиллинг предложил Земмерингу, в частности, уменьшить число необходимых для телеграфирования проводов, что поставило перед изобретателями непростую проблему разработки специального телеграфного кода. Шиллинг успешно решил эту проблему — но только полтора десятилетия спустя, так как в 1812 году в связи с близящейся войной ему пришлось спешно возвратиться на родину.
Здесь он впервые разработал метод электрического подрыва мин, продемонстрированный им на Неве осенью 1812 года. Электрический запал, на который ток подавался по проводу, воспламенял минный заряд с помощью иск­ры. В ту войну изобретение Шиллинга не успело найти практического применения, но уже в конце 1820-х годов после серии испытаний на полигоне саперного батальона в Красном Селе под Петербургом электрическая мина была принята на вооружение сухопутных войск России. Огромная роль в этом принадлежала военному инженеру, генерал-адъютанту Карлу Андреевичу Шильдеру (1785-1854). Он не только принимал деятельное участие в подготовке полигонных испытаний и внед­рении электрической мины, но и впервые разработал новую осадную и оборонительную тактику, основанную на ее использовании. К середине 1850-х годов во всем мире единодушно признавалось, что «пальма первенства в этом роде военных действий принадлежит русским».
В 1820 году датский физик Х. К. Эрстед открыл дейст­вие электрического тока на магнитную стрелку. Открытие Эрстеда сразу привлекло всеобщее внимание ученых и вскоре послужило основой для создания самых разных приборов. В том же 1820 году немецкий физик и математик И. Х. Швейггер изобрел мультипликатор, который П. Л. Шиллинг в своих записях называет «умножителем». Мультипликатор Швейггера представлял собой рамку, обмотанную несколькими витками проволоки, внутри которой помещалась магнитная стрелка. Увеличение числа витков значительно усиливало действие тока на стрелку, однако не устраняло действие земного магнетизма. Чтобы исключить его, французский физик А. М. Ампер в 1821 году предложил использовать «астатическую пару» — две расположенные одна над другой разными полюсами в одну сторону магнитные стрелки.
Успехи в приборостроении, основанные на открытии Эрстеда, заложили реальные предпосылки для появления электромагнитного телеграфа. Однако до П. Л. Шиллинга многочисленные попытки иностранных ученых создать эксплуатационную состоятельную конструкцию такого телеграфа не увенчались успехом. Во всех зарубежных моделях проводов и магнитных стрелок с изображением соответствующих букв насчитывалось свыше трех десятков, что делало прокладку телеграфной линии осуществимой лишь теоретически. Шиллинг изобрел первый практически пригодный элект­ромагнитный телеграф в 1825 году, блес­тяще решив сразу две проблемы — электротехническую и информационно-лингвистическую. Первым и основным типом электромагнитного телеграфа П. Л. Шиллинга был двухпроводной одномультипликаторный (однострелочный). Испытание прошло в 1828 году все на том же полигоне саперного батальона в Красном Селе одновременно с испытаниями электрической мины3. Сохранилась рукопись, в которой Павел Львович подробно описал свое изобретение4. Он использовал здесь «особого рода умножитель, в котором электрический поток кружится несколько сот раз и отклоняет пару магнитных астатических стрелок в ту либо другую сторону, смотря по направлению потока»5 Причем «умножитель» (мультипликатор) Шиллинга позволял магнитным стрелкам отклоняться на 90 градусов и по окончании действия тока приводил их в первоначальное положение. Стрелки подвешивались на тонкой платиновой проволоке, пропущенной через их центры. Над ними прикреплялся небольшой диск — одна сторона белая, другая черная. Когда сигналы не поступали, диск располагался к наблюдателю ребром, а во время работы аппарата поворачивался к наблюдателю той или иной стороной в зависимости от направления электрического тока.
Впервые в истории телеграфии (за­долго до С. Морзе) П. Л. Шиллинг нашел способ выражать передаваемые буквы и цифры комбинациями двух знаков. Именно придуманный им телеграфный код — «азбука Шиллинга» — позволил ограничить число линейных проводов всего двумя! Созданный для однострелочного телеграфа так называемый неравномерный код состоял из сочетаний разного числа (от одного до пяти) последовательных сигналов, посылаемых током разного направления. Например, обозначением буквы «А» — было «белое», «черное», буквы «Е» — «белое», буквы «Т» — «черное» и так далее. В знаменитой азбуке Морзе, появившейся в 1838 году, позаимствованы не только идея Павла Львовича, но и обозначения многих букв, использовавшихся в его «неравномерном коде» («А» — «точка», «тире», «Е» — «точка», «Т» — «тире»…).
Поскольку графическую запись комбинаций сигналов придумали позже (сам Шиллинг начал работу над этим, но не успел ее завершить), «неравномерный код» представлялся трудным для запоминания. Чтобы облегчить задачу телеграфистам, Шиллинг к началу 1830-х годов изобрел шестистрелочный (шес­тимультипликаторный) телеграф, в котором буквы русского алфавита обозначались пространственно-комбинационным способом передачи сигналов, а именно: одновременным отклонением одной или двух стрелок из шес­ти, а цифры — отклонением трех стрелок из шес­ти. Передатчик имел восемь пар белых и черных клавиш, шестью парами из которых осуществлялась собственно передача сигнала. При нажатии одной или нескольких основных клавиш соответствующие диски на приемном аппарате поворачивались (в зависимости от цвета клавиш) к наблюдателю черной или белой стороной. Предусматривался так называемый вызывной мультипликатор — рычаг с молоточком, который ударял по сигнальному звонку на приемном пункте.
Первую публичную демонстрацию шестистрелочного телеграфа П. Л. Шиллинг организовал 21 октября 1832 года у себя на квартире на Царицыном лугу в Петербурге (ныне — Марсово поле, 7).
В 1835-м он выступил на съезде естествоиспытателей в Бонне с докладом
и показом своего детища, специально по этому случаю разработав для Германии (поскольку в латинском алфавите букв меньше, чем в русском) пятимультипликаторный телеграф.
Вскоре на Шиллинга из-за рубежа посыпались многочисленные просьбы продать права на использование его изобретения6. Но Павел Львович стремился внедрить электромагнитный телеграф прежде всего в России, прекрасно осознавая потребности страны в средствах связи. Благодаря его настойчивости в 1836 году первая телеграфная линия соединила Зимний дворец и Министерство путей сообщения, вторая линия — крайние помещения Адмиралтейства. В 1837 году специальная правительственная комиссия рассмотрела предложенный Шиллингом проект устройства телеграфного сообщения между Петергофом и Кронштадтом. Он намеревался большую часть линии проложить по суше голыми проводами на столбах вдоль Петергофской дороги. Члены комиссии посчитали это нецелесообразным и утвердили вариант прокладки подводного кабеля через Финский залив общей протяженностью около 13 километ­ров (изобретенный Шиллингом же способ изоляции проводов тому весьма способствовал). В мае 1837 года Павел Львович получил разрешение на производство работ за счет казны, однако осуществить строительство ему помешала смерть.

А. С. Попов и начало истории радио

В конце XIX века человечество уже научилось передавать по проводам сигналы и живую речь благодаря изобретению электромагнитного телеграфа и телефона. Однако выдвинутая выдающимся русским физиком-изобретателем Александром Степановичем Поповым (1859-1906) идея создания приборов для передачи сообщений на большие расстояния без проводов с помощью электромагнитных волн даже крупнейшим ученым того времени представлялась несбыточной мечтой.
В отличие от большинства физиков, отрицавших теорию Д. К. Максвелла об «одноприродности» световых и электромагнитных явлений, А. С. Попов не только излагал положения этой теории на своих лекциях в Минном офицерском классе в Кронштадте, но уже в 1880-х годах искал пути ее экспериментального подтверждения и широкого практического применения. Немецкому физику Генриху Герцу в 1886 году удалось сконструировать источник длинных электромагнитных волн («электрических лучей») — «вибратор». Для их обнаружения Герц изоб­рел еще один прибор — «резонатор», между двумя металлическими шариками которого, укрепленными на концах проволоки, согнутой по кругу, в ответ на каждую искру в вибраторе проскакивала крошечная искорка. В течение трех лет (1886-1889) Герц с помощью этих приборов доказал правильность математической теории Максвелла. Электромагнитные волны вели себя подобно световым лучам — распространялись во все стороны со скоростью света, отражались и преломлялись, однако, в отличие от последних, обладали способностью проникать сквозь любые препятствия.
Генрих Герц прекрасно понимал теоретичес­кое значение своих открытий, но не думал о практическом использовании электромагнитных волн, в существование которых до его экспериментов вообще мало кто верил. Более того, когда в 1889 году один инженер обратился к нему с вопросом, можно ли применить элект­ромагнитные волны для телефонирования на расстояние, ученый ответил отрицательно7.
А вот преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов думал иначе и одну из своих лекций закончил словами: «Если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применять к передаче сигналов на расстояние»8. Именно этому Попов отдал семнадцать лет напряженного творческого труда.
Наибольшую сложность представляло изобретение достаточно чувствительного приемника электромагнитных волн. Для решения проблемы А. С. Попов обратился к опытам француза Эдуарда Бранли и англичанина Оливера Лоджа. В 1891 году Бранли обнаружил, что под влиянием электрических разрядов металлические опилки резко меняют свое сопротивление и начинают проводить ток. Он сконструировал индикатор электромагнитных волн, назвав его «радиокондуктором». В том же году Лодж разработал свой обнаружитель электромагнитных волн, получивший название «когерер», что по-английски означает «сцепляющий». Однако радиокондуктор Бранли и когерер Лоджа могли принять только одну волну и совершенно не реагировали на следующие, пока порошок в них не встряхивался с целью восстановления его чувствительности. Бранли делал это рукой, а Лодж — с помощью часового механизма. Можно себе представить «эффективность» того и другого метода.

Для получения полной версии статьи обратитесь в редакцию