Текст книги "Незримые пути"

Автор книги: Владимир Немцов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 17 страниц)

Глава шестая
«СЕРЕБРЯНОЕ БЛЮДЕЧКО»

Еще в старинных русских сказках говорилось о серебряном блюдечке и золотом яблочке. Посмотришь на блюдечко – и видишь, что делается вдали. Это была мечта народа.

Теперь мечта стала действительностью. Каждый вечер миллионы зрителей усаживаются возле телевизоров. Поворачивают ручки настройки – и на молочно-белых экранах, как в кино, возникают движущиеся изображения.

Мы узнаем знакомых по портретам артистов, видим музыкантов, танцоров. Телевизор показывает нам спектакли, кинокартины, футбольные состязания.

Из громкоговорителя доносятся человеческая речь, музыка, голос певца. Далеко сказочному серебряному блюдечку до современного телевизора!

За годы пятилеток многое сделали советские радиоинженеры, чтобы добиться настоящего телевидения. И у нас изображение более чёткое, чем во многих странах.

Но таким оно стало не сразу.

Лет двадцать назад радиолюбители, в том числе и автор этой книги, строили совсем иные приемники изображений. Гудел мотор. Вертелся большой алюминиевый диск с крохотными квадратными отверстиями. За диском мигала неоновая лампочка. Экран был малюсенький, не больше спичечной коробки. На оранжево-красном фоне мелькало изображение. Лицо знакомого артиста было исчерчено темными полосами, узнать его почти невозможно.

Да это и понятно. Представь, что тебе дали тысячу двести маленьких светлых и темных кубиков и предложили сложить из них картину. Скажем, изобразить мозаикой человеческое лицо. Даже опытный художник оказался бы в большом затруднении: очень уж мало кубиков для изображения лица человека. Как будет выглядеть глаз, если его составить всего лишь из трех– четырех кубиков? Ни ресниц, ни зрачка.

Но любители телевидения восполняли недостающие детали воображением и даже были довольны: как-никак, а кое-что они видели на далеком расстоянии. Сейчас другое дело. На экране сегодняшнего советского телевизора изображение составляется не из тысячи двухсот точек– кубиков, а примерно из полумиллиона. Оно стало четким и ясным. Видны и зрачки и ресницы. Однако четкие телепередачи пока принимаются регулярно не далее двухсот километров. За тысячу километров их не примешь.

"Но почему же нельзя передавать изображение на далекие расстояния с хорошей четкостью? Неужели инженеры не додумались до этого?" – спросишь ты.

Претензии основательны, а задача сложная. Наверно, ее решат не сразу, может быть, даже с участием молодых радистов, которые пока еще не поступали в институт.

Да, пройдут годы, прежде чем, например, зимовщики Новой Земли смогут видеть Москву на экране телевизора.

Не правда ли, обидно? Кому-кому, а людям, которые живут вдали от сердца нашей Родины, от Москвы, особенно необходимо телевидение.

Надо сделать так, чтобы во всех уголках страны можно было не только слышать, но и видеть московские передачи.

Кто знает, не ты ли займешься этим делом, когда станешь инженером лаборатории телевидения.

Итак, перед тобой поставлена задача – добиться во что бы то ни стало тысячекилометровой дальности приема Московского телевизионного центра.

Ты, конечно, понимаешь, что эта работа под силу только мощному научно-исследовательскому коллективу. Больше того – один научный институт, без помощи других институтов, связанных между собой общей задачей, не возьмется за это трудное дело.

Ты как сотрудник одной из лабораторий должен представить себе задачу в комплексе и хорошо знать исходные данные твоего возможного проекта. В самом деле, почему же нельзя примирить две задачи: получение высокой четкости и большой дальности? В чем кроются, основные противоречия?

Электронный карандаш

Мы в телевизионной студии. Яркий, ослепительный свет. Он льется с потолка, где висят сотни мощных ламп. На треножниках движутся прожекторы. Осветители направляют их на артиста.

Идет передача. Оператор смотрит в окошко телекамеры. Изображение в фокусе. Видно ярко и четко.

Каково же устройство камеры? Основа ее – передающая трубка, или, как ее называют, иконоскоп. Это стеклянная колба с длинным горлышком. В ней ты можешь видеть слюдяную пластинку. На пластинке – миллионы фотоэлементов. Да, это не ошибка. Они все здесь уместились, так как очень малы. Каждый фотоэлемент представляет собой зернышко серебра, обработанного цезием – металлом, чувствительным к свету.

Эти фотоэлементы на слюдяной пластинке составляют мозаику. Она так и называется – "мозаика".

На передней стенке телекамеры есть объектив, похожий на объектив фотографического аппарата. Через него изображение ярко освещенного артиста переносится на мозаику из фотоэлементов, как на матовое стекло фотоаппарата. А так как фотоэлементов на мозаичной пластинке миллионы, то изображение здесь разбивается на миллионы точек.

Что же получается дальше? Малютки фотоэлементы, на которые попал свет, заряжаются положительным электричеством. Чем сильнее луч света, тем больше заряд. На всяком изображении есть более и менее светлые места. Значит, и электрические заряды в фотоэлементах окажутся неодинаковыми: в одних они будут больше, в других меньше. В некоторых фотоэлементах заряды совсем не появятся, потому что на них приходятся темные места изображения.

Таким образом, обычное видимое изображение на нашей мозаике превратилось в электрические заряды. Теперь их можно передавать дальше.

В противоположном, узком конце иконоскопа помещается трубочка – катод. Она накаливается электрическим током, и из нее вылетает множество невидимых отрицательных электрических частиц – электронов. Специальные устройства заставляют электроны собираться в очень тонкий луч. Движением этого луча управляют: его заставляют бегать по рядам фотоэлементов, или, как их называют, по строчкам, по мозаике. Электронный луч как бы штрихует поверхность мозаики невидимым карандашом. Добежит до края, возвращается обратно и снова чертит строчку.

На пути его попадаются освещенные фотоэлементы. Ты помнишь, что у них положительный заряд. Электронный луч их разряжает. В трубке иконоскопа появляются разрядные электрические токи. Путь для них уже приготовлен – в усилитель. Двадцать пять раз за одну секунду обегает электронный луч мозаику. За это время он успевает двадцать пять раз ощупать фотоэлемент на строчке, а строчек этих немало – шестьсот двадцать пять.

Лучу надо торопиться. Ведь пока он проверяет нижние строчки, на верхних могут появиться новые заряды. Так оно и бывает. Если крошечный элемент все время освещен, то после прохождения луча он опять заряжается.

Но артист перед камерой непрерывно двигается, и поэтому освещаются то одни, то другие точки мозаики. Вот артист прищурился, и сразу тысячи фотоэлементов мозаики зарядились – на них упал свет: веки закрыли темный зрачок глаз. Артист своей мимикой управляет токами в иконоскопе.

Ты уже понял, что изображение артиста передается не сразу, а отдельными точками, притом по порядку, по строчкам – следом за бегущим лучом, который заставляет фотоэлементы посылать сигналы – разрядные токи.

Эти сигналы еще совсем слабенькие. Но вот они попадают в радиолампы усилителей и становятся сильнее. Усиленные сигналы подаются по кабелю на радиостанцию, а оттуда летят в пространство. Одновременно, но уже на другой радиоволне передается звук.

На крышах домов стоят антенны, похожие на букву "Т". От антенны внутрь дома, к телевизору, тянется тонкий специальный кабель. Его называют высокочастотным.

Антенна ловит сигналы телевизионной передачи; по кабелю они устремляются в телевизор.

Телевизор – аппарат сложный; он гораздо сложнее обычного радиоприемника. В телевизоре около двух десятков радиоламп, а иногда и того больше. Кроме ламп, в нем еще есть трубка, похожая на знакомый уже тебе иконоскоп. В узком конце ее помещается катод. Внутренняя поверхность дна колбы покрыта специальным составом.

Дно колбы – это прозрачный экран телевизора.

Вот оно, серебряное блюдечко из старинной сказки! Пройдя через несколько ламп, принятые телевизором сигналы попадают в приемную трубку. Из ее катода, как в иконоскопе, вылетает поток электронов, собранных в тонкий луч. Сигналы управляют лучом: они заставляют его бегать солнечным зайчиком по экрану трубки с точно такой же скоростью, как в иконоскопе. Дошел луч до конца строчки и по сигналу телевизора сейчас же переходит на другую. Прошел весь экран – снова по сигналу бежит в левый верхний угол и начинает все сначала.

Но что же происходит на приемном экране?

Есть такие химические составы, которые светятся. Ты видел их, например, на циферблатах часов. Есть и такие химические соединения, которые можно заставить светиться от электронного луча. Вот таким составом и покрыт экран телевизора.

Электронный зайчик, бегая по экрану, как бы вырисовывает на нем светящиеся рисунки.

Тут надо оговориться. Ведь экран светится только под действием электронов.

Значит, мы должны видеть не рисунок, а бегущую точку. Пробежал зайчик – и нет его: это не карандаш, оставляющий за собой линию.

Рассуждение как будто бы правильное, если позабыть об особенностях глаза.

Представь себе тлеющую лучинку в темноте. Она кажется светящейся точкой. Но ты взял лучинку, резко взмахнул рукой, и точка превратилась в линию. Это явление называется инерцией зрения.

Так и луч на экране телевизора тянет за собой тонкую, прерывистую линию.

Почему прерывистую? Вспомни о нашей мозаике. Не везде она светлая – попадаются темные места, значит, и на экране останется темный участок строки.

Не только благодаря инерции нашего зрения мы видим бегущую точку как линию.

Состав, покрывающий экран телевизора, подобран так, чтобы он светился некоторое мгновение после пробега электронов.

Видел ли ты, как в темном ночном небе оставляет за собой искрящийся след пороховая ракета?

Для того чтобы разобраться как следует в нашем основном вопросе дальности телевидения, необходимо отметить, что изображение передается последовательно, начиная с первой точки в левом верхнем углу. Также запомни, что точек этих примерно полмиллиона.

Опять ультракороткие волны

Нам от них никуда не уйти. Вспомни, сколько неприятностей доставляли они исследователям при самом первом знакомстве. Проходили годы, сменялись поколения радистов, и вот мы вновь встречаемся с ультракороткими волнами, но уже в телевидении.

Несмотря на то что об этих волнах написано много книг, выведены формулы распространения, изучены и исследованы эти волны, как говорится, вдоль и поперек, все же нет-нет, а случаются чудеса. Так, например, известны случаи рекордного приема ультракороткой волны за тысячи километров от передатчика.

Ты уже знаешь, что волны эти плохо огибают препятствия – холмы, здания, – сильно поглощаются лесными массивами… Короче говоря, ничего хорошего в смысле распространения о них сказать нельзя.

Так почему же, зная это, инженеры выбрали для телевидения ультракороткие волны? Теперь понятно, чем объясняется маленькая дальность телевидения.

Если ты станешь молодым радиоспециалистом и тебе поручат проектирование телевизионных установок повышенной дальности, возьмешь да и откажешься от ультракоротких волн. В самом деле, какая уж тут дальность, если для УКВ требуется прямая видимость!

Нет, нельзя отказаться от этих недальнобойных волн. Правда, можно взять волны еще более короткие, вплоть до сантиметровых, но в этом случае дальность будет гораздо меньше. Почему телевидение высокой четкости нельзя передавать на длинных волнах или, например, на коротких, перекрывающих огромные расстояния?

Вспомни о том, что изображение составляется из множества точек. Передавать эти полмиллиона точек надо быстро, иначе не выйдет ясного изображения. Получаются очень частые колебания сигналов. А такие частые колебания можно перенести в пространство только на ультракоротких волнах.

Кроме того, даже если бы, вопреки законам радиотехники, нам и удалось использовать более длинные волны, то пришлось бы закрыть все радиовещание на этих волнах: огромный участок диапазона был бы занят телевидением. Оно требует широкой полосы, а ее можно найти только на ультракоротких волнах. Вот уж, действительно, никуда от них не денешься!

Но как же все-таки решить задачу? Как дальновидение сделать по-настоящему дальним?

Попробуем в несколько раз увеличить мощность телецентра. Дальность немного повысится. Но разве это выход? Стоит ли из-за лишнего десятка километров так расходовать энергию? Техническая задача должна решаться не только целесообразно, но, если хочешь, даже изящно. Есть у инженеров такое понятие-"изящное решение".

Может быть, обратиться к телевизору? Нельзя ли в несколько раз увеличить чувствительность его приемника?

Мысль разумная, но осуществить ее не просто. Во– первых, надо ставить лишние лампы, а их и так достаточно; во-вторых, при большом усилении приемник будет работать неустойчиво. Но, главное, при высокой чувствительности сильно скажутся помехи.

Даже сейчас некоторые москвичи, ленинградцы, киевляне страдают от них. По экрану бродят какие-то волны, бегают светлые искорки или вдруг неожиданно появляется дрожащая сетка,, и зритель вынужден смотреть сквозь нее.

Любители, живущие за сто – двести километров от телецентра, строят высоко поднятые антенны с рефлекторами, ставят дополнительные усилители и принимают телепередачи. Но остро направленные антенны и усилители, как правило, сужают полосу частот, передаваемую телецентрами. Значит, далеко не все полмиллиона' точек пройдут сквозь эти устройства. Исчезают полутона и детали картинки.

Нет, для хорошего приема подобный способ не годится. В результате выходит, что дальность телевидения нельзя практически увеличить ни повышением мощности передатчика, ни переделкой приемника.

Надо выбирать другой путь.

Вся беда заключается в том, что мы не в силах переделать природу ультракоротких волн. Что бы им, по примеру длинных волн, спокойно огибать земную поверхность!

УКВ упрямы: дойдут до горизонта и сразу покидают Землю, стремясь умчаться в мировое пространство.

А может быть, отодвинуть горизонт? Человек научился это делать с незапамятных времен. Влезет на какую– нибудь высоту-и сразу горизонт удаляется. Как говорится, "с горы виднее".

Можно ли видеть Москву в Новосибирске?

Учитывая особенности распространения УКВ, инженеры подняли антенну Московского телецентра на Шуховскую башню высотой в сто пятьдесят метров.

Есть прямая зависимость между высотой антенны и дальностью телевидения.

Скоро будет построена пятисотметровая башня. Дальность увеличится, но за тысячи километров Москву все равно не увидишь.

Тогда попробуем поднять передатчик на самолете примерно километров на пять.

Опять мало.

А если разработать следующую систему: предпо ложим, что перед тобой поставлена конкретная задача – добиться приема московского телевидения в Новосибирске.

Почему бы не создать специальную телевизионную линию на самолетах? В нескольких местах трассы Москва – Новосибирск в часы телепередач будут подниматься самолеты с радиостанциями. Через них от одного самолета к другому побегут сигналы телевидения. Это будет система ретрансляции. При ней по всей трассе и даже в сотнях километров от нее можно будет принимать Москву (если, конечно, позволит мощность самолетных передатчиков и высота полета не окажется слишком малой).

Эта система уже применялась не раз.

Но неужели ради телевидения каждый вечер должны кружиться мощные транспортные самолеты, сжигая тонны горючего?

Ветер, дождь, мороз, а летчики все равно кружатся, как на карусели. Нельзя ли цепочку из радиостанций организовать на земле?

Разберем и этот вопрос.

Я уже рассказывал о линии связи релейного типа (помнишь мачты с рефлекторами?).

Такая радиолиния работает автоматически и по своим техническим данным вполне пригодна для передачи телевидения.

Если бы мы решили строить эту линию на дециметровых или сантиметровых волнах, то пришлось бы ставить высокие металлические мачты примерно через каждые пятьдесят километров. Подсчитай-ка, сколько будет стоить подобное сооружение для передачи телевидения из Москвы в Новосибирск.

Кстати говоря, если не строить возле линии небольших телецентров, то Москву будут видеть только телезрители Новосибирска и ближайших к нему районов (вполне понятно, что там должен работать свой телецентр).

Как видишь, система с самолетной цепочкой более выгодна. "Летающие телецентры" могут быть значительно меньшей мощности, чем наземные.

А если обойтись кабельной линией? Для нее нужен специальный высокочастотный кабель. Ну что ж, протянуть такую линию куда легче, чем строить множество специальных мачт с рефлекторами. Оказывается, кабельная линия будет стоить еще дороже. На ее пути должны стоять подстанции с промежуточными усилителями. Кроме того, прокладка телевизионного кабеля – дело весьма трудоемкое.

Мы рассмотрели три способа повышения дальности телевидения, причем только первый из них – самолетная цепочка – позволяет обслуживать достаточно большую площадь.

Ведь вдоль всей трассы протянется полоса шириной примерно километров триста, где новые телезрители смогут принимать Москву.

Надо отметить, что все три системы предусматривают обмен программами между городами, где будут построены телецентры. Москвичам тоже интересно увидеть на своих экранах передачу, скажем, из Новосибирска.

Так что же делать с нашим проектом? Можем ли мы придумать какой-нибудь новый способ, найти остроумное решение, чтобы повысить дальность телевидения?

Все дело в высоте подъема передатчика – это нам уже известно. А если так, то нельзя ли вместо цепочки самолетов обойтись одним, чтобы передавать по большому радиусу, например в тысячу километров?

Теоретически это вполне возможно. Поднимем самолет с телепередатчиком на высоту в несколько десятков километров. С этой высоты он будет приниматься почти всюду в Европейской части страны.

К сожалению, не летают самолеты на такой высоте.

А стратостат? Мировой рекорд, поставленный советскими учеными, – двадцать два километра. Но стратостат вряд ли можно использовать для нашей цели: он подчиняется не только пилоту, но и капризам воздушных течений. К тому же нельзя подвергать людей ежедневному риску ради телевизионных передач.

Впрочем, передатчик можно поднимать и без людей. Вспомни о радиозонде. Этот маленький прибор летит вверх на десятки километров. Правда, там оболочка шара лопается, но кто нам мешает сделать ее металлической, растягивающейся?

Воздушные течения? Но мы можем управлять этим летающим устройством. Как?

Конечно, по радио.

Трудно сейчас сказать, какие из перечисленных проектов будут у нас осуществлены.

Одно несомненно: ученые и специалисты-техники найдут надежные способы передачи изображений не только на десятки, но и на сотни, на тысячи километров. И кто знает, не придется ли тебе строить что-либо подобное, когда ты вырастешь.

К тому времени телевидение станет еще совершеннее. Ты увидишь на большом экране цветные и стереоскопические изображения. Над этим успешно работают ученые нашей великой Родины.

Глава седьмая
ПОМЕЧТАЕМ НЕМНОГО

Уже давно мы научились управлять разными механизмами на расстоянии. Простейший пример – телефон. Ты снимаешь трубку, набираешь номер, и электрические сигналы бегут по проводам на автоматическую телефонную станцию.

Вращая диск на телефонном аппарате, ты вряд ли думаешь о телемеханике, а используется она во многих случаях: в диспетчерской службе на транспорте; в управлении электростанциями, где нет ни одного человека; или, например, на канале имени Москвы, где дежурный управляет насосными станциями ка расстоянии.

Но все это делается по проводам. Только за последнее время начинает внедряться радиотелемеханика, то есть управление на расстоянии без проводов.

Существуют самолеты, которые управляются по радио. Они летят без пилота, по приказу с земли, корабля или с другого самолета.

Посылая в разных комбинациях те или иные сигналы, можно заставить самолет выполнять любую команду.

Радиоуправлением занимаются и юные техники.

По полу ползет какое-то странное сооружение на колесах, вроде автомобиля.

Мальчуган стоит у передатчика и с серьезным видом выстукивает ключом короткие и длинные сигналы.

Машина послушно поворачивается то вправо, то влево. Включаются фары. Она идет по кругу и даже выписывает восьмерки.

Я помню, как испытывался юными техниками радиоуправляемый корабль. Испытания были в настоящих условиях – не в ванне, не в бассейне, а на реке. Кончилось все это не совсем благополучно.

Недалеко от берега корабль прекрасно слушался команды, поворачивался вправо и влево, моргал единственным глазом прожектора, а потом в последний раз ехидно подмигнул, взял курс по течению реки и стал медленно удаляться.

Никакие команды: "Стой! Назад!" – уже не помогали, капризная игрушка вырвалась из сферы действия передатчика. Пока искали лодку, уже стало темнеть, и модель пропала.

Среди ребят ходила шуточная легенда, что вот уже много лет этот радиокорабль плавает "Летучим голландцем" по волнам Московского моря.

А как передать радиоэнергию, чтобы она могла на расстоянии двигать машины и самолеты, накаливать лампы?

Вспоминается один поучительный опыт, о котором я сейчас расскажу.