Текст книги "Волшебная лампа"

Автор книги: Юрий Костыков

СЕРДЦЕ ПРИЕМНИКА

Недоверчиво встретили мы появление первых радиоприемников. Какой-то странный ящичек, присоединенный к подвешенной проволоке и к земле, – и вдруг дает возможность слушать. Это казалось невероятным. Теперь нам трудно даже осознать то, что каких-нибудь двадцать лет назад нас поражало. Чтобы, услышать сигналы радиопередачи, надо было поддерживать полную тишину, а телефонную трубку плотно прижимать к уху. Кроме того, необходимо было долго искать на детекторном кристаллике непонятную «чувствительную точку». Когда приходили друзья и знакомые посмотреть и послушать чудесный ящичек, то чувствительная точка, как правило, не находилась. Это злило и выводило из себя. Да и чувствительность самой лучшей точки все же была низкой. Слушать с кристаллическим детектором можно было только свою местную радиостанцию да при благоприятных условиях близлежащую иногороднюю. Но, несмотря на все эти, с современной точки зрения, недостатки, первые радиоприемники казались нам чудесными аппаратами, которые могли соперничать со сказочным ковром-самолетом, по желанию переносящим его владельца в любое место.

Но в конце концов человек ко всему привыкает. Привыкли мы и к радиоприемникам, как привыкли к автомобилям или электрическому освещению. Постепенно новизна и поражающая таинственность радио исчезли. Мы стали им широко пользоваться, чтобы узнать последние новости, прослушать интересную лекцию или первоклассный концерт.

Но вот появилась приемная электронная лампа. Она до основания потрясла радиомир. Замечательные ее свойства обеспечили огромный прогресс радиотехники. Лампа быстро вытеснила капризный, неустойчивый и малочувствительный кристаллический детектор. Приемники с усилительными лампами позволили радиослушателю покинуть свой город и пуститься в заграничные странствования. Миллионы радиолюбителей от вечерней до утренней зари блуждали по таинственным дебрям эфира, разыскивая и вылавливая новые «неисследованные станции».

В телефоне и даже в громкоговорителе послышались неведомые и непонятные голоса, зазвучала экзотическая незнакомая музыка: заунывные напевы Алжира сменялись нежными песнями Неаполя, протяжные польские танго – вальсами Штрауса из Вены, пряная музыка Стамбула – торжественными произведениями северных композиторов.

Среди радиолюбителей считалось хорошим тоном проверять свои часы только по радиосигналам точного времени. Истый радиофан[3]3
  Радиофан – английское название ярого радиолюбителя, сокращенное радиофанатик.


[Закрыть] проверял время исключительно по мощным ударам Большого Бена – часам, находящимся на башне Вестминстерского аббатства в Лондоне.

В конце концов приелось и это. Дальний прием постепенно терял свой романтический ореол. Радиолюбитель покручивал ручки своего «ЭЧС» или «СИ» и, слушая какую-нибудь Прагу или Вену, редко задумывался над тем, что артистка, которую он слушает, сидя в Москве, находится в данный момент далеко от него, за тысячи километров, в столице Чехословакии или Австрии. Дальний прием имел, однако, и большие недостатки. Слушать можно было только по ночам (днем, в силу особых законов распространения средних волн, слышимость совершенно пропадала).

Прием неизменно сопровождался треском: атмосферными и многими другими помехами: на радиоприемник влияли и проходящий трамвай, и дальние грозовые разряды, и электромотор, работающий по соседству. И, наконец, принимать-то можно было не особенно отдаленные станции – Европу, в лучшем случае Северную Африку или Малую Азию. Поэтому радиослушатели вскоре охладели к дальнему приему. Им занимались лишь ярые энтузиасты.

Но вот появились новые типы электронных ламп.

Они дали возможность радиолюбителю овладеть короткими волнами, существенно отличающимися от волн средних и длинных.

Короткие волны заставили радиолюбителя снова испытать прелесть новизны. Они открыли перед ним буквально новый мир. Весь земной шар – Америка, Африка, Япония, Индия – стал доступным радиолюбителю. И не только ночью, не только зимой, как это было со средними волнами. Неопасны стали трамваи и состояние атмосферы. Днем громко, чисто, естественно зазвучали новые станции. Эфирный путешественник не мог предвидеть, какой сюрприз преподнесет сейчас приемник. Перестраиваясь с Рима на Лондон, можно было «по дороге» попасть на Яву или в Японию.

Все эти чудесные возможности обеспечила электронная лампа – сердце радиоприемника. Пока лампы холодны – приемник мертв. Но стоит щелкнуть выключателем, как лампы загорятся; их раскаленные катоды начнут извергать тучи электронов. Электроны помчатся по запутанному лабиринту «улиц» и «переулков» – проводам и деталям приемника. Но не везде для них открыта свободная дорога. На важных «перекрестках» стоят милиционеры-сетки и умело регулируют уличное движение. Они управляют вырвавшимися на свободу электронами: иногда ускоряют их бег, иногда замедляют его. Они заставляют электроны метаться из стороны в сторону, повторяя замысловатые узоры звуковых колебаний, которые где-то уловил микрофон.

И вдруг, словно в распахнутое весною окно, в комнату врывается шум эфира. Приемник ожил. Чудесная, серебристая, золотистая или траурно-черная лампочка оживила его. Она погнала по медным жилам приемника электронную кровь, и вот из громкоговорителя полились волшебные звуки, выхваченные из неведомых глубин эфира.

Как же осуществляется процесс приема?

ОДНО ИЗ ЧУДЕС

Пролетевшие мимо антенны радиоволны вызывают в ней появление некоторых электрических колебаний, некоторого переменного электрического напряжения. Это напряжение в большинстве случаев очень мало – около одной десятитысячной вольта – и изменяется с высокой частотой, соответствующей данной длине волны. На этих высокочастотных колебаниях как бы нарисованы звуковые колебания (рис. на стр. 44).

^{Процесс радиопередачи: 1 – микрофон превращает энергию звуков в электрические колебания звуковой частоты. 2 – ламповый генератор создает высокочастотные электрические колебания. 3 – антенна радиопередатчика излучает модулированные колебания, то есть колебания высокой частоты, на которые наложены звуковые колебания.}

^{Процесс радиоприема: 4 – антенна радиоприемника принимает колебания, отправленные передающей радиостанцией. 5 – детекторная лампа выделяет звуковые колебания из принятых колебаний высокой частоты. 6 – звуковые электрические колебания приводят в действие громкоговоритель.}

Чтобы эти звуковые колебания можно было услышать, их необходимо снять с колебаний высокой частоты, выделить и получить колебания электрического тока с низкой звуковой частотой. Этот процесс выделения, отсеивания колебаний низкой частоты от высокочастотных колебаний называется детектированием.

Продетектировать принятые сигналы можно или с помощью кристаллического детектора, или с помощью электронной лампы. Первый способ – капризный, неустойчивый и малочувствительный. Его можно применить только для детектирования мощных сигналов, полученных от близлежащей радиостанции.

Несравненно лучше работает в качестве детектора электронная лампа. Не нужно искать чувствительную точку. Лампа работает надежно и уверенно. А если в качестве детектора работает не диод, а какая-нибудь многоэлектродная лампа, то одновременно с детектированием она еще и усиливает принятые сигналы. Правда, если сигналы очень слабы, если принимается отдаленная станция, то и ламповый детектор начинает работать плохо. Но на выручку опять приходит электронная лампа. Прежде чем попасть на детектор, сигналы предварительно усиливаются в специальной лампе-усилителе высокой частоты.

На рисунке приведена схема распространенного приемника «СИ-235». Для большей ясности все мало существенные детали на ней не изображены, а показан лишь «скелет» приемника.

^{Схема радиоприемника «СИ-235».}

К зажимам А и 3 подводится принятый антенной высокочастотный сигнал. При приеме какой-либо дальней станции средней громкости напряжение принятого сигнала равняется примерно 0,0001 вольта. При таком слабом сигнале лампа, разумеется, не может детектировать. Поэтому принятые сигналы предварительно усиливаются первой лампой – усилителем высокой частоты. После усиления напряжение сигнала достигнет уже величины 0,02 вольта. Этого напряжения уже вполне достаточно, чтобы воздействовать на детекторную лампу. После второй лампы мы получим электрические колебания уже звуковой частоты напряжением около одного вольта. Если бы прием шел на телефонную трубку, то этого напряжения было бы достаточно. Но мы хотим слушать громко, на всю комнату. Поэтому, чтобы получить мощность, достаточную для работы громкоговорителя, в приемнике стоит еще одна – третья лампа – усилитель низкой, или звуковой, частоты. После усиления в этой третьей лампе напряжение сигнала получается уже около 20 вольт. Этого напряжения уже достаточно, чтобы принимаемая станция была слышна очень громко. А ведь принятый антенной сигнал настолько слаб, что не будь электронной лампы, то и обнаружить его мы не смогли бы.

PB-1

Над большим полем возвышаются гигантские мачты. Между ними находится главное здание станции. По сравнению с мачтами оно кажется совсем маленьким и приземистым. Неподалеку расположено еще несколько небольших зданий. От подвешенных на мачтах антенн спускаются провода, входящие в главное здание. Из этих антенн излучаются электромагнитные волны, несущие всему миру московские радиопередачи.

Вот перед нами два высоких глухих железных шкафа. Это сердце станции – основные, или, как говорят, задающие, генераторы. Один из них работает, другой стоит в резерве.

В каждом из этих генераторов имеется электронная лампа, создающая электрические колебания высокой частоты.

Частота этих колебаний для станции РВ-1 установлена в 174 тысячи периодов в секунду.

При обычных условиях частота колебаний, создаваемых лампой, может довольно сильно изменяться. Ведь на нее действует и непостоянная окружающая температура, и малейшие изменения тока, питающего лампу. Но частота колебаний обязана быть точной. Иначе станцию нельзя будет принимать. Отклонения от указанной частоты могут быть не больше 10 периодов в секунду в ту и другую стороны. Лампа такого постоянства частоты обеспечить не может.

Как же быть?

И тут пришло на помощь замечательное свойство кварца. Если из кварца выточить пластинку и включить ее в схему лампового генератора, то этот генератор будет давать строго определенную частоту, зависящую от размеров кварцевой пластинки.

Чтобы сделать частоту еще более постоянной, пластинку помещают в особый ящик – термостат, в котором автоматически поддерживается неизменная температура.

Так и сделано на радиостанции РВ-1.

В каждом железном шкафу, кроме термостата с кварцевой пластинкой и задающих генераторов, помещены еще три электронные лампы, усиливающие колебания, создаваемые задающим генератором.

Для сохранения постоянства генерируемой частоты необходимо еще тщательно охранять генератор от воздействия остальных частей передатчика.

Особенную опасность в этом отношении представляет четвертая лампа, или, как говорят, четвертый каскад передатчика.

Режим четвертого каскада все время меняется, потому что именно здесь, на этот каскад, поступают пришедшие по кабелю из Москвы и усиленные колебания – звуковой частоты и здесь же происходит их наложение на колебания высокой частоты.

Поэтому перед вторым и третьим каскадами передатчика, кроме задачи усиления создаваемых задающим генератором колебаний, стоит еще не менее важная задача – предохранение задающего генератора от воздействия четвертого каскада.

В результате наложения колебаний звуковой частоты на колебания высокой частоты величина последних начинает меняться в такт со звуковыми колебаниями. Происходит так называемая модуляция передатчика.

После усиления и модуляции в четвертом каскаде получается мощность 500 ватт. Такую мощность поглощает в среднем обычная домашняя электроплитка.

Эта, еще сравнительно небольшая мощность усиливается электронными лампами в последующих каскадах. Пятый каскад дает на выходе уже 5 киловатт, шестой – 50 и, наконец, седьмой дает колоссальную мощность – 500 киловатт. Эти 500 киловатт уходят в антенну и там излучаются в пространства. Седьмой – «мощный оконечный каскад» – состоит из семи отдельных самостоятельных передатчиков-блоков со своими лампами, выпрямителем, силовым оборудованием, электрическими машинами для накала и т. п. Работают одновременно шесть блоков выходного каскада, а седьмой стоит в запасе.

^{«Скелет» радиостанции РВ-1.}

По мере возрастания мощности в каскадах передатчика применяются все более и более мощные электронные лампы. Конечно, наибольшую мощность имеют лампы последнего выходного каскада. Только для накала этих ламп в шести блоках требуется свыше 200 киловатт электроэнергии. К анодам их подводится 1 800 киловатт. Выходной каскад в целом потребляет свыше 2 тысяч киловатт. 500 киловатт из них излучаются в эфир, а остальные 1 500 киловатт выделяются на анодах ламп в виде тепла. Эта огромная мощность, превратившись в тепло, мгновенно расплавила бы аноды и вывела из строя лампы, если бы лампы не охлаждались непрерывным током дистиллированный воды. Такое водяное охлаждение ламп начинается с пятого каскада.

Все управление станцией автоматизировано и сосредоточено на особом пульте управления. Это мозг всей радиостанции, подчиненный дежурному инженеру. Имеющиеся на пульте сигнальные лампы и измерительные приборы сообщают на своем условном языке о том, как работают и в каком состоянии находятся отдельные каскады и агрегаты передатчика. Автоматизация делает невозможными какие-либо ошибки у дежурного при пуске станции и создает полную безопасность для обслуживающего персонала. Если где-нибудь открыты дверцы к частям передатчика, опасным для жизни, то высокое напряжение автоматически выключается и не может быть включено.

Автоматизация станции осуществляет строжайший контроль за работой всех частей передатчика и поддерживает такой правильный режим их работы, которого человек обеспечить не в состоянии. Так автоматически поддерживается температура термостата с кварцем, накал ламп передатчика и т. п.

Раздается телефонный звонок. Москва сообщает, что через несколько минут начнется передача, и предлагает подготовить передатчик.

Дежурный инженер подходит к пульту. По станции разносится резкий гудок сирены. Он предупреждает всех работников станции, которые могут быть заняты каким-нибудь ремонтом или осмотром отдельных частей передатчика, что им необходимо прекратить работу.

Дежурный нажимает последовательна одну за другой ряд кнопок. Раздаются мягкие пощелкивания, по очереди загораются, гаснут или меняют цвет сигнальные лампочки. Стрелки антенных амперметров вздрагивают и отклоняются. Вот они уже показывают нормальную силу тока. Передатчик включен. Радиостанция РВ-1 вышла в эфир.

«ЦАРЮ ПЕТРУ ОТ КОЧУБЕЯ»

В поэме А. С. Пушкина «Полтава» есть такие строки:

 
…Кто при звездах и при луче
Так поздно едет на коне?
Чей это конь неутомимый
Бежит в степи необозримой?
Казак на север держит путь,
Казак не хочет отдохнуть
Ни в чистом поле, ни в дубраве,
Ни при опасной переправе…
 

Куда же так спешит и торопится казак? Оказывается, он везет

 
Донос на гетмана злодея
Царю Петру от Кочубея.
 

Но как бы казак ни торопился, как бы он ни спешил, доставка сообщения все равно займет много дней, а то и недель. Известно, например, что сообщение о восстании декабристов в Петербурге в 1825 году было получено в Америке только через два месяца, в середине февраля 1826 года.

Появление железных дорог и пароходов, конечно, ускорило доставку сообщений, но все же скорость эта не была достаточно существенной. Письмо из Москвы до Владивостока по железной дороге ползет, в лучшем случае, две недели. Но как же тогда московские газеты печатают сообщения о том, что случилось вчера на каких-нибудь островах Тихого океана или в Южной Америке?

Объяснение этому очень простое. Сообщения эти пересылаются с помощью электрических средств связи – телеграфа, телефона и радио. Они колоссально ускорили передачу различных сообщений, а применение усилительных электронных ламп позволило чрезвычайно удлинить линии связи.

Установленные через определенные промежутки проводной телефонной линии усилительные подстанции позволяют вести телефонные разговоры между людьми, разделенными многими тысячами километров. Кроме того, благодаря электронной лампе и ее следствию – технике высокой частоты, гораздо целесообразнее и лучше используются проволочные линии связи. Применяя радиометоды для телефонных связей по проводам, можно вместо обычного одного разговора по одной паре проводов специальной конструкции передавать до трехсот разговоров одновременно.

По проводам или по радио шлют свои сообщения о различных происшествиях на местах разбросанные по всему свету специальные представители нашей прессы – корреспонденты ТАСС – Телеграфного агентства Советского Союза. ТАСС пересылает полученные сообщения редакциям местных газет. Если для этой цели пользоваться проводным телеграфом или телефоном, то пришлось бы передавать отдельное сообщение каждой редакции или, в лучшем случае, группе редакций. Значительно лучше будет обстоять дело, если передачу сообщений производить по радио. Тогда один раз переданное сообщение может быть сразу принято и напечатано во всех областных и районных газетах. Так пресса всего Советского Союза с помощью радио получает самые свежие новости со всех концов земли.

НА ЗЕМЛЕ, В НЕБЕСАХ И НА МОРЕ

Когда мы разговариваем по междугороднему телефону с отдаленным пунктом или посылаем в отдаленный пункт телеграмму, нам обычно не известно, как произойдет разговор – по проводам или по радио. Бывает, что часть пути наш голос идет по проводам, затем излучается радиостанцией в эфир, пролетает тысячи километров без проводов, принимается приемной радиостанцией и опять бежит по проводам. Это позволяет линиям связи перепрыгивать через горные хребты, болота, моря и всюду, где нет возможности проложить провода. Но все же не в этих «прыжках» главное преимущество радио перед другими средствами связи. При прокладке проводной линии болото можно обойти, через море можно проложить подводный кабель. Можно как-нибудь перебраться и через горы. Превосходство радио заключается в том, что при радиосвязи переговаривающиеся радиостанции не привязаны к данному месту и могут работать «на ходу». Радио позволяет осуществлять связь между двигающимися корреспондентами. Это совершенно исключительное преимущество радио перед другими средствами связи дает возможность кораблям, плавающим в безбрежных просторах морей, в любую минуту связываться с берегом, а самолету, летящему в дальний путь, не терять связи со своим аэродромом.

Много событий, происшедших В течение последних 10–15 лет, взволновавших весь мир и вошедших навеки в историю человечества, было тесно связано с радио.

Вспомним некоторые из этих событии.

1933 год.

…30 сентября над Москвой поднялся стратостат «СССР». Во время полета он достиг небывалой высоты – 19 тысяч метров. На такую высоту не поднимался до этого еще ни один человек. Стратостат, оборудованный обычной самолетной радиостанцией, все время полета держал непрерывную связь с землей.

1934 год.

…13 февраля среди полярных льдов Чукотского моря потерпел аварию и погиб пароход «Челюскин». Пассажиры и команда сошли на лед и среди ледяных торосов разбили лагерь.

Не будь радио, челюскинцы погибли бы. Но радио связало с родиной заброшенную среди вечных льдов группу людей.

Все жители ледового лагеря были доставлены самолетами на твердую почву. В течение всего времени существования лагеря его связь с Большой землей работала безукоризненно и бесперебойно.

1937 год.

…21 мая советская полярная экспедиция высадилась на Северном полюсе. Там была организована дрейфующая научная станция, на которой осталась четверка героев: Папанин, Кренкель, Федоров и Ширшов.

На плавающей льдине они вели огромной ценности научную работу. Но ни одной минуты не чувствовали себя одинокими и покинутыми отважные люди. Радио непрерывно связывало их о родиной, с Москвой. Они были в курсе всех событий на Большой земле. Весь цивилизованный мир с неослабевающим интересом следил за их жизнью, за результатами их работы. И когда льдина, на которой стоял лагерь, начала разрушаться, они были сняты с нее без всякой сутолоки и спешки.

…18 июня, в 4 часа 05 минут, краснокрылый красавец-самолет поднялся со Щелковского аэродрома, под Москвой, и взял курс на север. В грандиозный беспосадочный перелет Москва – Северный полюс – Северная Америка отправились Чкалов, Байдуков и Беляков. Уже через час с небольшим правительственная комиссия по организации перелета получила первую радиограмму: «Слушайте меня на волне 54,92 метра. Передавайте мне на волне 53,24… Моторная часть работает хорошо. Наши лучшие пожелания. Байдуков».

С этого момента и до конца перелета радиосвязь не выпускала самолета «из виду». В радиоаппаратную Московского центрального телеграфа сходились десятки радиограмм – сообщений о движении легендарного корабля. Радио следило за метеорологическими условиями полета. Радио сообщало самолету погоду, а народам земного шара – радостные вести о ходе перелета.

Не успели еще Чкалов, Байдуков и Беляков возвратиться на родину, как еще одна героическая тройка – Громов, Юмашев и Данилин – на другом краснокрылом корабле также отправились через Северный полюс в Соединенные Штаты Америки. Этот перелет также окончился блестящей победой советской авиации. Славные сталинские соколы, пробыв в воздухе 62 часа 17 минут и пролетев 11 500 километров, установили сразу два мировых рекорда.

Радио опять оказалось на должной высоте и с честью выполняло возложенные на него задачи. Благодаря радио штаб перелета был постоянно осведомлен о местонахождении самолета и – что особенно важно – имел с ним прямую двухстороннюю связь на большом участке их грандиозного перелета.

На этих примерах мы наглядно убеждаемся, какую огромную роль играет радио в авиации, в Арктике, на море.

«Радио и авиация, – пишет Герой Советского Союза Байдуков, – в наши дни нераздельный комплекс. Радио не только излечило авиацию от глухоты – радио стала служить, как верный штурман, указывающий путь самолету, пересекающему тьму ночи, пелену облаков и страшную мглу все застилающих туманов, проводя пилота от одного аэродрома к другому».

Подчеркивая роль радио в Арктике, Герой Советского Союза Э. Г. Кренкель говорит: «Без преувеличения можно сказать: вдвое меньше погибло бы человеческих жизней в борьбе за освоение Крайнего севера, если бы радиосвязь существовала на заре арктических экспедиций. Огромная работа по освоению Северного морского пути немыслима без радиосвязи. Ведь только радио дает возможность осуществлять службу погоды, держать связь с пароходами и самолетами».