Первый практический шаг в эпоху информационных технологий: 125-летие изобретения радио А.С. Поповым

Первый практический шаг в эпоху информационных технологий: 125-летие изобретения радио А.С. Поповым

7 мая 1895 года Александр Степанович Попов продемонстрировал членам Русского физико-химического общества работу первой в мире системы беспроводного телеграфирования.

06.05.2020 626

День радио впервые отмечался в нашей стране 7 мая 1945 года, в преддверии Дня Победы. Празднование прошло в Государственном академическом Большом театре СССР. Это было событие государственного масштаба, реализованное во исполнение Постановления Совета Народных Комиссаров Союза ССР 2 мая 1945, № 939 «Об ознаменовании 50-летия со дня изобретения радио А.С. Поповым».

«Учитывая важнейшую роль радио в культурной и политической жизни населения и для обороны страны, в целях популяризации достижений отечественной науки и техники в области радио и поощрения радиолюбительства среди широких слоев населения, установить 7 мая ежегодный День радио».

Из Постановления Совета Народных Комиссаров Союза ССР от 2 мая 1945 г. № 939 «Об ознаменовании 50-летия со дня изобретения радио А.С. Поповым»

Передача сигналов на дальние расстояния была мечтой человечества с незапамятных времен. Изобретение и развитие радио сделались возможными только благодаря тому перевороту в представлениях об электрических явлениях, который связан с именами Майкла Фарадея, Джеймса Клерка Максвелла и Генриха Герца.

Задачи разработки устройств для построения аппаратуры электросвязи стали особенно актуальными после публикации в 1887 – 1888 годах работ Г. Герца, в которых он доказал возможность генерирования электромагнитных волн и их регистрации (эти волны Александр Степанович Попов в своих лекциях называл лучами электрической силы). Соображения по практическому использованию электромагнитных волн высказывали российские ученые Орест Данилович Хвольсон (в 1890 году), А.С. Попов (1891 г.), а также их иностранные коллеги – Уильям Крукс (Англия, 1892 г.) и Никола Тесла (США, 1892 г.).

Проблема построения такой аппаратуры состояла в том, чтобы найти техническое решение, позволяющее перейти от простой индикации наличия электромагнитного излучения к приему и правильному декодированию сообщения, передаваемого кодовой комбинацией коротких и длинных сигналов – элементов телеграфного кода (точек и тире, используемых в азбуке Морзе).

Задачу построения первого в мире приемника сообщений, передаваемых с помощью электромагнитных волн, решил преподаватель физики Минного офицерского класса Александр Степанович Попов (1859 – 1906). 7 мая 1895 года он продемонстрировал перед членами Русского физико-химического общества (РФХО) работу первой в мире системы беспроводного телеграфирования.

Каким же образом А.С. Попов решил эту задачу?

В процессе исследования возможных вариантов построения приемника сигналов, передаваемых с помощью электромагнитных волн, А.С. Попов в 1894 – 1895 гг. провел испытания различных материалов. Его целью стало исследование воздействия электромагнитных волн на проводящие вещества с зернистой структурой, вызывающего резкое изменение их электрического сопротивления. Это явление было открыто в 1890 году французским физиком Эдуардом Бранли. В 1894 году английский физик Оливер Джозеф Лодж разработал индикатор электромагнитного излучения – когерер, который был создан на основе «радиокондуктора» Э. Бранли. Этот прибор стал одной из предпосылок изобретения радио А.С. Поповым.

В приемнике А.С. Попова осуществлялось автоматическое восстановление чувствительного элемента приемника (когерера) сразу после приема очередной посылки электромагнитного излучения, что обеспечивало прием информации без искажений.

Кроме того, к концу июля 1895 г. А.С. Поповым и его ассистентом Петром Николаевичем Рыбкиным на основе когерерного приемника был создан первый радиометеорологический прибор − «грозоотметчик», положивший начало радиометеорологии.

Публикация статьи А.С. Попова в первом номере «Журнала Русского физико-химического общества» в начале 1896 года с подробным описанием хода создания системы в целом и схемы приемника, стала подарком ученого всему миру. Публикация рефератов статьи в иностранных журналах способствовала возрастанию интереса к этому направлению научных исследований.

Одним из первых в мире вузов, в стенах которого наблюдали работу системы радиосвязи, был Электротехнический институт. 2 апреля 1896 года преподаватель физики Владимир Владимирович Скобельцын после очередного заседания РФХО демонстрировал изобретенную А.С. Поповым систему беспроводной связи с когерерным приемником. С помощью этой аппаратуры 24 марта 1896 года была осуществлена передача сообщения – слов «Heinrich Hertz» на расстояние 250 метров между зданиями Петербургского университета. В Почтово-телеграфном журнале была опубликована статья В.В. Скобельцына об этой демонстрации.

В ЭТИ 30 октября 1897 г. А.С. Попов прочитал доклад на тему «Телеграфирование без проводов», тщательнейшим образом проанализировав в своем выступлении физические процессы, лежащие в основе работы когерера, описав этапы создания аппаратуры.

В 1917 году продолжатель дела А.С. Попова, выпускник и преподаватель ЭТИ, создатель научно-инженерной школы радиотехники профессор Имант Георгиевич Фрейман (1890 – 1929) определил радиотехнику, как «совокупность технических приемов, которые позволяют передавать электрическую энергию без помощи соединительного провода между источником и потребителем и использовать такую беспроводно передаваемую электрическую энергию».

Путь от беспроводной телеграфии к радиотехнике был практически преодолен за 15 – 20 лет. Радио стимулировало появление новых научных направлений, связанных с расширением круга задач, решаемых с помощью радиотехнических средств, созданием новой элементной базы.

Система А.С. Попова содержала все существенные элементы, которые присущи современному понятию «радиолиния передачи сигналов» в самом широком смысле этого слова, используемая либо в полном ее виде – «источник информации – канал – приемник информации», либо в форме ее отдельных частей (радиовещание, радиолокация, радиоастрономия и т.д.).

Развитие радиотехники стимулировало развитие элементной базы, необходимой для практической реализации ее составных частей: электровакуумной техники, твердотельной электроники. Эти и впоследствии появившиеся новые направления, связанные с практическим использованием электромагнитных волн (в отдельных случаях в сочетании с электроакустикой и электрооптикой), привели к появлению радиоэлектроники.

В наши дни факультет радиотехники и телекоммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» развивает традиции радиотехнического образования и науки, заложенные А.С. Поповым. Космическая и наземная локация, персональный телекоммуникационный сервис, системы компьютерного сбора и обработки информации, средства мобильной связи, компьютерное проектирование радиоэлектронных средств, аналоговая и цифровая микросхемотехника – в этих и многих других отраслях радио работают выпускники ЛЭТИ, одни из лучших в стране.

«Сегодня радиоэлектроника и телекоммуникация входят в число приоритетных научно-образовательных направлений ЛЭТИ. За последние годы учеными ФРТ в кооперации со специалистами факультета электроники и факультета компьютерных технологий и информатики получены значимые результаты в таких областях как навигация, локация, формирование, излучение, прием и обработка сигналов, телекоммуникационные сети, беспроводные, мобильные сети и системы, информационная безопасность, цифровое телевидение и другие».

Декан факультета радиотехники и телекоммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Николаевич Малышев

Коллектив, объединяющий кафедру теоретических основ радиотехники и НИИ радиотехники и телекоммуникаций, осуществляет разработку, проектирование и мелкосерийное производство антенных систем различных частотных диапазонов, обладающих уникальными характеристиками и оригинальным дизайном. Значительный объем работ выполняется в целях укрепления обороноспособности страны.

В августе 2019 года СПбГЭТУ «ЛЭТИ» вошел в число петербургских вузов, подписавших Меморандум о создании научно-образовательного центра мирового уровня в области сетей 5G и перспективных сетей 2030. Университет предложил проекты по большинству разделов деятельности НОЦ, в свою исследовательскую повестку включил соответствующие разделы, подготовил планы по развитию приборной базы. Направление «Передовые беспроводные технологии» определено как одно из пяти приоритетных R&D направлений в университете.

Университет бережно хранит память об Александре Степановиче Попове, изобретателе радио и первого в мире детекторного приемника, профессоре и первом выборном директоре первого в Европе вуза, специализированного в области электротехники – Электротехнического института императора Александра III. В Мемориальном музее-лаборатории А.С. Попова, открытом 27 июня 1948 года, представлены экспонаты и информационные материалы, которые знакомят посетителей с историей изобретения радио и начального периода ее развития, жизнью и деятельностью Попова. Здесь можно узнать историю изобретения Поповым его первого когерерного приемника, и удивиться тому, какие габаритные приборы были необходимы на начальном этапе развития информационных технологий, чтобы передать и принять только 1 бит информации.

В Мемориальном музее А.С. Попова проводятся научные конференции, заседания, посвященные вопросам истории науки и техники, памятным датам. При музее работает коллективная коротковолновая радиолюбительская станция с позывным RK1B, которая в 2020 году отмечает 25-летие.

Наши современники справедливо именуют русского ученого Александра Степановича Попова основоположником радио. Им он является для нас сегодня, им он останется и в сознании грядущих поколений.