СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
Глава первая СЕГОДНЯШНИЕ РАДИОЛЮБИТЕЛИ
Кому из любознательных читателей попадет в руки эта книга? Может быть, кому-нибудь из десятиклассников— радиолюбителю с многолетним опытом? Ему, конечно, близки и понятны все эти довольно хлопотные, но увлекательные радиодела, о которых я сейчас рассказываю.
А может быть, эти страницы перелистывает совсем молодой читатель, еще не познавший той ни с чем не сравнимой творческой радости, которую испытывает человек, своими руками создавший приемник.
Сейчас, конечно, это не чудо. Мы привыкли к знакомому голосу радио. Мы его слышим каждый день из репродуктора, включенного в штепсельную розетку трансляции, или принимаем передачи на многоламповый приемник, купленный в магазине.
Но все же это не то! Даже простой детекторный приемник, который сделаешь сам, доставит куда больше радости, чем чужой, не тобой созданный многоламповый радиоаппарат.
Техническое любительство широко развито в нашей стране. И молодежь, и люди зрелого возраста занимаются фотографией, делают модели самолетов, паровых турбин, строят яхты и собирают мотоциклы. Но только радиолюбительство может по праву называться «народной лабораторией», так как оно стало массовым, приобрело огромное значение в жизни страны. Многие радиолюбители были радистами и вместе с другими товарищами по оружию защищали Родину от врага.
Почему радиолюбительство, а не фотография или еще какое-либо увлекательное занятие стало «народной лабораторией»?
Причин здесь много. Я не хочу обидеть фотолюбителей или, скажем, авиамоделистов. Но даже самый страстный поклонник цветной фотографии не может не согласиться, что его возможности все-таки ограниченны. Даже если он получит снимки в самых натуральных цветах — стереоскопические или какие угодно, — все-таки это статическое изображение на куске бумаги.
Ну, а радио?
Пусть не думает читатель, что автор старается как-то приукрасить занятие радиотехникой, доказать, что нет ничего более важного на свете, чем конструирование приемников.
Конечно, каждый человек должен быть влюбленным в свой труд. Он вправе считать, что лучше его профессии нет. Только искренняя влюбленность в свое дело может творить подлинные чудеса. Из таких энтузиастов рождаются новаторы и на заводах и на полях. Растут изобретатели, конструкторы, исследователи.
Вернемся к нашему примеру с фотографией.
Пришел фотолюбитель и положил на стол еще не просохший, мокрый снимок.
Мне вспомнилось, что много лет назад ребята-радиолюбители принимали по радио вот такие же мокрые изображения.
Вращался валик, оклеенный бумагой. Она была пропитана йодистым составом. Скользило перо. Под действием тока йод разлагался, и на мокрой бумаге оставалось коричнево-красное изображение.
В те времена некоторые любители принимали эти опытные передачи за многие сотни километров. А сейчас в иных городах радиоклубы построили и строят свои телевизионные передатчики, через которые любители могут передавать не фотографии, а движущиеся изображения, кино.
Авиамоделисты запускают свои модели с бензиновыми моторчиками и часто заставляют этих рычащих и дымящих птиц летать по кругу, на бечевке, чтобы модель как-нибудь случайно не улетела.
Сейчас многие из таких маленьких самолетов управляются с земли по радио. Они послушно выполняют все приказания, поданные им через маломощный передатчик, работающий на ультракоротких волнах.
Такими делами тоже занимаются радиолюбители.
Что они могут еще сделать?
Ну, скажем, общеизвестное: переговорить по радио с любителем, который находится в другом конце страны; построить звукозаписывающий аппарат; сделать приемник, который помещается в кармане, или, например, разговаривать из машины с любым абонентом городской АТС.
Радиолюбитель может построить прибор, который позволит ему видеть в темноте, сделать аппарат для экспериментов по телемеханике, автоматический радиоузел, провести опыты передачи энергии на расстояние. Трудно перечислить возможности радиолюбителя.
Исследовательской и конструкторской работой сейчас занимаются не только специалисты в научных институтах, но и просто любители.
Для проверки сложных схем приемников и даже для создания новых схем достаточно приобрести лампы, ходовые детали и несколько измерительных приборов.
Кстати говоря, любители делают сами довольно сложные приборы для точных измерений. На выставках любительской аппаратуры ты можешь увидеть самодельные приборы, по точности измерений и по внешней отделке не отличающиеся от заводских.
Над одной и той же сложной проблемой, предположим— созданием малолампового приемника для колхозов, работают несколько институтов, заводских лабораторий и тысячи радиолюбителей.
Причем многие из этих радиолюбителей пользуются примерно такими же измерительными приборами, такими же лампами, даже элементами схемы, какие применяются в исследовательском институте.
Ценность радиоизобретательского творчества заключается в том, что автор может дома проверить практическую реальность своего предложения. Он строит аппарат своими руками, по своим чертежам, что часто бывает невозможно в других областях техники.
Например: разве может какой-либо изобретатель-любитель построить висячий мост или реактивный двигатель? Я говорю не о моделях, а о настоящих конструкциях, в натуральную величину.
Заманчивость радио в том, что сам автор строит не модель, не игрушку, а полноценную конструкцию, которая тут же, при первых испытаниях, дает практические результаты.
А что может сравниться с самим экспериментом, когда, сидя за столом и пробуя различные схемы, ты знаешь, что сейчас перед тобой — сложнейшая электронная техника, что в каждой лампе приемника происходят подчас загадочные процессы, над которыми задумываются крупнейшие ученые мира, что нет предела совершенствованию любого приемника и что все это тебе, любителю, доступно!
Советские любители сейчас интересуются также и новыми теоретическими проблемами. Любители уже занимаются освоением не только ультракоротковолнового диапазона, но и делают интересные опыты на дециметровых волнах.
Советский радиолюбитель — это человек знающий и умелый. Он хорошо разбирается в физических процессах, происходящих в аппарате, и может не только собрать приемник, но и сконструировать его.
А это уже высокая ступень технического творчества.
Конструируется приемник! Я подчеркиваю это слово потому, что он не просто копируется любителем, а создается, то есть конструируется.
А почему же надо делать обязательно приемник, если он тебе не нужен, если дома уже есть хороший, десятиламповый? Почему, например, вместо этого не выпилить лобзиком узорчатую рамочку для фотографии? Рамка может оказаться необходимой, к тому же она украсит комнату.
В том-то и дело, что даже самый простой детекторный приемник, собранный на фанерной дощечке, открывает перед тобой новый, еще не изведанный мир. Это поиски лучшей конструкции деталей, способов их изготовления, целесообразного размещения их на общей панели. Потом еще надо придумать окончательную форму приемника, ящика для него, определить расположение ручек управления. Десятки конструкторских задач!
Затем начинаются испытания. Включил приемник, причем сделал его как будто правильно, а он оказывается немым. Ни звука, ни треска, ничего — полное молчание.
В чем же тут загадка? Надо обязательно найти неисправность. А для неопытного человека это дело потруднее любого кроссворда.
Но вот приемник заговорил. Пока еще очень тихо и неразборчиво. Надо улучшить слышимость. Но прежде всего следует узнать, почему же все-таки тихо слышно.
Кто в этом виноват? Конструктор? Или эта странная, на первый взгляд, неудача объясняется какими-либо «научными» причинами?
Дело в детекторе? Настройке? Антенне? Заземлении? Контактах?
Я не буду дальше рассказывать об этом. Мне хотелось только привести пример, как совершенно примитивная, с точки зрения современной техники, конструкция приемника может заставить начинающего любителя подумать над решением технических задач примерно так же, как и умудренного опытом инженера, когда у него плохо работает созданный им, например, станок-автомат.
Масштабы, несомненно, разные. Сложность другая, несравнимая. Но все же и в том и в другом случае характер мышления одинаковый.
Техническое мышление воспитывается главным образом на примерах самостоятельного творческого отношения к конструкции.
Мне приходилось наблюдать, как один видный радиоинженер руководил практикой студентов-дипломантов, присланных к нему в лабораторию.
Студенты осваивали новые радиоаппараты. Они хорошо выучили их описание. По пунктам проштудировали инструкции, умели хорошо управлять аппаратами. Будущие инженеры вникли в суть вещей и, изучая отчеты по разработке новых аппаратов, сумели произвести все проверочные расчеты, по приборам определить так называемый режим ламп и сделать все довольно сложные измерения. Короче говоря, они добросовестно освоили и теорию и практику.
Но для старого инженера этого было мало.
Не всегда даже очень опытный врач может установить точный диагноз болезни, но хороший инженер, зная конструкцию и все данные машины, сумеет установить причину ее «болезни».
В этом был убежден старый инженер, и ему хотелось помочь студентам так освоить новую технику, чтобы они умели определять неисправности в аппаратах. Дело серьезное.
Для, этого ему приходилось сознательно нарушать нормальную работу радиостанций, заменять в них сопротивления, изменять настройку, ставить заведомо негодные лампы. После этого он поручал студенту найти эти неисправности и устранить их.
В первое время ничего не получалось. Бедные «завтрашние инженеры» часами просиживали за лабораторным столом, с тоской глядя на застывшие стрелки приборов, которые показывали абсолютно не то, что следует.
Но вот два студента, бывшие радиолюбители, справились с заболевшими аппаратами. Диагноз был поставлен правильно. Весело запрыгали стрелки приборов. Из телефонных трубок, лежащих на столе, вырвалась на свободу, как говорят радисты, пискливая «морзянка».
Настойчиво изучали студенты испорченные аппараты, прощупывали каждый проводничок, измеряли каждое сопротивление, проверяли каждую деталь. До поздней ночи засиживались в лаборатории. Наконец добились своего — аппараты заработали.
С тех пор практиканты сами выискивали на складе неработающие приемники и передатчики разной мощности, разных систем, чтобы, как они сами говорили, «всласть повозиться в их нутре». Еще бы, такая школа — на всю жизнь!
Но не всем доступна эта школа. Как же быть? Как практически познать технику, если она знакома только по книгам?
Что ж, и в книгах есть описания разных приемников. Выбирай по вкусу, по собственным силам и начинай строить.
Если ты ещё не занимался этим — попробуй.
Поверь мне на слово — удивительно интересно!
Глава вторая МАЛЫЙ "ЗАВОД"
Очень трудно сразу выбрать себе настоящую дорогу, профессию по душе.
Любовь к тому или иному труду, техническая смекалка, способности строителя или конструктора развиваются постепенно.
Поэтому работа в школьных кружках и клубах, изготовление моделей одному или с группой товарищей помогут тебе разобраться в твоих наклонностях и способностях, которые часто и определяют будущую профессию.
Нередко школьники бывают на экскурсиях, ходят по цехам заводов, спускаются в шахты, осматривают новые строительства. Для общего развития такие экскурсии очень полезны, но вряд ли они могут помочь в выборе профессии.
По существу, у завтрашних специалистов остается только внешнее впечатление от гигантских цехов, беспокойного пламени печей, слепящих огней электросварки, неумолчного грохота машин. Всюду видны озабоченные лица рабочих и инженеров.
Познавая труд в его творческой Сущности, строя малые гидростанции, приемники, радиоузлы, модели самолетов и паровых машин, ты другими глазами будешь смотреть на мир и уже без ошибки определишь свое призвание.
Но этого недостаточно. Надо еще прочувствовать силу коллектива, который создает и строит нужные, полезные вещи.
Любитель может сделать приемник или другой какой-нибудь аппарат в одиночку, без помощи товарищей. На заводе делают его сотни и тысячи людей. И представь себе, именно в этой особенности, в этой зависимости друг от друга, когда чувствуешь себя звеном одной огромной, неразрывной цепи, и заключается неповторимое ощущение могущества коллектива, для которого все возможно и для которого нет никаких преград в решении самых трудных технических задач.
В некоторых школах, клубах, Домах пионеров радиокружки занимались изготовлением детекторных приемников массовым поточным способом, как на заводе.
Любые полезные вещи может выпускать такой «пионерский завод». Но детекторные приемники наиболее просты в изготовлении, не требуют специального оборудования и по своей технологии очень подходят для того, чтобы показать на этой «заводской продукции» особенности коллективного производственного труда.
И, что особенно важно, эти приемники пригодятся для радиофикации подшефных колхозов. А если «завод» организован в сельской школе, то приемники могут быть использованы и у себя в колхозе и у соседей.
Материалы, то есть «сырье и полуфабрикаты», для подобного производства можно достать в любом районном центре, а чаще всего приемники делаются из таких материалов, которые легко разыскать на месте, даже в селе.
К примеру, провод испорченной индукционной катушки от трактора пригодится для изготовления многих радиокатушек.
Я хочу рассказать тебе на примере такого маленького «завода» о принципах организации производства, в основном характерных не только для настоящего радиозавода, но и для многих других промышленных предприятий, выпускающих самую разнообразную продукцию.
Наш малый «завод» будет выпускать только детекторные приемники.
Начинается дело с «лаборатории».
«Инженеры-исследователи» выбирают схему приемника. Они долго возятся с разными катушками, пробуют их, сравнивают между собой, наконец по радиотехническим и производственным соображениям останавливаются на каком-то образце.
«Инженеры» и «лаборанты» исследуют детекторы, полупроводники, подбирают конденсаторы, решают, каким способом приемник будет настраиваться.
В настоящей лаборатории все это делается с помощью расчетов и сложных измерений. У нас нет этой возможности, хотя простейшие расчеты катушек могут сделать юные сотрудники «заводской лаборатории».
В результате всей этой работы из лаборатории выходит так называемый макет приемника. В нашем случае— фанерная дощечка с укрепленными на ней детектором, катушками, гнездами и другими деталями.
Это еще не приемник, а электрическая схема. Ее надо оформить в конструкцию.
Значит, на нашем «заводе» должны быть и «конструкторы». Должен быть и «главный конструктор» — человек, который умеет разработать схему приемника и найти ему производственное оформление.
На настоящих заводах главный конструктор отвечает за все работы в создании образца, который уже потом идет в производство.
Есть на заводе конструкторское бюро. Без него и мы не обойдемся, так как схему детекторного приемника, предложенную лабораторией, надо превратить в производственный образец.
Сидят конструкторы, вычерчивают разные варианты приемника. Наконец нащли самый лучший. Сделаны чертежи, сначала общего вида, потом всех деталей, и отправлены в опытный цех.
В опытном цехе, как правило, изготовляется несколько экземпляров приемника. Они снова идут в лабораторию, где производятся монтаж и электрическая проверка схемы.
Наконец начальник лаборатории говорит, что образцы получились удачными. Все заданные условия выполнены, и теперь дело за технологами.
Образцы направляются в отдел главного технолога. Тут их прежде всего разбирают по частям, по винтику, и начинается подготовка производства, то есть проектирование штампов, инструментов, разрабатывается порядок операций, вычерчиваются шаблоны для заготовки монтажных проводов и т. д.
Надо так подготовить производство, чтобы аппарат стоил возможно дешевле, чтобы количество часов, затраченное на его изготовление, было минимальным, чтобы меньше потреблять дорогих материалов, чтобы в нем не было деталей, изготовленных вручную.
А самое главное — еще одно требование: аппарат должен соответствовать всем техническим условиям, которые были предъявлены к образцу. Выпущенная продукция не может быть хуже образца. Отдел технического контроля, который обязательно должен быть на заводе, просто забракует всю партию аппаратов, если они не удовлетворяют хоть одному пункту технических условий.
Иной раз очень трудно бывает помирить требования дешевизны и простоты изготовления (то есть требования технологов) с законами прочности, надежности всей системы, за что особенно борются конструкторы.
Вот и приходится конструкторам вместе с технологами находить какие-то новые решения.
А тут еще новая неприятность. Инженеры из лаборатории утверждают, что решение технологов и конструкторов, никуда не годится. Проверка показала, что при данном изменении конструкции чувствительность приемника ухудшилась. «Вот вам, пожалуйста, протокол лабораторных испытаний!»
Еще не началось производство, еще нет массового выпуска аппаратов, пока работает лишь технический коллектив завода.
Пройдет немного времени — включатся цехи: они уже получили задание выпустить опытную серию аппаратов.
Рационализаторские предложения одно за другим ежедневно рассматриваются инженерами.
Весь рабочий коллектив старается наладить производство, потому что каждый понимает, насколько необходима его помощь. Еще бы! Рождается новая продукция завода.
Итак, образец приемника попал к технологам.
Технологи решают, какие из деталей приемника будут делаться вручную, а для каких придется применить штампы и приспособления, которые облегчат труд.
О штампах для нашего малого «завода» я говорю не в шутку. Простейшие штампы мы сделаем, и это не только облегчит наш труд и даст возможность выпустить много приемников, но самое главное — приучит нас к пониманию основ современного производства.
Предположим, что катушки у нас корзинчатого типа. Если бы мы их стали вырезать из картона ножницами, то эта операция заняла бы слишком много времени, да и, как ты сам понимаешь, резать картон — скучное занятие. Особенно если придется вырезать около ста кружков»
То ли дело небольшой нажим на рычаг — и готовый кружок падает на стол.
Если бы сделать такую штамповальную машину, то каркасами катушек наш «завод» мог бы снабжать все окрестные школы и радиокружки.
На настоящих заводах есть целые штамповочные цехи, где стоят тяжелые машины, так называемые прессы. Они могут вырубать и выдавливать из металла разные детали.
Всё — от лезвий безопасных бритв и алюминиевых ложек до корпусов автомашин — делается при помощи штамповки на малых и больших прессах.
Есть прессы разные, например гидравлические, с мощными моторами, но есть и ручные — вырубать какие-нибудь картонные прокладки, контактные лепестки из фольги и т. д.
Сделаем и мы ручной пресс-рычаг с грузом, чтобы вырубать из картона аккуратные кружки.
К рычагу пристроим отрезок большой трубы, стенки ее заточим, чтобы были острые, потом закалим.
Настоящий штамп нам сделать трудно, поэтому каркасы катушек будем вырубать этой трубкой на деревянной доске. Но в каркасах есть еще прорези. На настоящем производстве их бы делали тоже с помощью пресса. Для этого пришлось бы разрабатывать сложный штамп. Да и потом для малого количества деталей не всегда выгодно изготавливать штампы, поэтому в ряде случаев обходятся так называемым приспособлением. Оно также сокращает время изготовления детали, но стоит значительно дешевле штампа.
Мы так и сделаем — последуем мудрому примеру старых производственников.
Конечно, проще всего изготовить шаблон из жести или фанеры, по форме такой же, как катушка с прорезями, поочередно накладывать его на штампованные кружки и потом уже, проводя ножом в прорезях, как бы повторять их на картоне. Можно делать их специальным ножом, похожим на широкую стамеску.
Я не хочу подробно рассказывать об этом. Каждый из радиолюбителей придумает куда более остроумные способы изготовления каркасов катушек, применяя и штампы и приспособления.
Слыхал ли ты еще об одном простом приспособлении, называемом кондуктором? В данном случае он нам пригодится при изготовлении панелей.
Нужно сделать сто фанерных дощечек, причем в каждой из них очень точно просверлить по два десятка дырок.
Сначала, пользуясь чертежом и линейкой, ты будешь размечать отверстия на дощечках.
Потом это тебе надоест, и ты станешь пользоваться одной из дощечек как шаблоном, то есть через его дырочки будешь наносить карандашом точки для сверления отверстий на других панелях.
Это, конечно, рационализация, но еще недостаточная.
Нельзя ли сверлить дырки прямо через отверстия б шаблоне?
Но дерево очень податливо. После того как ты несколько раз наложил деревянный шаблон на панель и просверлил сквозь него десяток дырок, им уже нельзя пользоваться. Отверстия недопустимо увеличились, края их стали лохматыми. В этом случае уже нечего думать о точности.
«Надо сделать специальный шаблон — железный»,— решил ты, сам не предполагая, что «изобрел» кондуктор, которым с давних пор пользуются на производстве.
Я нарочно рассказываю об этом приспособлении, чтобы ты понял, как рождается идея рационализации.
Современное производство борется за каждую минуту рабочего времени, причем экономит его на каждой операции, на каждой детали.
Даже в масштабе только одного завода эта минута сберегает государству тысячи рублей.
На нашем маленьком «заводе» мы должны этому учиться и воспитывать в себе хорошую русскую смекалку, которой славились еще наши деды, а сейчас умножают эту славу многие тысячи советских мастеров, люди острого глаза и пытливого ума.
Любую вещь, сделанную человеческими руками, надо видеть зрением хозяина и умельца. Надо знать, как она сделана, и испытывать радость не только от ее хорошо продуманной, законченной формы, цвета, линий, целесообразности всех ее частей. Нет, надо видеть в ней чудесное творческое содружество мастеров. Представлять себе процесс создания этой вещи. А это расширяет границы познания и, возможно, заставит тебя помериться с мастерами своими пока еще не проснувшимися творческими силами.
Вот у меня в руке простая детская игрушка — пожарный красный автомобиль.
Такие игрушки десятками тысяч выпускаются местной промышленностью в разных городах.
Я переворачиваю маленькую жестяную конструкцию, осматриваю ее со всех сторон и радуюсь, потому что могу оценить смекалку конструктора и опыт технолога, вложенные в эту обыкновенную игрушку.
Какая завидная простота, продуманность всех деталей, экономия материала, умелое использование штампов, приспособлений!
Сколько здесь штампов? Не так-то много.
Рассматривая игрушку, я вижу, что некоторые штампы используются в разных сочетаниях, причем очень остроумно. Кажется, что смотрит на тебя конструктор и глаза его говорят: «Не правда ли, здорово? Погодите, я еще не то умею».
«Изнутри» надо стремиться видеть каждую вещь.
Перед тобой чертеж, эскиз. Вещи еще нет, она только на бумаге, но ты можешь представить ее готовой, законченной до последнего винтика, до блеска еще не высохшей краски.
Получается обратный процесс: ты не рассматриваешь конструкцию, не считаешь количество штампов и приспособлений, остроумных и неудачных, — ты уже сам решаешь, как нужно делать эту вещь, и мысленно прикидываешь ее технологию.
Так получается и в нашем примере, когда мы пытаемся разработать технологию изготовления приемника на малом «заводе».
В отделе главного технолога есть чертеж дощечки панели, которую нужно повторить в десятках экземпляров. Опытный технолог только взглянет на нее — и сразу скажет, как она будет делаться, нужны ли приспособления, примерно сколько потребуется операций и каких.
Однако у нас есть не только чертеж, но и готовая конструкция, и не только панель мы должны будем повторить во многих экземплярах, но и весь приемник.
Посмотри на него «изнутри» и попробуй определить, как делать эту конструкцию. Сейчас ты технолог.
Постарайся найти как можно больше деталей, для которых целесообразно применить штампы и приспособления.
Например, как ты предполагаешь делать штепсельные гнезда?
Готовых не достанешь, а вытачивать их из латуни и дорого и сложно.
Если мы будем делать сто приемников, то гнезд потребуется, если считать по девять штук на каждый, ни много ни мало девятьсот.
Солидная цифра, есть над чем поразмыслить!
Значит, не надеясь на специалистов-токарей, нам самим надо придумать какую-то очень простую конструкцию гнезда. Лучше всего, конечно, штампованную.
А что, если штамповать такие гнезда из жести от консервных банок?
Можно это сделать? Почему же нельзя? Надо только разработать подходящую конструкцию штампованного гнезда, чтобы оно хорошо крепилось в отверстии, не вращалось в нем, чтобы к нему было удобно припаивать монтажный провод, чтобы оно было аккуратным и красиво выглядело на панели.
Опять бесчисленное количество «чтобы»— разных придирчивых требований. Но все же такая конструкция гнезда вполне осуществима, и ты ее сам можешь придумать.
Итак, предположим, мы разработали штамп или просто приспособление, куда зажимаются куски жести, а потом уже по шаблону опиливаются напильником.
После этой операции, как ты сам догадался, каждое гнездо нужно согнуть в трубочку. А их, как-никак, девятьсот штук! Скучное занятие!
Да, от такой работы, особенно если ее поручить какому-нибудь нетерпеливому другу, прямо надо сказать — толку не будет. Либо он на другой день сбежит, либо техника отомстит нам за эту кустарщину. Обязательно получится так, что одно гнездо не будет похоже на другое. В них не войдут вилки телефона и детектора.
Все эти вилки стандартны. Они делаются одинаковыми для всех приемников, для всех штепсельных розеток, и этот стандарт не имеет права нарушить ни один завод Советского Союза.
Нашему малому «заводу» тоже нельзя отставать от электротехнической промышленности, тем более что телефонные трубки мы используем готовые, с нормальной вилкой.
Значит, есть один выход — делать гнезда, применяя специальные приспособления, чтобы каждое гнездо было похоже на другое и, конечно, чтобы механизация помогала выпускать их быстро, почти как на настоящем заводе.
Предположим, что технология изготовления приемника нами разработана.
Целый ворох карточек с чертежами заготовили технологи. Это так называемые технологические карты; в них показано, как делать ту или иную операцию при изготовлении детали.
Карты поступают в цехи, где раздаются рабочим.
Как правило, одна деталь, прежде чем ее сделают, пройдет несколько рук, несколько станков. Она путешествует из цеха в цех, прежде чем найдет свое место в узле.
Узел этот — чаще всего самостоятельная часть общей конструкции. Так, например, в нашем приемнике подобным узлом может быть детектор. Из таких узлов потом собирается весь приемник.
На нашем малом «заводе» мало цехов. Мы почти не готовим самодельных деталей, если не считать панелей, гнезд, детектора. Поэтому, кроме сборочного цеха, где будут собирать панели и детекторы, основная работа нашего «завода» ведется в «монтажном цеху».
Здесь мы наладим поточное производство. Но, прежде чем начать монтировать приемники, надо обеспечить цех всеми необходимыми деталями.
Кроме того, необходимо заранее подготовить монтажные провода. Технологи уже передали нам карты, где нарисованы все отрезки проводов, согнутые под тем или иным углом. Технологи разработали даже специальные шаблоны, по которым надо гнуть эти проводнички.
Монтажный цех на небольших радиозаводах имеет и своих намотчиц. Они наматывают катушки самоиндукции и катушки трансформаторов.
Наши корзиночные катушки не очень подходят для массового производства, их изготовление почти нельзя механизировать. Но все-таки простейшее приспособление— каркас с осью, на которой вращается катушка,— сделать можно.
Удивительная особенность поточного производства — ежеминутно на конце нашего конвейера появляется готовый приемник.
Десять человек, если каждый из них выполняет одну— две операции, могут собрать и смонтировать все наши «плановые» сто приемников за каких-нибудь два часа. Надо только хорошо распределить рабочие операции.
Сидят за длинным столом десять человек в ряд. В детекторном приемнике очень мало соединений — нужно припаять на панели всего лишь три — четыре проводничка. Поэтому и сборку мы будем делать на общем конвейере.
Обычно конвейером принято называть медленно движущуюся ленту, на которой установлены те или иные аппараты.
Рабочий, сидя на месте, производит на каждом аппарате одну — две операции.
Он должен успеть их сделать, пока не передвинется конвейер и не подаст к его рабочему месту новый аппарат.
На радиозаводах механический конвейер применяется не всегда. Часто бывает вполне достаточно, если рабочий, закончив свои операции, просто передвинет аппарат соседу.
Такую систему примем и мы. Предположим, что на первом рабочем месте устанавливают гнезда детектора и телефона, на втором — антенны и заземления, на третьем месте закрепляют катушки, на четвертом — припаивают их концы к гнездам, на пятом месте производится соединение антенны с детектором, еще дальше — детектора с телефоном, и так до последней операции.
В конце длинного стола сидит контролер. Это «представитель отк».
Он тщательно просматривает каждую пайку, каждое соединение.
Обычно таких контролеров бывает несколько; они проверяют аппараты не только когда их совсем закончат, но и во время изготовления.
У нас на малом «заводе» полезно контролировать работу после сборки, перед тем как начать соединение деталей проводничками: вдруг кто-нибудь ошибся или плохо закрепил гнездо. Приемник пойдет дальше, будет окончательно готов, а потом его придется разбирать и исправлять ошибку.
Я довольно схематично нарисовал путь, который проходит приемник на современном заводе. Все это гораздо сложнее — и взаимоотношения цехов, и контролеров, и всех отделов завода.
Ничего не сказал я о роли директора и главного инженера. Даже не упомянул о такой необходимейшей фигуре на заводе, как главный диспетчер, без которого не может существовать нормальное производство.
Без него все бы смешалось в кучу. Представь себе поезда на путях железной дороги, где нет блокировки, семафоров, стрелочников. Или, еще проще, вообрази оживленный перекресток на улицах большого города, на котором нет милиционера-регулировщика и даже нет светофора.
Диспетчер на заводе и есть такой регулировщик.
На заводе есть главный механик. Он — начальник всего оборудования, всех станков. Часто ему подчинено и все энергетическое хозяйство завода.
На большом заводе существуют десятки отделов, лабораторий, подсобных цехов.
Даже на нашем малом «заводе» будет один подсобный цех, так называемый «такелажный», для выпуска комплектов антенн. Это тоже солидное техническое хозяйство: провода, изоляторы, мачты.
Опытные «верхолазы», работники «такелажного цеха», установят антенну на крыше колхозного дома.
Придет «дежурный техник» и принесет с собой приемник.
На нем будет стоять марка нашего малого «завода».
Глава третья ВСЮДУ СВЯЗИСТЫ
Не за горами то время, когда тебе придется выбирать профессию.
Окончена школа, идут выпускные экзамены. Для десятиклассников устраиваются дни «открытых дверей». По аудиториям институтов и университетов ходят молодые граждане с аттестатами зрелости, ищут тропинку в новую трудовую жизнь.
А тропинок этих много. Как бы не ошибиться!
Бывают случаи, когда «мятущиеся души» в поисках именно «своей профессии» перекочевывают с факультета на факультет, из института в институт.
Или, что совсем плохо, подавляя смутные желания и стремления, покорно примиряются с неизбежным, кончают институт, идут на работу и трудятся равнодушно, без творческой мысли, без новых идей.
Значит, не в дни «открытых дверей» надо искать свою дорогу, а гораздо раньше. И не обязательно идти в институт.
Даже в такой кажущейся обыкновенной области техники, как связь, еще непочатый край работы, причем не менее интересной, чем определение расстояния от Земли до Луны или Марса при помощи радиолокации.
К связистам мы привыкли. Привычны нам и письмоносцы и телеграфисты. К сожалению, знаем мы о них очень мало. Многие из нас не представляют себе романтики этой профессии.
Возможно, ты не знаешь, что и телеграф сейчас не тот и телефон совсем не похож на старый. В учебниках физики описываются только основные принципы техники связи и совсем не говорится о применении радио в этих устройствах.
Без радиоусилителей, как правило, нельзя пользоваться междугородным телефоном. Получая телеграмму, многие и не предполагают, что часто она передается по радио. Не знают, что, разговаривая по телефону из своей квартиры с далеким городом, они говорят по радио.
Слышал ли ты о многократном телефонировании, когда по одному проводу одновременно передаются десятки переговоров и телеграмм?
Это сложнейшая техника.
По проводу бегут радиоволны, причем не от одного передатчика, как на радиовещательной станции, а от многих. Сколько передается разговоров, столько нужно и генераторов.
Как ты сам понимаешь, надо сделать так, чтобы эти генераторы не мешали друг другу, иначе получится такая путаница, что подобным телефоном просто нельзя будет пользоваться: абоненты станут перебивать своего соседа по волне, кричать, переспрашивать...
Значит, надо каждый разговор направить по своему каналу, поставить заградительные фильтры, чтобы не пустить капризную радиоволну в соседний канал.
Если бы ты посмотрел на аппараты, которыми пользуются связисты, чтобы обеспечить дальний разговор, то сразу проникся бы глубочайшим уважением к столь высокой и сложной технике.
Современная техника связи особенно многообразна. Радио, электроника, тончайшая механика, фототехника, акустика, химия... Трудно даже перечислить все то, с чем приходится сталкиваться советскому связисту.
Люди, управляющие этой техникой, должны обладать высокой культурой и глубокими знаниями.
Однако не только техника определяет характер той или иной профессии.
Огромный мир, биение пульса страны чувствует связист. Он дежурит на радиостанции, через которую ежедневно передаются сводки с крупнейших наших строек. Он — на зимовке в Арктике, он — на корабле в Тихом океане, на пограничной заставе, на железной дороге, он — бортрадист в самолете... Он принимает сигналы спутников.
Необозримое поле деятельности откроется перед тобой, читатель, если ты решишь заняться техникой связи.
Простой пример. По одной радиолинии бегут друг за другом телеграммы. Хороший оператор может передать тысячу слов в час, то есть двадцать — тридцать телеграмм. Это очень мало. Сколько же надо строить радиостанций, чтобы на разных волнах, то есть по разным линиям связи, передавать достаточное количество телеграмм? В большом городе, особенно к праздникам, одних поздравительных телеграмм — сотни тысяч.
Вместо телеграфистов стали работать автоматы.
Небольшой моторчик тащит бумажную ленту с заранее пробитыми дырочками, соответствующими телеграфным знакам.
По ленте скользят контакты; через дырки они замыкают ток электрической цепи, а этот ток уже дальше попадает на радиостанцию.
Таким образом, аппарат передает очень коротенькие тире и точки (ведь дырки на ленте можно сделать маленькими и пустить ее очень быстро).
Мотор успевает передать не тысячу слов в час, а больше двадцати тысяч.
Но какой же радист сможет разобрать столь быстрые, почти сливающиеся в один тон сигналы?
Опять возьмем мотор и заставим его тянуть ленту. По ленте скользит тонкое перо, прикрепленное к легонькой катушке. Катушка эта находится в магнитном поле, и под действием тока, поступающего от приемника, перо чертит на ленте ломаную линию, из которой нетрудно понять, где тире, а где точка.
Казалось бы, все в порядке: скорость хорошая, можно передать сотни телеграмм в час. Но что же с ними делать? Надо перевести телеграфные знаки в буквы. Сколько дорогого времени потребуется! Нет, не годится подобная система связи. Надо, чтобы телеграмма сразу печаталась буквами, и желательно побыстрее.
Сделали и такой аппарат советские инженеры. Потом, чтобы не было в телеграмме искажений, стали повторять одни и те же сигналы.
А то раньше любой атмосферный разряд или вспышка северного сияния как бы меняли буквы на ленте: из точек делали тире. Так что при получении искаженной телеграммы не всегда нужно было сердиться на работников связи. Виновата «радиопогода» — скажем, гроза где-нибудь на далеких островах.
Но наконец и с погодой справились. Можно ли теперь успокоиться? Оказывается, нет.
Советские инженеры-связисты сделали новые аппараты, которые могут передавать больше тысячи телеграмм в час. Для этого они применили фотоэлемент и луч света.
Есть ли предел совершенствования аппаратов? Нет, конечно.
Возможно, будущего связиста заинтересует передача изображений на расстояние. Несомненно, это тоже связь, действующая во многих городах нашей страны.
Большое будущее у фототелеграфии. По существу, это способ передачи почтовой корреспонденции со скоростью телеграфа.
Все, что ты напишешь на листке бумаги, точно передаст фототелеграмма. Все твои росчерки, закорючки и хвостики. Все особенности твоего почерка и даже, что менее приятно, все грамматические ошибки. Чертежи и фотографии, документы и рисунки через несколько минут как бы перенесутся в другой город.
А если представить себе ближайшие возможности передачи изображений, то, скажем, почему бы нам не получать газеты без письмоносцев? Пусть каждое утро снимается с валика нашего домашнего аппарата газетная полоса, переданная... по телефону.
В ночные часы, когда не нагружена телефонная линия, к ней присоединяется аппарат для приема изображений. И вот не спеша вращается валик с рулоном бумаги; постепенно на нем появляются четкие строки завтрашней газеты.
Если в сегодняшней фототелеграфии применяется сложная кухня с проявителями и фиксированием, то в данном случае можно обойтись без этого фотохимического процесса и принимать изображения, предположим, на бумаге, пропитанной йодистыми солями. Под действием электрического тока соединения йода разлагаются и темнеют, отчего становятся ясно видимыми коричневые буквы.
Можно передавать газету и не по телефону, а по трансляционной сети или даже по обычным осветительным проводам.
В принципе создание подобного аппарата для приема газет (и не только газет, а программ театров, афиш, таблиц футбольных соревнований и т. д.) вполне осуществимо. Аппарат получается достаточно простым, но над ним еще надо поработать.
Кто знает, не займешься ли ты этим увлекательным делом?
Нет ничего удивительного в том, что советские коротковолновики на своих маленьких радиостанциях перекрывают расстояния в десятки тысяч километров.
Сейчас этим никого не поразишь. «Дальнобойность» радиоволн перестала быть чудом науки. Советские ученые могут точно рассчитать, где какую волну будет слышно и что нужно сделать, чтобы связь была круглосуточной.
Новые, пока еще не решенные проблемы стоят перед советскими связистами. Как я уже рассказывал, давно заняты длинные, средние и короткие волны. На них работают радиовещательные станции, судовые передатчики, радиомаяки. На этих волнах мы говорим с далекими городами и странами. На них работают самолетные радиостанции, станции метеослужбы, где-то на узких участках диапазона коротких волн перекликаются любители.
Невозможно перечислить все радиостанции, работающие на этих волнах. Они часто мешают друг другу и не могут ужиться между собой. Тесно им.
Только освоение новых волн может разрешить этот «жилищный кризис», когда на каждый метр коротковолнового диапазона претендуют десятки радиостанций.
Если бы мы освоили не только ультракоротковолновый диапазон, но и дециметровый и даже сантиметровый, то простой расчет показал бы нам, что в диапазоне от десяти метров до одного сантиметра мы можем разместить в тысячу раз больше станций, чем на всех других диапазонах — длинном, среднем и коротковолновом, вместе взятых. Но и этого мало. Ультракороткие волны распространяются на сравнительно небольшие расстояния, поэтому одни и те же волны можно часто повторять.
Поясню примером: каждый районный центр может иметь свою собственную радиостанцию ультракоротких волн, причем все районные станции будут прекрасно работать на одной общей волне без всяких помех.
Интереснейшая задача стоит сейчас перед советскими связистами. Радио по праву отвоевывает первенство в системе дальних связей, так как имеет много преимуществ перед проводом.
Однако, несмотря на применение направленных антенн, разговор между Москвой и, скажем, Ташкентом, а также и другими городами могут слушать тысячи радиолюбителей, так как эти линии междугородной связи лежат в коротковолновом диапазоне.
А нельзя ли здесь применить ультракороткие волны? Их возможности неограниченны.
Но как же преодолеть их основной недостаток — малую дальность? Правда, об этом я упоминал как о достоинстве, потому что одни и те же волны можно повторять, не опасаясь взаимных помех радиостанций.
Это все верно. Но что же делать, когда требуется связь не на десяток километров, а на сотни, даже тысячи?
Разберемся и в этом.
Мы идем с тобой по полю. Открытое, ровное место. Ни столбов, ни проводов, ни каких-либо других признаков, что здесь проходит линия связи, не замечаем. Однако, внимательно присмотревшись, на горизонте можно увидеть ажурную металлическую башню, несколько напоминающую решетчатую ферму высоковольтной линии.
Подойдем ближе. На вершине башни в несколько десятков метров высотой стоят какие-то странные решетки или что-то похожее на металлические рефлекторы. Это, оказывается, антенны радиостанций.
Но возле мачты никого нет. Откуда же ведется передача и кто обслуживает эту радиостанцию?
Теперь ты уже рассмотрел, что наверху стоит герметически закрытый металлический ящик. Это одно из звеньев длинной цепочки радиостанций, которые связывают два города.
Если пройти или проехать от этой мачты еще несколько десятков километров в сторону города, то ты вновь увидишь точно такую же мачту. Еще через десятки километров опять такая же мачта.
Итак, если в Москве вызвать через междугородную телефонную станцию какой-нибудь город, с которым осуществляется подобная радиосвязь, то получится примерно следующее: из квартиры ток побежит по телефонному проводу на АТС и оттуда на междугородную станцию. Затем, превратившись в высокочастотные колебания, уже на радиостанции, расположенной на вершине первой мачты, волна как бы перескочит на антенну соседней мачты; приемник примет эту волну и передаст на свой передатчик, который пошлет ее на следующую радиостанцию.
Так от одной до другой мачты будут перескакивать радиоволны, пока не пройдут всю цепочку связи.
Конечно, все это происходит мгновенно, и никто из абонентов, разговаривающих по этой радиолинии, не заметит ни малейшей задержки.
Сейчас применяется так называемая импульсная система. Она позволяет передавать одновременно десятки переговоров, причем мощность радиостанций в этой цепочке ничтожна (подробнее об импульсной системе я расскажу в главе «Сквозь ночь и туман»).
Радиолиния работает на дециметровых волнах. Их огромным преимуществом является возможность концентрирования энергии в узкие пучки при помощи специальных, направленных антенн. В этом случае энергия зря не расходуется — она не рассеивается по сторонам, а идет как по каналу. Кроме того, нет опасений, что при пользовании такой линией будешь говорить «по секрету всему свету». Тянется она высоко над землей, и по ней, как по прозрачному незримому кабелю, бегут переменные токи высокой частоты.
Эти замечательные линии еще надо строить, чтобы они пересекали нашу великую страну во всех направлениях. По ним можно одновременно передавать и телевизионные программы, и телеграммы, и десятки телефонных переговоров. Представляешь себе, как можно нагрузить такую линию?
В гололедицу рвутся телефонные и телеграфные провода, а радиолиния абсолютно надежна. Мачты ее не гниют, изоляторы не трескаются.
Промежуточные станции работают автоматически и не требуют непрерывного обслуживания.
Но все же предстоит еще очень много работы. Необходимы стойкие лампы, высококачественные детали и электроматериалы. Нужно добиться простоты и дешевизны всей конструкции — не забывай, что таких радиостанций потребуется немало — тысячи.
Можно себе представить, как заманчивы перспективы для будущего связиста.
Даже скромная должность линейного надсмотрщика, который ходит и проверяет линию, через несколько лет станет совсем иной.
Линейный надсмотрщик завтрашнего дня будет работать с невидимыми линиями, и лишь решетчатые башни на горизонте будут напоминать ему о столбах со стаканчиками и гудящих проводах.
Он должен уметь не только сращивать провода и менять изоляторы, но и заменить лампу, проверить на переносном приборе характер импульсов передатчика, измерить волну — все, что сейчас делает инженер в исследовательской лаборатории.
Такова профессия будущего связиста на одном из самых маленьких участков работы.
Городская телефонная связь. Казалось бы, где здесь романтика? Где здесь полет изобретательской мысли? Ведь все уже сделано. Разве можно что-нибудь придумать совершеннее и умнее современной АТС? Но это совсем не так.
Ты когда-нибудь представлял себе, что делается под землей в большом городе? Сколько там металла: трубы водопровода, газа, канализации, электрокабели и, наконец, бесчисленное количество телефонных жил — кабелей в свинцовых, железных, бронированных оболочках!
Сколько трудностей испытывают строители и связисты, когда приходится искать место под землей, чтобы проложить новый кабель!
Сейчас под землей гораздо теснее, чем на улицах, где висит паутина трамвайных и троллейбусных проводов.
С каждым днем возрастает потребность в телефонной связи. Строятся новые АТС, всюду прокладываются кабели. А может быть, обратиться к помощи радио?
Но сколько же надо волн, чтобы в каждой квартире работал радиотелефон на своей «собственной» волне! Ведь у каждого телефона есть свой провод, своя линия.
Допустим, что ты выбрал путь инженера-связиста, успешно закончил институт и занялся исследовательской работой.
Тебе поручили замечательную тему под скромным названием: «Проектирование городской АТС на радиочастотах».
Попробуем вместе решить эту, не скрою от тебя, очень сложную задачу.
Итак, начинается первый этап проектирования.
Прежде всего надо решить, как же быть с линиями связи. На каких волнах будет работать наша АТС?
Ясно, что не на длинных и не на средних. Не хватит места и в коротковолновом диапазоне. Даже ультракороткие волны нам не помогут. Ведь речь идет о десятках тысяч телефонных радиоаппаратов, а у каждого из них должна быть своя волна.
Нельзя тут обойтись без расчетов. Надо знать, каково должно быть расстояние между соседними волнами, чтобы аппараты не мешали друг другу.
Предположим, что мы выбрали дециметровый диапазон. В современных аппаратах можно получить достаточную устойчивость волны (она не будет, как говорят радисты, «гулять»), поэтому волны могут соседствовать довольно близко.
Но нельзя же отдавать связистам весь дециметровый диапазон, который применяется и в радиолокации и в других областях высокочастотной техники!
Значит, только часть волн можно выделить для АТС, только узкий участок диапазона. А этого связистам окажется мало.
Вот если бы перейти на сантиметровые или, еще лучше, миллиметровые волны и применить их для нашей АТС!
Вполне закономерный вывод. Однако все это не так просто.
Миллиметровые волны еще не вышли за стены лабораторий. Несмотря на то что со времени открытия Лебедева, который их впервые получил и исследовал, прошло несколько десятков лет, а после него с этими волнами работали многие инженеры, практическое использование миллиметровых волн чрезвычайно затруднено. Уж очень капризными они оказались.
Но это не должно нас останавливать. Пройдет несколько лет — и миллиметровые волны еще послужат нам, оставив свой неуживчивый характер в лаборатории.
Итак, решено. Выбран нужный диапазон. Пусть это будут миллиметровые волны.
Если с передачей и приемом миллиметровых волн дело обстоит более или менее благополучно — предположим даже, что инженеры создали надежную и устойчивую аппаратуру, — то с законами распространения этих волн мы не сможем ничего поделать.
Я уже рассказывал об опытах с дециметровыми волнами, когда человек, ставший на пути радиолуча, как бы разрывал линию связи. Идут эти волны прямолинейно, почти не огибая препятствий.
Миллиметровые волны в этом отношении еще хуже: они подчиняются законам света.
Если ты учил в школе этот раздел физики, то запомнил, что «угол падения равен углу отражения». Возможно, ты вычерчивал эти углы на доске, проводил опыты в физическом кабинете, возился с призмами и линзами, не задумываясь над тем, что радиоволны очень высокой частоты отражаются так же, как и лучи света, по тем же законам. Миллиметровые волны преломляются в призмах и, как световые лучи, проходят через линзы. Но только линзы для этих опытов нужны особые.
Вот какие странные волны мы выбрали для нашей АТС.
Встает новая задача, которая влечет за собой немалые неприятности. В городе миллиметровые волны не пройдут через стены домов, так же как не проходит свет уличного фонаря. Для таких волн совершенно необходима прямая видимость. Ты уже читал, что антенны УКВ надо ставить повышё. Ну, а в данном случае речь идет о миллиметровых волнах — значит, это требование особенно важно.
Как получить абсолютно прямую видимость между антеннами наших радиотелефонов и антеннами центральных приемопередатчиков АТС?
Это можно сделать только в том случае, если антенны центральной станции так высоко поднять, чтобы с любой крыши их было видно. Я говорю именно «с крыши», предполагая устанавливать антенны на самых высоких точках зданий. Это очень просто, потому что антенны для наших аппаратов представляют собой маленькие стерженьки с рефлекторами или рупорами.
Для «радиотелефонизации» целого здания, где в каждой квартире будет стоять аппарат, потребуется небольшая мачта, на которой мы и прикрепим перекладину с гребенкой или рефлектором антенны. К антеннам будут подходить высокочастотные кабели от аппаратов.
Можно все сделать несколько иначе — например, приемопередатчики поместить в герметическом шкафу на крыше, а от них к телефонам протянуть провода.
Или вот еще новый вариант. На миллиметровых волнах работает только одна линия связи. На крыше — одна антенна и один приемопередатчик. В то же время по этой радиолинии идет несколько десятков переговоров уже на других, более длинных волнах.
Вероятно, такой вариант будет самым простым и надежным.
Теперь подумаем о центральной станции.
Ее можно установить на очень высокой мачте, чтобы антенны этой «радиоАТС» были видны со всех концов города.
А если поднять эти антенные гребенки на привязном аэростате? Можно, конечно. Но тут возникает новая трудность: для того чтобы в любой момент можно было вызвать АТС, надо иметь там столько же приемников, сколько и абонентов. Поэтому выгоднее проектировать небольшие подстанции в домах, чтобы от каждой из них тянулась только одна радиолиния, работающая на миллиметровых волнах.
Или, может быть, в каждом районе, как это делается сейчас в крупных городах, будут свои АТС? Тогда нужно строить несколько мачт или поднимать несколько аэростатов.
Мы только начали проектирование, а сколько уже появилось неясных вопросов!
И чем дальше станем мы продолжать нашу работу, тем больше появится сложных задач, подчас даже неразрешимых.
Такой «радиоАТС», которую мы задумали, нет, и вполне возможно, что техника связи пойдет иным путем.
Рассказывая об этом проекте, я не хотел предугадывать будущее телефонной связи, а опять стремился показать творческую сущность любого проектирования.
Профессия связиста подкупает своим многообразием. Можно выдумывать новые АТС на аэростатах или стальных решетчатых башнях, можно строить радиостанции для установки на самолетах и катерах. Или, наконец, можно тянуть невидимые линии связи без проволоки и радио, где только дрожащий луч света, за многие километры принятый фотоэлементом, заставляет звучать мембраны телефонных трубок. В данном случае я говорю об аппаратах оптического телефона, которым удобно пользоваться в горах.
Есть ли в нашей стране хоть один пункт, хоть одна точка на карте, которая не была бы связана со всей жизнью нашей Родины? Эти линии связи обслуживает многотысячная армия преданных своему делу людей, которые ежечасно, ежесекундно прислушиваются к биению пульса страны.
Радость и горе, счастье, надежды, мечтания и тревоги — все, чем живет Родина, они слышат первыми в телефонах приемников, первыми видят на ползущей телеграфной ленте, на еще не высохших снимках, переданных по проводам.
Большое, интересное дело!
Глава четвертая НЕОЖИДАННЫЕ ВСТРЕЧИ
Как радиоволны проникают сквозь каменные стены, так и сама наука радиотехника как бы пересекает границы всех наук, в то же время являясь неразрывным связующим звеном между учеными и инженерами самых различных специальностей.
Вспомним, например, о геологии.
Разведчики недр призвали на помощь многие науки, среди которых радиотехника занимает почетное место. Мы уже умеем пользоваться радиоаппаратами, для того чтобы искать месторождения полезных ископаемых, любые руды, минералы и нефть — все, что требуется в нашем огромном социалистическом хозяйстве.
Профессия геолога особенно привлекает молодежь. Еще бы! Сколько романтики! Экспедиции, поиски, неизведанные тайны недр, недоступные горные пики и ущелья, ночевки у костра...
Как-то мне пришлось беседовать с молодым радиолюбителем. Он заканчивал десятилетку и мечтал стать геологом.
Когда я его спросил, почему он не хочет быть радиоинженером, он смущенно рассказал мне и о тайнах недр, и о ночевках у костра, и о том, как трудно побороть в себе властное стремление к путешествиям.
Этот десятиклассник не очень любил минералогию, равнодушно относился к химии. Из всей сложной геологической науки юного романтика привлекала только практическая разведка ископаемых.
Он мало знал о профессии геолога, тогда как до тонкости прочувствовал особенности радио-дела, которое его в то время увлекало.
Он просто не представлял себе, что, будучи радиоинженером или техником, можно ездить в экспедиции и также разгадывать тайны недр.
Г еологический молоток, которым обычно пользуются геологи-разведчики в горах, — далеко не совершенный инструмент. Электро и радиоразведка сейчас прочно завоевывают свое место в геологии. Поэтому можно быть радистом и в то же время разведчиком недр.
Радиотехника столь многообразна, что даже для решения только одной задачи — поисков железных руд — применяются самые различные аппараты с радиолампами.
Для исследования недр пользуются длинными радиоволнами и ультразвуками. Еще многое нужно сделать в этой области.
Всем известно, что радисты занимаются радиовешанием и связью, разрабатывают конструкции телевизоров и радиолокаторов.
Но этого мало. За последние годы радиотехника глубоко проникла в жизнь, она нашла свое применение в самых различных профессиях.
Тысячи интереснейших задач в разных отраслях техники настоятельно требуют внимания радиоспециалистов.
Совсем недавно радисты пришли на автомобильные, станкостроительные и другие металлообрабатывающие заводы.
Ты думаешь, что радисты стали заниматься только своим прямым делом, например устанавливать приемники в автомашинах, радиофицировать заводские цехи?
Нет, у радистов оказались более сложные задачи.
Они стали вмешиваться в технологию: их вдруг заинтересовали автомобильные детали, которые не имели ничего общего с радиотехникой.
Инженеры, которые раньше занимались только приемниками и передатчиками, увлеклись новым делом — поверхностной закалкой кулачков, осей, резцов, всяких деталей и инструмента.
Надо закалить сверло таким образом, чтобы оно было очень твердым и в то же время не ломалось, как это часто бывает, если сверло слишком закалено.
Радиотехники сумели это сделать. Рассуждали они так: технологи требуют, чтобы внутренность сверла, резца или деталей, вроде стальных стержней, кулачков и прочих, при закалке оставалась сравнительно мягкой, а поверхностный слой — очень твердым. Вот тогда получатся идеальный инструмент и детали. Конечно, разогревая деталь на огне горна или даже в электропечи, такую закалку получить нельзя.
Выручает радиотехника.
Если в катушку какого-нибудь радиогенератора сунуть мягкое, еще не закаленное сверло, то через несколько секунд оно будет горячим. Причем высокочастотные токи нагревают только поверхность этого сверла; внутри оно остается почти холодным, потому что благодаря кратковременности нагрева теплота не успевает проникнуть внутрь.
Быстро опустив сверло в масло или в воду, мы получим закаленное изделие.
На многих заводах применяется высокочастотная закалка.
Стержень может быть закален только на одном конце, втулка — только внутри отверстия. У зубчатой шестерни могут быть закалены одни зубцы, причем на ничтожную глубину, чтобы они не стирались и в то же время не ломались, так как незакаленный металл имеет большую вязкость.
Можно получить твердый слой какой угодно толщины, дело в технологии.
Годы прошли, прежде чем инженеры нашли нужные частоты, методы нагрева и охлаждения. Необходимо было исследовать, как ведут себя вихревые токи в металле, построить высокочастотные машины или ламповые генераторы, провести с ними тысячи экспериментов и только после этого предложить производству новый метод закалки.
Однако далеко еще не все решено. Работы хватит на многие годы, и кто знает, сколько еще неизведанных возможностей скрыто в радиогенераторе.
Сейчас высокая частота может сваривать и даже плавить металлы, причем плавка получается абсолютно чистой, без всяких случайных примесей.
Вероятно, в будущем сталевары наденут белые халаты и сядут за пульты управления мощными радиогенераторами.
Видно, на смену постоянному электротоку, который властвовал на заводах, приходит переменный, но уже ке обычный пятидесятипериодный — его там хорошо знают, — а ток высокой частоты.
Он быстро высушивает фарфоровые изоляторы и другие керамические изделия, прекрасно сушит дерево, чай и табак.
Радио—это мастер на все руки. С помощью этого мастера можно старить вино и сыры, консервировать разные продукты.
Трудно даже перечислить, где, в каких отраслях нашего хозяйства мы можем встретиться с радиотоками. Но я все же попробую об этом рассказать.
Бывает и так. Захотел радиолюбитель выбрать себе профессию по душе. Предположим, что с детства он мечтал быть врачом. Казалось бы, навек расстался теперь уже бывший любитель со своими аппаратами. Наверно, думал он, трудно будет найти время, для того чтобы строить какие-нибудь ультракоротковолновые передатчики: то лаборатория, то клиника, то исследовательская работа в физиотерапевтическом кабинете.
До чего же далеки друг от друга радио и медицина!
Но при первом же посещении клиники и того же физиотерапевтического кабинета студент-медик встречает удивительно знакомые его радиолюбительскому сердцу вещи.
Стоит в углу белый шкафчик. Это так называемый УВЧ-генератор для диатермии, то есть для прогревания человеческого тела токами ультравысокой частоты.
А вот чуть подальше, на столе, стоит и другой аппарат УВЧ. Он удивительно похож на радиопередвижку в чемоданчике (помнишь, я о ней рассказывал). Так оно и есть на самом деле: аппарат передвижной, и его берут с собой, когда выезжают к больному.
Все это дело новое. Лечебное действие УВЧ не полностью изучено. Но медики доказали, что в ряде случаев аппараты УВЧ помогают излечиванию разных болезней — например, фурункулеза, гнойно-воспалительных процессов и т. д.
В свое время, наслушавшись рассказов о чудесных возможностях радио, больные ждали от ультравысоких частот чуть ли не полного излечения от всех недугов.
Этого пока еще нет, но будущее радиомедицины огромно.
Радиоволны, в отличие от обычной диатермии, могут прогревать внутренние органы человеческого тела, причем именно те, которые требуют лечения. Кроме того, мы знаем о стерилизующем действии УВЧ. Убиваются гнойные микробы. Можно предполагать, что в будущем врачи найдут способ бескровной операции, пользуясь направленным действием ультравысоких частот.
Есть над чем поработать молодому медику. Упорно изучая хирургию, ему полезно вспомнить все, что он знал о радиотехнике.
Радио он может встретить в разных кабинетах современной клиники.
Например, хирург часто пользуется специальным ламповым прибором, в котором есть два маленьких радиогенератора, приемник и даже телефонные трубки. Этот прибор позволяет отыскивать в теле человека застрявший металлический осколок или случайный обломок иголки. Вместе с рентгеноаппаратом можно точно определить в теле раненого не только местоположение металлического предмета, но и на какой глубине он находится.
Давно уже используются радиоусилители для исследования работы сердца.
Несомненно, что применение радиотехники в медицине может быть еще более широким и многообразным.
Трудно представить себе современную технику без радиоусилителей.
Кто не знает, что простейшим радиоузлом является приемник с усилителем?
Нельзя также отнять у радистов их огромной заслуги в изобретении звукового кино. Без радиоусилителей просто ничего бы не вышло.
Звукозапись на магнитную пленку, которой сейчас пользуются в радиовещании, тоже невозможна без радиоусилителей.
Звукозаписывающие аппараты широко используются в нашей жизни. Особенно ими увлекаются радиолюбители. На радиолюбительских выставках показываются остроумные и прекрасно выполненные магнитофоны.
Большинство из них бывают портативными, в чемоданах или ящиках от патефонов. Один из таких аппаратов экспонировался на московской выставке. Он был очень маленького размера, примерно раза в три меньше патефона.
В повести «Золотое дно» рассказывалось о студенте Синицком, который сделал оригинальный магнитофон, причем его можно было спрятать в карман.
Предположим, что для такого аппарата мы возьмем пальчиковые лампы, специальные батарейки, которые применяются в карманных усилителях, спроектируем очень точный механизм для движения записывающей головки, продумаем всю конструкцию, сделаем очень маленькие детали, и только тогда наш аппарат может быть немного похожим на карманный магнитофон, изобретенный героем научно-фантастической повести.
В настоящее время подобный аппарат мог бы быть примерно таких размеров, как эта книга, а если применить полупроводники, то — еще меньше.
Сделать его трудно, но согласимся на некоторое упрощение: во-первых, ограничимся только записью, а для воспроизведения звука используем обычный приемник; во-вторых, применим запись на ленту, ограничив ее длину.
На магнитную пленку можно записывать без всяких усилителей от угольного микрофона, а для воспроизведения требуется большое усиление.
Итак, что же у нас получается практически? Каким может выглядеть такой простейший аппарат, если мы рассчитаем время записи минут на десять?
Прежде всего нужно достать лентопротяжный механизм, например от патефона или старого телеграфного аппарата. Важно, чтобы ленту можно было тянуть со скоростью примерно двадцати сантиметров в секунду.
Ясно, что все это сделать не очень просто, хотя любители приспосабливали для подобной цели даже часовые механизмы.
Кроме этой хитрой механики, нужно сделать записывающую головку, достать микрофон и все запрятать в маленький футляр.
Теперь тебе понятно, что такой простейший магнитофон может получиться весьма малых размеров. Бери его с собой в портфель, записывай все, что тебе вздумается, а потом дома присоединяй к приемнику и слушай.
Кстати, Синицкий использовал свой магнитофон как записную книжку.
Есть целая категория радиоспециалистов, занимающихся так называемой «низкой частотой» то есть в основном — усилителями. Сюда относятся и звукооператоры в кино, и инженеры в радиостудиях, и многие ученые, работающие в исследовательских институтах.
Эти специалисты, как правило, никогда не чувствовали «простора эфира».
Низкие частоты бегут только по проводам. Собственно говоря, от радио инженерам-низкочастотникам нужны только радиолампы, кое-какие детали и, главное, некоторые законы радиотехники.
Пользуясь теорией и практикой радио, инженеры построили мощные радиоузлы, усилители для междугородных связей по проводам, создали аппараты для записи звука на пластинки и на пленку.
Вместе со специалистами-акустиками они разработали усилители и громкоговорители огромной мощности. Голос такого репродуктора слышен на расстоянии многих километров. В то же время в тихих лабораториях есть такие чувствительные микрофоны и усилители, что можно даже слышать, как растет трава.
Не случайно многих молодых радиоинженеров увлекают эти дела.
Они могут построить радиоорган или другие электромузыкальные инструменты. Давно уже они создали радиоинструменты, в своем звучании напоминающие то человеческий голос, то виолончель, то скрипку. В таком радио-музыкальном устройстве тембр и мощность можно изменять от еле слышного журчания флейты до громовой мощи басовых труб органа.
Может быть, ты захочешь работать на заводе, где делают приемники.
А приемников нужны миллионы, как и многих других радиоаппаратов. Они должны быть просты, дешевы, доступны.
Подумай, сколько нужно радиозондов, чтобы ежедневно чуть ли не с каждой метеостанции выпускать в небо эти воздушные шарики с передатчиками! Много сделали наши инженеры, чтобы радиозонды были просты и дешевы, однако надо признаться — стоят они все-таки дорого. Ничего не поделаешь — сложное производство.
Материалов в аппарате на грош, а делать его долго. Надо наматывать катушки, ставить разные детали, соединять проводнички по схеме; причем делать все это безошибочно и точно. А для этого требуются и время и высокая квалификация производственников. То же самое и с карманными усилителями — они еще не очень дешевы.
Получается примерно такая же картина, как было до рождения книгопечатания. Переписывались тогда книги от руки специалистами-писцами. Книги были добротные. Страницы из пергамента, заглавные буквы с позолотой.
Но не многим эти книги были доступны. Конечно, трудно сравнивать количество рукописных книг, выпущенных в те времена, с сегодняшним выпуском радиоаппаратов. Завод за день изготовит их столько, что ни одно «издательство» времен Ивана IV не выпустило бы такое количество рукописных книг за целый год.
Но мы живем другими масштабами, и не случайно я привел пример из далекой старины, когда еще не было книгопечатания.
С точки зрения завтрашнего дня современное радиопроизводство во многом напоминает эпоху рукописных книг.
В монтажных цехах радиозаводов работают десятки квалифицированных людей. Словно древние писцы, они тщательно выписывают цветными проводами радиосхемы на панели.
Пусть каждый из монтажников делает только свою операцию, соединяет деталь двумя или тремя проводами. Это поточное производство, разделение труда. Но этого недостаточно.
А что, если вместо обычного монтажа печатать электрические схемы? Заменить ручной кропотливый труд, как в свое время сделал первопечатник Федоров, открывая новую эру книгопечатания?
Несомненно, что эти вещи несоизмеримы по своему значению. Но нельзя пройти мимо тех огромных возможностей, которые открываются перед нашей промышленностью с внедрением нового метода производства электро и радиоприборов.
Печатание электрических проводящих схем уже применяется на некоторых производствах, но эта система требует дальнейшего, более глубокого развития и, может быть, еще ждет новых смелых изобретателей.
Итак, что же она собой представляет? Возьмем для примера тот же карманный усилитель на пальчиковых лампах. Вместо соединительных проводов мы видим на изолирующей панели напечатанную медью или серебром всю схему усилителя.
Я сейчас не говорю о технологии печати.
Можно действительно печатать или делать это по трафарету, разбрызгивая специальную краску из серебра, алюминия, меди примерно так же, как и при изготовлении разных табличек и вывесок.
Проводящую схему можно нанести на панель химическим путем, как это делается при производстве зеркал.
Все подобные способы преследуют одну цель — высокую производительность, а отсюда и дешевизну.
Но инженеры, открывшие новый способ производства радиоаппаратов, предусматривают не только печатание соединительных проводников. Почему бы на панели усилителя не напечатать и все необходимые сопротивления?
Вспомним, из чего состоит эта знакомая всем радиолюбителям деталь: обыкновенная палочка или пластинка из изолирующего материала, на которую нанесен тонкий слой кокса, смешанного с лаком или другим составом. Короче говоря, палочка покрыта как бы краской, в данном случае являющейся полупроводником. Так почему же этой краской не печатать сопротивления?
Ты, вероятно, слыхал, что есть многокрасочная типографская печать, где каждая краска наносится на бумагу поочередно — например, сначала красная заполняет все нужные места картинки, затем желтая и т. д.
Пользуясь этим методом, можно сначала, как говорится — при первом прогоне, напечатать проводники аппарата, потом сопротивления, потом... конденсаторы.
Я не оговорился, именно конденсаторы, хотя, как ты знаешь, эти детали ничем не похожи на сопротивления. Как же их печатать?
А вот как. Сначала печатаем на панели серебряный квадратик (величина его зависит от требуемой емкости). Это будет одна из пластинок, или, говоря технически, обкладок, конденсатора. Затем полученный квадрат покрывается (тоже способом печати) тонким слоем изолирующего, скажем полистирольного, лака, поверх которого уже печатается верхняя обкладка.
Получается конденсатор, выполненный «типографским» способом.
Не все делается так просто, как я об этом рассказываю. Технология печатных схем еще очень сложна, во многом не проверена, но у нее огромное будущее, и это должно привлекать молодых радиоспециалистов.
В самом деле, сколько здесь увлекательных возможностей!
Например, вместо того чтобы наматывать катушки, сейчас их уже печатают. Правда, не для всех аппаратов. Представь себе напечатанную на какой-нибудь изолирующей панели серебряную спираль. Разве это не катушка?
Такой способ применяется при массовом производстве передатчиков для радиозондов.
А однажды я видел остроумный детекторный .приемник. Это круглая фарфоровая плитка с нанесенной на ней медной спиралью-катушкой. Технология изготовления подобного приемника примерно такая же, как и обыкновенного чайного блюдца с золотой каемкой. Вот тебе и еще один новый метод массового производства радиоаппаратов.
У него тоже немалое будущее. Значит, не только телевидение или радиолокация, то есть те области радиотехники, которые особенно затрагивают юное воображение, достойны твоего внимания.
Создание новой технологии в производстве радиоаппаратов, о чем я сейчас рассказывал, — не менее увлекательное дело.
Подумай как следует, на минуту закрой глаза и представь себе ну хотя бы одну небольшую часть тех возможностей, которые сулит нам печатание электрических схем.
Возьмем простой массовый приемник, сделанный по этому способу. Полупроводниковые триоды, плоские детали, нанесенные на панели, — все это заставит заново пересмотреть привычные нам конструкции приемников, так как весь монтаж будет расположен на одной плоскости.
Скорее всего, такой маленький приемник может быть похож на блокнот, записную книжку.
Не только печатание схем и новая технология изменят конструкцию приемника.
Мы знаем об успехах наших инженеров в разработке новых громкоговорителей с так называемыми пьезокристаллами. Эти громкоговорители обладают высоким коэффициентом полезного действия, в десяток раз большим, чем у обычного динамика.
Можешь представить себе только эти два сочетания в приемнике: в нем будут кристаллы вместо ламп и кристаллический громкоговоритель вместо динамика. Приемник уже станет другой, совсем не похожий на прежние.
Можно ли точно разграничить специальности в радиотехнике? Нет.
Для доказательства приведу следующий пример. За последнее время в нашем хозяйстве все чаще и чаще применяются фотоэлементы.
Но, может быть, ты еще не знаешь, что такое фотоэлемент?
Около семидесяти лет назад русский ученый А. Г. Столетов сделал замечательное открытие. Он установил, что если направить луч света на светочувствительный металл, например цезий, то из него начинают вылетать электроны. Эти электроны можно заставить двигаться в определенном направлении и таким образом получать электрический ток.
Прибор, превращающий свет в электрический ток, назвали фотоэлементом. Он состоит из небольшой стеклянной колбочки. Воздух из нее удален. Большая часть ее внутренней поверхности покрыта тонким слоем цезия или другого вещества, чувствительного к свету. Внутри колбы укреплена металлическая пластинка или колечко. Колечко соединено с положительным полюсом батареи, а светочувствительный слой — с отрицательным.
Когда фотоэлемент освещают, свет проникает внутрь колбы через прозрачное стекло и падает на светочувствительный слой. Под действием света из этого слоя вырываются электроны и устремляются к положительно заряженному колечку или пластинке. В цепи появляется ток.
Фотоэлемент является близким родственником электронной лампы, и почти во всех устройствах, именуемых «фотореле», применяются схемы с радиолампами.
Кто же, как не радист, должен заниматься этим делом?
Но ведь в фотоэлементе происходят обычно малоизвестные радисту фотоэлектронные процессы. Здесь требуются совсем иные расчеты. Появляются такие малознакомые ему величины, как, например, люмены.
Кроме того, оказалось, что в самих фотоэлементах властвует химия.
Фотоэлементы с литием, цезием, рубидием неодинаково ведут себя под действием световых лучей. Они как бы настроены на разные волны (вроде приемников); причем тут уже приходится иметь дело с целыми спектрами электромагнитных колебаний.
Инженеру-радисту, если он решил заняться фотоэлементами, придется многому еще поучиться. Надо упорно изучать и химию, и спектры, и световые единицы люмены — все, что нужно для фотоэлектроники.
Но этим он опять не может ограничиться. К фотоэлементу часто бывает подключен усилитель, а к усилителю— довольно сложная механика, где прежде всего имеется реле, которое, включаясь, приводит в действие разные механизмы.
С помощью фотоэлемента можно автоматически считать число изделий, движущихся по конвейеру. Коробка с табаком или конфетами, банка с компотом пересекает луч света, который падает на фотоэлемент. Когда банка оказывается на пути луча, фотоэлемент перестает пропускать ток, якорек реле отпадает и тем самым замыкает цепь батареи, куда включен электромагнитный счетчик.
По выражению техников, он будет «срабатывать», то есть поворачиваться на один зубец, при каждом щелчке реле. Нетрудно догадаться, что с зубчатым колесом соединен обыкновенный счетчик оборотов, вроде велосипедного.
Оказывается, радисту тоже полезно знать механику. Кстати, счетчик изделий — это детская игрушка в сравнении с более сложными конструкциями, где применяются фотореле.
Фотоэлемент может не только считать изделия, но и контролировать их по весу, по величине и даже по цвету. В этом случае конструируется такое приспособление, которое просто сбрасывает с конвейера отбракованную деталь.
Для автоматической передачи в другое помещение (по проводам), например, таких показателей, как влажность и температура воздуха, тоже применяют фотоэлементы. Они могут сигнализировать о присутствии вредных газов или без помощи человека автоматически регулировать и влажность, и температуру, и освещенность, и даже электрическое напряжение в различных установках.
Если фотоэлемент может передавать сигналы в другое помещение о повышении температуры или влажности, то почему бы не представить себе эту передачу уже не по проводам, а по радио?
Такая система очень широко развита в нашей стране. Речь идет об автоматических радиометеостанциях, которые в определенные часы передают с какого-нибудь дальнего острова в Тихом океане направление ветра, давление воздуха и все, что требуется для прогнозов погоды.
Известны и другие случаи, когда человек не только наблюдает за какими-нибудь явлениями, происходящими на большом расстоянии от него, но и активно вмешивается в эти дела, по-хозяйски управляет ими.
Пока еще нет станций управления погодой, но мы верим, что они будут. Сейчас мы управляем электростанциями издалека, с диспетчерского пульта, по проводам, хотя нет никаких препятствий для этой цели использовать и радио.
Видишь, сколько интересного обещает тебе профессия радиоинженера, радиотехника или просто радиомонтера.
Глава пятая СКВОЗЬ НОЧЬ И ТУМАН
Я уже упоминал о радиолокации. Раньше об этом открытии писали только в фантастических романах, а сейчас оно стало широко применяться в нашей жизни.
Это не значит, что радиолокация потеряла для нас прелесть новизны. Со времени открытия русского ученого А. С. Попова, который, как тебе, наверно, известно, впервые обнаружил отражение радиоволн от кораблей, прошло много лет, а возможности применения радиолокации далеко еще не исчерпаны.
Вот ведь, кажется, сравнительно небольшая отрасль радионауки — локация. Я подчеркиваю «небольшая», потому что у радиотехники столько отраслей, что их даже трудно перечислить. Тут и приемники, и мощные радиостанции, и телевидение, и телемеханика, и высокочастотная закалка, и плавка, и радиоразведка, и разные электронные приборы, о чем я только что рассказывал.
Все эти области науки если и не входят непосредственно в радиотехнику, то связаны с ней неразрывно. Так, например, существование электроакустики немыслимо без радиотехники, так же как немыслима без нее совсем новая наука — радиоастрономия.
Но, несмотря на все это, радиолокация занимает особое место в технике радио.
Неизвестно, чем ты захочешь заниматься, если выберешь профессию радиоспециалиста. Может бьпь, навсегда покорят твое воображение чудеса радиолокации.
Будущие межпланетные путешествия невозможны без радиолокации.
Это ясно уже сейчас. Советские ученые определили возможность измерения расстояний до небесных светил с помощью радиолокатора. Они сделали практические расчеты для радиолокации Луны.
Невидимым лучом радиопрожектора можно как бы ощупывать горы и впадины на поверхности Луны, заранее отыскивать место для посадки будущего ракетоплана.
Радиолокатор позволяет видеть на далекие расстояния сквозь ночь и туман.
Это действительно фантастический радиоглаз, покоряющий пространство. Астрономы смотрят на небо обычно ночью, стараясь заметить падающий метеор по вспышке, по светящемуся следу, но радиолокатор может исправить несовершенство человеческого зрения: он видит этот метеор днем так же хорошо, как и ночью, потому что не вспышка и не светлый след воспринимаются антенной радиолокатора, а отражение волны ионизированного облачка, которое оставляет за собой метеор.
Разберемся в сущности радиолокации.
Радиолокатор видит не тень и не свет. Он замечает совсем не то, что привычно нашему глазу.
Он может показать, где находится каменное здание, где летит самолет, корабль, плывущий в тумане. Он укажет на айсберг, горы и скалы.
Но не все доступно глазу радиолокатора. На его экране ты не увидишь, как выглядят высокие сосны и цветочные клумбы, как колышутся высокие хлеба и зреют плоды.
Ночью на расстоянии многих десятков километров радиолокатор видит самолет, но никогда даже вблизи и при ярком солнечном свете он не заметит опознавательных знаков на его крыльях.
Он видит все то, от чего отражается радиолуч.
Правда, с самолета радиолокатор может увидеть реку или канал, но это потому, что радиолучи иначе отражаются от воды, чем от земли.
Радиолокатор покажет и железный мост через эту реку, но опять-таки потому, что от металла волны отражаются лучше, чем от воды.
Вот почему радиолокатор не увидит опознавательного знака на самолете. Ведь самолет металлический, лучи отражаются от его поверхности одинаково, вне зависимости от того, какой краской он выкрашен или что на нем нарисовано.
Предположим, что мы с тобой построили крохотный передатчик дециметровых волн и такой же приемник. В этих аппаратах можно применить обычные лампы, например те же пальчиковые.
Ты уже знаешь, что радиолокацией можно определить расстояние не только до неподвижного объекта, например до какого-нибудь дома, но и до летящего самолета; причем, как известно, радиолокатор сразу показывает и скорость его и направление полета.
Попробуем решить очень простую задачу — с помощью радиолокатора определим расстояние до дома.
У приемника и передатчика — направленные антенны. Для этих волн они могут быть сделаны с небольшими рефлекторами.
Поставим наши аппараты в поле на некотором расстоянии друг от друга.
Впереди виднеется дом с железной крышей.
Направим рефлектор передатчика точно на крышу дома. Включим приемник и его антенну тоже нацелим на этот дом.
Рассуждаем так: если мы на мгновение включим передатчик (причем в этот же момент заметим время на секундомере), луч добежит до крыши, отразится от нее, помчится обратно, и мы его тут же поймаем рефлектором приемника. Несомненно, что в телефоне мы услышим звук работающего передатчика. Надо только успеть нажать кнопку секундомера, чтобы определить, сколько времени волна бежала до дома и обратно.
Дальше все получается очень просто — обыкновенная арифметика. Надо разделить полученное время на два, чтобы узнать путь волны только до дома, не считая времени обратного пробега.
Затем, зная скорость распространения волн, а именно — триста тысяч километров в секунду, мы можем легко высчитать расстояние до дома.
Принцип, конечно, правильный. Именно на нем и основано применение радиолокации для измерения расстояний.
Ведь это то же самое, что и обыкновенное эхо. В данном случае без всяких приборов, только по секундомеру, можно определить расстояние до ближайшего леса или горы. Надо громко крикнуть и, смотря на бегущую стрелку, ждать, пока эхо долетит до тебя.
Сейчас мы посылаем не звук, а радиоволну.
Приготовим секундомер. Одновременно с его кнопкой нажали ключ передатчика — и в телефоне приемника сразу же услышали сигнал.
Ясно, что принят не отраженный луч, а тот, который непосредственно прибежал от передатчика. Ведь передатчик стоит совсем рядом и, несмотря на направленные антенны, все же будет мешать слушать радиоэхо.
Вот если бы успеть мгновенно выключить передатчик, чтобы принять отраженный луч!
Ничего не получится.
Человек не может манипулировать с такой скоростью ни ключом, ни кнопкой секундомера. Кроме того, ухо тоже не может различить звуковые сигналы, которые приняты друг за другом с ничтожным промежутком времени— в миллионные доли секунды. Ведь если до дома, куда мы посылали радиолуч, расстояние будет триста метров, то луч пройдет эти метры всего за одну миллионную долю секунды.
Никакие секундомеры не смогут определить эту скорость.
Не удался наш опыт.
Видишь, с какими трудностями встретились инженеры при разработке радиолокатора.
Для того чтобы понять его сущность, поставь себя в их положение, когда они пытались практически применить открытие А. С. Попова.
Ну что бы ты стал делать для решения задачи, если требуется определить время пробега радиоволны до цели?
Как измерить миллионные или пусть даже тысячные доли секунды?
Может быть, для этого использовать какую-нибудь автоматику? Например, подключить к приемнику реле или самопишущее перо, которое будет отмечать на вращающемся барабане и время посылки сигнала и время приема его отражения, то есть радиоэхо?
Мысль правильная, но очень далекая от реальных возможностей. Ее просто нельзя осуществить.
Никакие реле, никакие движущиеся механизмы непригодны, если от них требуется, как говорят, «срабатывание» в миллионные доли секунды. С такой скоростью невозможно провести черточку на барабане, чтобы отметить время посылки сигнала.
Значит, нужно искать другие пути.
Нельзя ли здесь использовать принципы телевидения?
В те годы, когда инженеры бились над радиолокацией, не существовало телевидения в том виде, как сейчас, но основа всего телевидения, то есть электроннолучевая трубка, уже имелась, и применение ее для этих целей было разработано в России.
Представь себе колбу с почти плоским дном.
Дно это служит экраном и покрыто изнутри специальным составом, который светится под действием потока электронов.
Источник электронов находится в узкой части колбы; это катод — фарфоровая трубочка с нанесенным на нее слоем окиси редких металлов.
Внутри трубочки накаливается нить. С катода свободно летят электроны.
Нам их нужно собрать в узкий тонкий пучок — электронный луч. Это делается не линзами, как в проекционном фонаре, а другими, уже электрическими, устройствами, по характеру действия похожими на собирающие линзы.
Тонкий пучок из электронов ударяется в экран и заставляет его светиться. Ты видишь яркий точечный зайчик. Зайчиком можно управлять. В горлышке колбы поместим пластинку, на которую подадим то или иное напряжение.
Электронный луч будет притягиваться к пластинке, если рна заряжена положительно. Следовательно, и зайчик переместится на экране.
А если поставить две пластинки, справа и слева, и подавать на них переменное напряжение? Тогда луч будет метаться от одной до другой пластинки, оставляя за собой на экране тонкую светящуюся линию.
Можно подсчитать, за сколько времени зайчик пройдет расстояние от края экрана до другого края. Больше того: мы можем разбить этот путь на равные части и тогда получим «шкалу времени».
Вернемся к передатчику и приемнику и попробуем связать воедино все наши аппараты для радиолокации.
В электроннолучевой трубке есть еще пластинки, расположенные по вертикали. Вот на них мы и будем подавать напряжение от приемника.
Приступаем к новым опытам. Нажимаем на мгновение ключ передатчика. Метнулся радиолуч.
Смотри, что делается на экране! От основной линии скользнул вверх острый зубец. А вот и второй, подальше от первого на несколько делений вправо. Значит, мы приняли радиоэхо своего передатчика.
Луч отразился от препятствия, от крыши дома, и теперь нам нетрудно рассчитать, сколько же до него метров. Известна скорость движения зайчика и время, за которое радиолуч пробежал до дома.
Но... если бы все это было так просто!
Принцип правильный, а практически с таким радиолокатором работать нельзя. Ты не увидишь никаких зубцов. Эхо вернется раньше, чем будет выключен передатчик.
Можешь ли ты ручаться, что нажмешь ключ на такое короткое время, чтобы успеть увидеть отраженный сигнал, для чего надо отпустить ключ уже через миллионную долю секунды?
Этот кусочек времени во много раз меньше так называемого мгновения.
Принято говорить «в мгновение ока» — время, когда только успеешь моргнуть.
А с точки зрения радиотехники время это очень долгое — десятые доли секунды.
Отсюда ясно, что ты не сумеешь столь быстро выключить передатчик и увидеть отраженный сигнал.
Но даже если бы это удалось сделать, такая короткая вспышка — мелькнул зубчик и исчез — глазу незаметна. Кроме того, мало ли отчего метнулся зубчик: от случайной электрической искры, от атмосферного разряда или от помехи другой радиостанции.
Надо исключить все сомнения. Отраженный луч должен быть виден продолжительное время и точно на делениях шкалы (кстати, ее можно разделить не на отрезки времени, а написать на ней расстояние в километрах, что обычно и делается).
В технике, в любом эксперименте, а часто и в жизни, для того чтобы твердо убедиться, что данное явление не случайно, прибегают к многократной проверке обнаруженного явления.
А если так, то применительно к нашим опытам нам следует посылать частые сигналы от передатчика, и если мы увидим второй зубец на одном и том же месте, то, значит, все правильно — мы принимаем отраженную волну.
Хорошо бы посылать сигналы от передатчика один за другим; пусть они как бы накладываются друг на друга, и тогда на экране мы .будем видеть не отдельные всплески, не выскакивающий на мгновение зубец, а увидим его буквально застывшим на месте.
Если, например, луч радиолокатора отражается от самолета, то мы будем наблюдать не скачущие зубцы, а медленное движение цели.
Но как это сделать? Как заставить передатчик работать краткими импульсами, самому включаться на миллионные доли секунды, а потом выключаться?
Оказывается, и эту задачу можно решить.
В радиолокаторах применяется специальный генератор, прерывание происходит в нем автоматически.
Он сам включился, послал мощную радиоволну в пространство, затем отдохнул немного, какую-нибудь тысячную долю секунды, и снова заработал. Так он может действовать целыми часами.
Вполне понятно, что, несмотря на большую мощность радиоволны, передатчик берет очень мало энергии. Нетрудно подсчитать, что за час он будет работать, то есть посылать энергию, в общей сложности всего лишь несколько секунд. Это очень важно, так как, для того чтобы получить более или менее надежный отраженный луч, который издалека принимается приемником, мощность передатчика должна быть очень большой. Ведь надо измерять расстояние не в триста метров, а в десятки и сотни километров, особенно если требуется обнаружить летящую вражескую эскадрилью.
В начале главы я упоминал о радиолокации Луны. Для этого нужна огромная мощность. Все-таки расстояние до Луны не маленькое — около четырехсот тысяч километров.
Сейчас радиолокаторы потребляют мощность всего лишь в несколько сот ватт, а в кратком импульсе отдают тысячи киловатт. Действительно фантастическое преобразование.
Принципы устройства радиолокатора достаточно сложны. Более подробно об этом ты прочтешь в специальных книгах, а здесь мне хотелось показать на примерах, как решаются некоторые творческие вопросы в проектировании разных аппаратов.
Итак, тебе стало ясным, что лежит в основе радиолокации. Ты уже знаешь, как измерить расстояние не только до ближайшего дома, ко и до летящего самолета.
Кстати, можно ли практически построить небольшой радиолокатор любительскими средствами?
Можно, но трудно. Это доступно только коллективам очень квалифицированных радиолюбителей. Простейшие демонстрационные модели радиолокаторов радиолюбители уже строили.
Вот если бы у нас оказался такой маленький радиолокатор, то мы могли бы проверить, как он видит в тумане и в темноте. Например, могли бы попробовать обнаружить автомобиль на дороге или пароход на реке.
Рассмотрим подобный случай, для того чтобы лучше уяснить возможности радиолокации и на этом примере проследить путь исследования, путь инженерной мысли в дальнейшем совершенствовании радиолокатора.
Снова займемся проектированием.
Будем рассуждать примерно так. Если бы мы пользовались прожектором, то нам пришлось бы все время его вращать, потому что мы не знаем, с какой стороны покажется машина. Современные конструкции радиолокаторов тоже напоминают прожекторы, но излучают они невидимый поток электромагнитной энергии.
Для того чтобы удобнее искать цель, не поднять ли нам радиопрожектор на специальную мачту или крышу высокого фургона? Пусть мотор вращает антенную систему.
Как только в поле зрения радиолокатора появится машина и на экране медленно поползет светящийся зубец, мы тут же остановим мотор антенны и посмотрим ее направление на специальной шкале. Стрелка указывает на юго-запад. Значит, с этой стороны приближается к нам машина, и от нее отражается радиолуч.
Теперь нам нетрудно определить, на каком же расстоянии она находится и с какой скоростью движется.
Хорошо бы придумать автоматику, для того чтобы следить за движением машины. Вдруг она свернет на другую дорогу, а мы не успеем этого заметить!
Оказывается, такая автоматика существует. Хороший радиолокатор ни на секунду не выпустит из поля своего зрения ни машину, ни пароход, ни торпедный катер. Он будет следить острым глазом радиопрожектора, медленно передвигаясь за движущейся целью.
Но мы еще не решили многих вопросов. Рано еще думать о полном совершенстве радиолокатора, об автоматике и многих других удобствах управления этим сложным устройством.
Наши опыты еще не закончились, и, если мы уже умеем определять направление движущейся машины, ее скорость и расстояние до нее, все же многого нам еще не хватает.
Радиолокатор, который мы с тобой мысленно построили, пока все-таки игрушка. Он близорук, он ничего не видит в небе, он не умеет считать и не знает, как отличать своих от чужих.
Короче говоря, инженерам, которые предъявили бы такой аппарат комиссии, пришлось бы выслушать немало неприятных, но справедливых слов и поработать еще несколько лет над его усовершенствованием.
По существу, так оно и получалось.
Многие годы проходили в сложной борьбе ученых с капризами радиоволн, электронов в лампах и лучевых трубках. Высокие частоты, которые применяются в радиолокации, не хотели идти по проторенным путям — бежали не по проводам, а по изоляторам.
Ученые заново пересмотрели теорию, свои взгляды на сверхвысокие радиочастоты и наконец перехитрили их. Они стали делать металлические изоляторы и направлять капризные волны, например, по... резиновым трубкам.
Трудно представить себе сантиметровые волны в переводе на частоты.
Частота колебаний здесь такова, что исчисляется в астрономических цифрах. Миллиарды раз изменит ток свое направление за одну секунду.
Как же тут подходить к нему с обычными понятиями о переменном токе, который течет по осветительным проводам?
И не мудрено, если на уроке физики дотошный радиолюбитель может усомниться в правильности ответа своего товарища, когда тот станет перечислять известные ему изоляторы: эбонит, резина, пластмассы. Он может его поправить: «Смотря для каких частот».
Рассказывая о радиолокации, нельзя не вспомнить о трудностях, встретившихся инженерам, когда они впервые столкнулись с этими частотами.
Мало того, что сама система посылки радиоимпульса и приема его отражения достаточно сложна — об этом тебе уже известно, — но если посмотреть на передатчик и приемник радиолокатора тоже «изнутри», то и здесь мы встретимся с техникой, непривычной не только для радиолюбителя, но и для многих радиоинженеров.
А нужно ли строить радиолокаторы на таких высоких частотах? Почему надо применять сантиметровые волны, которые требуют и особых изоляторов и вообще особой техники?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо прежде всего обратиться к антеннам.
Обычно при работе на очень коротких волнах принято пользоваться так называемыми полуволновыми или четвертьволновыми диполями, то есть антеннами длиной в полволны или четверть волны.
Вообрази себе радиолокационную антенну, рассчитанную на волну в пять метров.
Для того чтобы получить антенну направленного действия, применяют специальные рефлекторы или другие направляющие системы, иной раз состоящие из многих десятков металлических трубок.
Такая антенна получается громоздкой, ею трудно пользоваться. От радиолокатора при этих сравнительно длинных волнах трудно получить точность в обнаруживании небольших целей.
Если взять волну в десять сантиметров, то результат получится иной. Даже при сложнейших рефлекторах вся антенная система будет невелика. Ею удобно пользоваться, вращать, поднимать. А главное, на этих волнах можно получить очень узкий пучок энергии, как в прожекторах, что повышает точность определения, где находится самолет или корабль.
Применяются разные волны для разных целей, но будущее радиолокации все же лежит в области очень коротких волн. В радиолокаторах ты не найдешь ни привычных ламп, ни привычных катушек, ни, тем более, знакомых радиолюбителям переменных конденсаторов, дросселей и других деталей, применяемых в радиовещательных приемниках.
Что это за сложная конструкция? Неужели лампа?
Нет, это так называемый клистрон. Для высоких частот непригодны обычные радиолампы: слишком долог путь от одного электрода к другому. В то же время волны проходят всюду, где им не положено. Для них два стоящих рядом проводничка — уже мост. По этому надежному мосту, как на другой берег, спокойно проходят высокие частоты, хотя, по мысли конструктора, они никак не должны перебираться в эту запрещенную для них часть схемы.
Иногда в приемнике сантиметровых волн можно найтй даже «катушку самоиндукции».
Это блестящий пустотелый шарик, и называется он уже не самоиндукцией, а резонатором или объемным контуром.
Много непривычного в таком приемнике.
Если посмотреть на передатчик радиолокатора, то часто можно встретиться не с генераторными лампами, а с очень странными трубками, находящимися в поле сильного магнита. Такие устройства называются магнетронами. У них, в отличие от ламп, применяемых на сантиметровых волнах, очень высокий коэффициент полезного действия.
Но возвратимся к нашему еще несовершенному радиолокатору.
Предположим, освоили мы и капризы сантиметровых волн и почти уже привыкли к пустотелым резонаторам, заменяющим многовитковые катушки, которые радиолюбители когда-то наматывали в долгие зимние вечера.
Вращается антенная система, как прожектор, но нам ее надо повернуть вверх, чтобы определить, не летит ли в небе самолет. Может быть, ом скрыт за облаками, далеко от нас, за многие десятки километров?
Нужно просматривать небо не только круговым обзором, но и на разной высоте. Значит, антенна, помимо вращения в горизонтальной плоскости, должна еще двигаться вверх и вниз.
Вот какое требуется сложное движение антенной системы, и такую конструкцию нам надо придумать!
Опять получается неладное. Наш радиопрожектор посылает волны очень узким пучком.
Искать самолет в небе такой острой иглой — безнадежное занятие: обязательно пропустишь.
Но это все в наших руках. Пусть радиолокатор ищет цель широким лучом. Взмахнешь им по небу—и сразу проверишь немалый участок.
А как же быть, если нужно определить число самолетов? Как их пересчитать? Для этой цели удобнее узкий луч.
Значит, самый простой выход — это соединить две системы.
Сначала искать широким пучком, и, когда луч встретит в небе какое-то препятствие, когда побежит на экране светящийся зубец, вот тогда и переключить радиолокатор на работу узким лучом. Тут можно все определить — и число самолетов, и высоту, и скорость.
Осталась еще одна задача: как узнать, свои это самолеты или чужие?
Делается это так. На самолетах устанавливаются специальные приборы, которые, воздействуя на приемник радиолокатора особыми сигналами, например появлением на экране второго прыгающего зубца, указывают, что самолет свой, а не противника. Зубец может колебаться с заранее установленной частотой, в различных комбинациях частот и пауз.
Вот так постепенно мы разобрали принципы радиолокации, познакомились с основными трудностями, которые стояли на пути исследователей и изобретателей — создателей современных совершенных радиолокаторов.
Но все же, несмотря на их совершенство, далеко еще не все сделано. Тысячи молодых инженеров и техников, которые придут в лаборатории и на заводы, готовые отдать все свои способности и силы увлекательнейшему делу по созданию новых аппаратов радиолокации, найдут для себя непочатый край работы.
В наше время применяются дециметровые и сантиметровые волны, чтобы видеть самолет или корабль ночью и в тумане. Мы можем видеть с большой высоты мосты и железные дороги, города и селения. Видеть в темноте!
Чего ожидать в недалеком будущем, когда мы научимся строить вполне надежные аппараты на миллиметровых волнах, при которых точность радиолокации повысится во много раз?
Может быть, маленькие радиолокаторы поставят на автомашины. В пургу и туман они будут предупреждать водителя о препятствиях на дороге.
Человек получит новое зрение, он станет носить радиолокатор в кармане.
Уже сейчас метеорологи наблюдают за шарами-зондами, пользуясь радиолокаторами. Невидимый луч определяет высоту облаков, указывает, откуда придет туча, следит за падающими метеорами.
Эта новая область радиотехники позволяет измерять время с точностью до миллиардных долей секунды, что даст возможность определить время пробега импульсов по нервной системе человека.
Трудно предугадать все возможности радиолокации. Техника эта молода, она делает только первые шаги, и будущее ее поистине безгранично.
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?
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.
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».
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: предположим, 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.
В 30-х годах сотни советских коротковолновиков на своих маленьких радиостанциях устанавливали связи со всеми континентами. Уже тогда каждый школьник знал, что такое радио и каковы его возможности. И вдруг весь мир облетело сенсационное сообщение.
«Знаменитый Маркони продемонстрирует способ передачи энергии на расстояние», — писали американские газеты.
Маркони обещал, что, находясь на своей яхте возле берегов Италии, он зажжет свет на выставке в Сиднее, в Австралии.
С волнением ожидали доверчивые люди этого дня. Как же, наступает новая эра — передача энергии на расстояние! Да еще какое расстояние — тысячи километров!
Действительно, в назначенный срок, гордо подняв трясущуюся голову, Маркони подошел к передатчику, нажал кнопку, и в Сиднее вспыхнули лампы на открывающейся по этому сигналу выставке.
Когда выяснились технические подробности этого «величайшего открытия», советские коротковолновики долго смеялись. Я, помню, как-то зашел к ним в радиоклуб на собрание. Там из рук в руки переходил журнал с описанием опыта Маркони.
Радиолюбители хохотали до слез. Еще бы, такие опыты они могут делать ежедневно, даже не пользуясь мощными радиоустановками «великого Маркони».
В Сидней с яхты Маркони долетела лишь ничтожная капля энергии, какие-то микровольты, конечно неспособные зажечь даже крохотную лампочку от карманного фонаря, а не только все мощные лампы выставки.
Микровольты были приняты обыкновенным приемником, соединенным с реле. В реле под действием сигнала с маркониевской яхты замкнулись контакты,как им и полагалось. Они включили через другое, более мощнее реле сеть местной, сиднейской, электростанции, и лампы загорелись.
Таким образом, вместо опыта передачи энергии на расстояние Маркони просто повернул выключатель, правда издалека, за несколько тысяч километров. Вот и всё!
Я слышал, как на собрании коротковолновиков москвич говорил своему другу, приехавшему в командировку из Владивостока: «Хочешь, по системе Маркони я буду через свой передатчик каждый вечер включать и выключать у тебя лампы в квартире, а по утрам даже и электрический чайник? Прими по-дружески эту заботу».
В те времена юные радиолюбители из Дома пионеров тоже вспоминали «грандиозный опыт Маркони». На выставке радиокружка включали по радио игрушечные моторчики.
Ну, а если оставить в стороне эти детские фокусы, модели, управляемые по радио, и даже позабыть, что существуют настоящие радиоуправляемые самолеты, как можно было бы представить себе радиотелемеханику завтрашнего дня в других отраслях техники?
В научно-фантастической повести «Золотое дно» я рассказывал о поисках нефти в недрах Каспийского моря. Предположим, что совсем скоро нефть будет найдена в самых далеких глубинах Каспия. Организованы новые морские промыслы.
Теперь посмотрим, как нам поможет радиотелемеханика в этом деле.
Совершим небольшое путешествие на гидросамолете. Под нами море.
Проплывает белый, словно покрытый снегом остров.
Он кажется странным на этом море, где с берега спускаются виноградники. Наверху плоского, круглого острова, похожего на гигантскую консервную коробку, стоит блестящий цилиндр. Он медленно вращается.
Всюду разбросаны эти белые острова. Целый архипелаг посреди Каспийского моря. Он никогда не был нанесен на карты, и только совсем недавно в лоциях Каспия появились точки новых островов, причем с каждым месяцем их становится все больше и больше.
Посмотрим, как работают люди на плавучих островах. Вероятно, они надолго остаются здесь одни: трудно предположить, что дежурные каждый день летают на работу. Им будет приятно встретиться с нами — они так давно не разговаривали ни с кем. Но у них должно быть радио. В данном случае радио здесь совершенно незаменимо.
Самолет мчится к воде, словно стараясь нырнуть в глубину.
Тишина. Выключен мотор. Скользнули поплавки по верхушкам робких волн, легкий всплеск — и гидросамолет подруливает к острову.
Нас никто не встречает. Неужели для обитателей этого острова совершенно безразлично, что к ним прилетели гости?
Самолет уже пришвартован к стальному борту плавучего острова. Мы поднимаемся по короткой лесенке наверх.
Ну, что же здесь смотреть? Перед нами открывается довольно скучный ландшафт.
Круглая площадка диаметром примерно в сорок метров, от которой так и пышет жаром. Стальная коробка уже успела нагреться от солнца. Кроме зеркального вращающегося цилиндра, расположенного посередине, ничего нет.
Это ветряной двигатель. Он работает от самых слабых ветров. А так как на Каспийском море постоянно дуют ветры, и далеко не слабые, то именно здесь наиболее рационально использование этого вида энергии, чтобы выкачивать нефть из морских глубин.
Внизу, под ветряком, — люк. Там находятся приборы.
Ну конечно, около них и должны быть дежурные.
Небольшая камера. Здесь только приборы, а все остальное пространство стальной коробки острова представляет собой огромный резервуар нефти.
Под водой — гибкая труба; она идет к стальной полусфере, где находятся насосы. Если бы мы сейчас посмотрели на подводный промысел, то увидели бы много труб, поднимающихся вверх; они колышутся от глубинных течений, как стебли водяных лилий.
Мы уже обошли все помещения, где расположены контрольные механизмы. А где же люди? Кто следит за всеми этими приборами?
На стальных островах нет людей.
Они никогда здесь и не бывают, кроме тех случаев, когда нужно перекачать нефть из стальной коробки в пустые трюмы гигантских танкеров.
Но откуда люди на берегу знают, что сегодня необходимо послать танкеры к острову номер шестнадцать, для того чтобы освободить его от нефти? Как следить за сотней таких островов?
Радиостанция, работающая на миллиметровых волнах, автоматически передает все показания приборов на берег.
На всех островах торчат гребенки антенн; они направлены в одно место на берегу, где высится новое куполообразное здание со сложной системой сверкающих на солнце антенн. Сюда сходятся незримые нити радиоволн от каждого острова.
На медленно ползущих лентах автоматически записываются все показания приборов.
Дежурный инженер ходит около аппаратов и следит за тем, как работает самый огромный промысел в мире.
Инженер должен пройти практику на всех участках телеавтоматики. От него требуется не только следить за приборами, но и в некоторых случаях принимать
самостоятельные решения. Инженер должен знать, когда следует остановить насос или закрыть тот или иной кран. Это можно сделать, не отходя от пульта управления,— надо только повернуть нужный переключатель.
Под прозрачным колпаком из пластмассы щелкают и жужжат механизмы. Они сами регулируют все процессы, необходимые для того, чтобы выкачивать из морского дна тысячи тонн нефти.
Поднимаемся из железной коробки на воздух, на простор. Пусть остаются внизу бессменные мастера — созданные нами приборы, привычные к любой температуре и любым условиям. Человеку здесь не место.
Свежий ветер забирается за воротник рубашки. Скользит у стенок белого острова откуда-то прибежавшая высокая волна. Кажется, что она с разбегу хочет подпрыгнуть сюда. Вот она откатилась назад и снова с веселым шипением ринулась к острову.
Везде, на всех островах, разгоняя по морю солнечные зайчики, вращаются блестящие цилиндрические ветродвигатели. Неравномерно, чуть слышно щелкают реле, гудят моторы.
И ходит сейчас в светлом зале дежурный инженер, изредка поглядывая на мерцающие зеленые лампочки записывающих приборов. Он работает один за тысячу человек — мастеров, мотористов, смазчиков, контролеров, техников. Один за всех! Через четыре часа его сменит другой.
Ходит инженер по диспетчерской. Смотрит на огромную, во всю стену, светящуюся карту, где в кружках островов мелькают цифры добычи каждой из скважин.
Он знает, что люди, когда-то работавшие на вышках, в шахтах, в цехах, на полях, в лабораториях, школах, на маленьких и больших участках великих созидательных работ, сейчас уже подошли к тем дням, ради которых им приходилось так упорно трудиться.
Пример радиотелемеханического управления, взятый мною из научно-фантастической повести, — дело ближайшего будущего. Все это можно построить, если подобная система будет целесообразной и наши ученые не придумают что-либо более значительное.
Если можно управлять по радио, то почему пока еще нельзя передавать радиоэнергию, чтобы на больших расстояниях она питала лампы и моторы?
А вот почему. Ты знаешь, как ничтожна мощность радиоволны, которая долетает до приемника. Ее даже трудно измерить. Правда, если жить в доме под антенной мощной радиостанции, то можно реально ощутить эту радиоэнергию: во время передачи будет гореть лампочка, включенная в антенну, или вращаться крохотный, игрушечный моторчик. Основная же часть энергии уходит в пространство, как бы растворяется в нем, и на расстоянии в сотню километров ее ощущают только чувствительные приборы, то есть приемники.
Значит, нечего и говорить о создании мощного электромагнитного поля на более или менее значительном расстоянии от передатчика.
Некоторые писатели еще совсем недавно фантазировали на эту тему. Они считали, что в будущем вполне возможно делать самолеты, которые принимали бы на свои антенны радиоэнергию как бы из воздуха.
Даже гигантская радиостанция, для питания которой потребовалась бы энергия целой Куйбышевской ГЭС, не создаст вокруг себя столь могучее электромагнитное поле, чтобы привести в движение мотор самолета в радиусе хотя бы нескольких километров.
Эта затея равносильна тому, как если бы ты захотел сделать сладким Ладожское озеро, бросив в него щепотку сахару.
Оставим фантазию и постараемся найти другой выход.
Нецелесообразно, как говорится, пускать на воздух дорогую радиоэнергию: нельзя сыпать сахар в озеро для того, чтобы потом выпить из него стакан сладкой воды.
Энергию надо концентрировать. Об этом ты уже читал в главе о радиолокации.
Мы умеем строить направленные антенны, которые дают узкий пучок радиоволн. Может быть, в этом пучке радиоэнергии, как по трассе, и полетит завтрашний «радиосамолет»? Подумай над этим.
Опять ты встретишься с непреодолимым препятствием — быстрым затуханием энергии. Если возле радиостанции самолет и получит нужную мощность, то дальше по трассе она будет все падать и падать.
Когда мы говорим по междугородному телефону, то для того, чтобы слышимость не ослабевала, через определенные сотни километров ставятся усилители.
Может быть, и в нашем случае потребуется целая цепочка из передатчиков энергии. Нельзя осветить одним, пусть даже самым мощным, прожектором дорогу от Москвы до Ленинграда, и не только потому, что мешает кривизна земной поверхности. Для хорошего освещения нужны многие сотни прожекторов. Видимо, это положение применимо и для нашей радиотрассы.
Представляешь себе, как все это сложно? А нельзя ли найти другой выход, для того чтобы практически осуществить передачу энергии без проводов?
Возьмем более простую задачу: используем для наших опытов не самолет, а автомобиль. Что из этого получится?
Перед тобой стоит машина. Ее мотор питается не бензином, а радиоэнергией. Такая идея нашла свое реальное воплощение в работах советских инженеров.
Инженер Г. И. Бабат построил высокочастотную автомашину. Ему удалось добиться очень высокого коэффициента в использовании электроэнергии, примерно такого же, как в троллейбусах.
Разрабатывая свою высокочастотную автомашину, конструктор пошел по совершенно правильному пути. Энергия не должна распространяться в разные стороны, она должна попадать только на рамки движущихся машин.
Конечно, понятие о приемной рамке здесь совсем другое. Мы привыкли к рамочным антеннам, которые часто используются радиолюбителями.
Между рамкой высокочастотного автомобиля и источником электромагнитной энергии должно быть маленькое расстояние, чтобы эта энергия целиком попадала в машину, а не расходовалась даром. Поэтому изобретатель предложил прокладывать под дорогами, где будут ездить созданные им машины, специальные провода; они должны служить как бы первичной обмоткой трансформатора, а виток (рамка) на автомобиле — вторичной обмоткой. В этом случае почти вся энергия будет переходить в приемный виток.
Для того чтобы путь был короче, изобретатель поместил виток совсем близко от земли, закрепив его на шасси своего автомобиля.
Посмотри на рисунок, здесь показана такая машина. Видишь, какой огромной должна быть рамка, чтобы принять возможно больше высокочастотной энергии от передатчика.
Как же представить себе городской транспорт, если будет применено это изобретение? Исчезнет густая паутина троллейбусных и трамвайных проводов. Воздух станет чистым, свободным от запаха отработанного бензина.
Бесшумно побегут по улицам высокочастотные автомобили.
Вероятно, тогда будут ВЧ-подстанции с ламповыми генераторами, питающими скрытые под землей сети.
Для экономии энергии они могут включаться только при движении ВЧ-машин. Водитель нажмет кнопку — заработает маленький радиогенератор и обычным телемеханическим способом включит подземную сеть.
Можно придумать много способов, чтобы экономично расходовать электроэнергию, но это уже дело будущего.
Есть и другой серьезный вопрос: как же переезжать с одной улицы на другую? Неужели подземные сети пойдут по всем переулкам? Как быть с перекрестками?
Изобретатель предлагает следующее: надо как-то аккумулировать энергию «ВЧ-мобиля», чтобы он без питания подземной линией мог проехать несколько километров, для чего применить оригинальный аккумулятор в виде вращающегося маховика со специальной электромашиной.
Идет «ВЧ-мобиль» по магистрали, где проложены подземные сети, — машина работает как мотор и раскручивает маховик до огромной скорости. Свернул «ВЧ-мобиль» в переулок — машина работает как генератор, — его по инерции все еще крутит маховик. Электроэнергия, которую вырабатывает генератор, подается на тяговый мотор.
Таким образом действует «механический аккумулятор».
Можно представить себе передачу энергии без подземной сети, но пока еще в плане научно-фантастического предвидения.
Речь идет о высокочастотных сельскохозяйственных машинах.
Всем известны тракторы, которые работают не на горючем, а питаются от электросети. Тянется за такой машиной толстый, длинный кабель. Трактор выпускает его из себя, как паук паутину.
Инженеры думают о том, как бы освободиться от этой помехи. Нельзя ли сделать электротрактор без кабеля?
Вероятно, если будет когда-нибудь решена практически проблема передачи высокочастотной энергии без подземной сети, то эти первые опыты инженеры проведут с электротракторами, передавая им высокую частоту для питания моторов.
В научно-фантастическом романе «Семь цветов радуги» я рассказывал о таком изобретении.
Представим себе следующую картину.
У самого склона холма идут в ряд удивительные машины с решетчатыми антеннами. Золотом сверкают они на солнце. Машины похожи на гусеничные тракторы. За ними тянутся многолемешные плуги. Отваливается черная, жирная земля, обнажая блестящую сталь. На тракторах нет ни кабин, ни сидений. Машины без человека плывут по полю.
Рядом стоит белый фургон с высокой решеткой на крыше. Решетка выгнута по форме параболоида и представляет собой целую систему направленных антенн. Они соединяются в несколько рядов и кажутся запутанным лабиринтом, сквозь который не пролезет и кошка.
Однако при более тщательном осмотре можно определить форму известных направленных антенн, обычно применяемых в радиолокационных устройствах.
Блестящий параболоид ярко выделяется на фоне голубого неба. Трубки, из которых сделаны антенны, будто наполнены жидким солнцем.
Возле машины — невысокая ажурная башенка с креслом наверху, вроде тех, какие можно встретить на теннисных кортах.
В кресле, поддерживаемом металлической решетчатой фермой, сидит человек. Перед ним блестит сложный пульт с кнопками, рычажками и лампочками.
Тракторы ползут по полю. Внизу, под решетками антенны, вспыхивают разноцветные фары. Они защищены козырьками от солнца, такими же, как светофоры.
По этим сигналам человек, который управляет тракторной колонной, может судить о работе машин: правильно ли они держат курс, какова глубина вспашки, и так далее. Пользуясь кодом цветных сигналов, опытный глаз сразу определит, идет ли трактор по ровному месту или на пути попался небольшой холм. Нажатием соответствующей кнопки на пульте можно изменить наклон лемехов, повернуть машину или возвратить ее обратно.
Почему первые опыты передачи радиоэнергии могут быть практически осуществлены на полях? Почему первой машиной, питаемой этой энергией, вероятно будет трактор?
Все дело в расстоянии. Ведь трактор ходит на ограниченном участке, а это самое главное.
Может быть, через несколько лет ты будешь свидетелем подобных испытаний, пока описанных только в фантастическом романе.
Многое еще хотелось рассказать о «незримых путях» радио и творческой мысли, но пора поставить точку.
Нельзя беспредельно мечтать и тем самым доказывать, что нет более увлекательной профессии, чем у радистов, и что будущее нашей техники определяется только могуществом радиоволн.
Люди любых профессий могут также считать, что нет прекраснее и интереснее тех дел, которыми они занимаются.
Так и должно быть в нашей стране, где труд—творчество.
1944-1945 (1953)