16 марта — день рождения Александра Попова, российского физика, инженера и гениального изобретателя, который внес значительный вклад в создание и развитие радиотехнологий, без которых сложно представить современный мир. Его эксперименты с радиоволнами позволили создать первый отечественный приемник, ставший символом начала эпохи беспроводной связи и предшественником телевидения, мобильной связи и интернета. Сегодня мы вспомним биографию Александра Попова, а также погрузимся в его научную деятельность, бо́льшая часть которой была посвящена исследованиям электромагнитных волн.
Биография Александра Попова
Александр Попов родился 16 марта 1859 года в поселке Турьинские рудники, ныне — Краснотурьинск Свердловской области. В семье было семеро детей и, хотя основная забота об их воспитании ложилась на мать Анну Попову, старшие традиционно помогали младшим. Сам Александр был четвертым по счету ребенком в семье и со всей ответственностью заботился о трех младших сестрах: Анне, Августе и Капитолине.
Отец семьи Степан Попов был священником в местной церкви и рассчитывал, что Александр, как и старший сын Рафаил, пойдет по его стопам. При этом отец совмещал духовное воспитание своих детей с обучением их физическому труду — уже в раннем детстве будущий изобретатель овладел азами столярного мастерства и научился ремонтировать простые механизмы.
В 1869 году Александр Попов отправился учиться в духовное училище в Долматово Пермской губернии (сегодня — Курганская область), а спустя два года перевелся в училище в Екатеринбурге. Александр учился великолепно и проявлял особый интерес к естественным наукам. В 1873 году он перешел в Пермскую семинарию, которая уделяла им особенное внимание. Но проучившись там четыре года и закончив с отличием общеобразовательные классы, Александр, несмотря на уговоры отца, решил не продолжать обучение в семинарии. В школьные годы он увлекался изобретательством и теперь мечтал углубить свои познания в физике, и особенно в электричестве, которое завораживало его с юных лет. Блестящие результаты в семинарии позволяли поступить в Санкт-Петербургский университет без экзаменов, и Александр Попов воспользовался этой возможностью.
Поначалу обучение на физико-математическом факультете давалось ему непросто. На втором курсе Александр много болел и накопил несколько академических задолженностей, из-за чего получил отказ в продолжении бесплатного обучения. Чтобы платить за университет, он начал заниматься репетиторством. Неожиданно это обычное, в общем-то, для студентов занятие стало поворотным в жизни Александра Попова: в 1879 году на одном из занятий он познакомился со своей будущей женой — Раисой Богдановой.
Учась в университете, Александр Попов начал пристально изучать динамо-машины и даже разрабатывал конструкцию для собственного генератора, который называл «машина большой электровозбудительной силы». В 1882 году он защитил диссертацию о принципах работы генераторов постоянного тока и получил ученую степень «кандидат университета» ( прим. ред : после революции это звание было переименовано в «кандидат наук»). Чтобы подготовиться к получению профессорского звания, Александр Попов начал преподавать — сначала в альма-матер, а затем в Минной школе Балтийского флота в Кронштадте. Однако душа ученого стремилась к экспериментам и изобретательству, чему он и посвятил свою дальнейшую жизнь.
Александр Попов — изобретатель радио
Александр Попов, безусловно, сыграл значительную роль в создании первых радиоприемников. Его открытия поспособствовали технологическому скачку как в России, так и в мире. Работами ученого, описывавшими устройство беспроводного телеграфа, интересовались физики и инженеры в Германии, Англии, Швейцарии и Франции. Однако назвать Александра Попова единственным изобретателем радио было бы неправильно, ведь он опирался на весьма внушительную теоретическую и практическую базу, уже накопленную к тому времени наукой. Сейчас мы кратко рассмотрим достижения ученых, которые привели к изобретению радио.
- Джеймс Максвелл — в 1865 году выдвинул гипотезу о существовании электромагнитного излучения и описал его с помощью математических методов.
- Генрих Герц — в 1888 году доказал существование электромагнитных волн с помощью экспериментов.
- Никола Тесла — в 1891 году разработал катушку Теслы, генератор переменного тока высоких частот, необходимый для создания стабильного электромагнитного излучения.
История разработки беспроводной передачи сигнала
В 1893 году Александр Попов отправился в командировку в США, чтобы посетить Всемирную Колумбову выставку в Чикаго. Во время поездки ему удалось побывать в физических институтах и на электротехнических заводах в Париже, Лондоне и Берлине. Пообщавшись с ведущими физиками из разных стран, Попов проникся исследованиями «волн Герца» — так в то время называли радиоволны. На выставке он был особенно впечатлен демонстрацией опытов Теслы с беспроводной передачей электроэнергии.
Вернувшись в Россию, Александр Попов совмещал преподавание в Кронштадте с должностью заведующего электростанцией Нижегородской ярмарки: в Нижний Новгород он отправлялся летом, когда занятия в училище заканчивались. Но где бы ни находился Александр Степанович, все свободное время он посвящал экспериментам в попытках использовать электромагнитные волны для передачи сигналов на расстоянии.
В 1895 году Александр Попов читал очередной номер английского журнала «The Electrician» и вдруг увидел статью, которая очень заинтересовала его. В ней описывалось изобретение британского физика Оливера Лоджа — когерер. Устройство представляло собой стеклянную трубку, заполненную металлической стружкой, находящейся в контакте с двумя электродами с обоих концов. В обычном состоянии стружка имела высокое сопротивление, но при попадании радиоволн ее электропроводность повышалась, и между элементами начинал проходить электрический ток. Возникающий вследствие этого импульс улавливал зеркальный гальванометр, служивший детектором возникающего тока.
Александр Попов сразу отметил два недостатка когерера, которые захотел исправить. Во-первых, для возврата в рабочее состояние с высоким сопротивлением стружки трубку было необходимо встряхнуть вручную. Во-вторых, у прибора была недостаточно высокая чувствительность — он мог улавливать лишь слабые электромагнитные волны, что ограничивало возможность практического использования. Первая проблема была решена с помощью электрического звонка, встроенного в цепь приемника. Вибрации от срабатывания встряхивали стружку, и когерер «перезаряжался» в автоматическом режиме. Для усиления чувствительности Александр Попов использовал антенну с заземлением, а электромагнитное реле позволяло значительно усиливать ток, проходивший через когерер.
Демонстрация первого радиоприемника
7 мая 1895 года вошло в историю нашей страны как День радио. В этот день на заседании Русского физико-химического общества Александр Попов продемонстрировал первый радиоприемник. В первоначальном исполнении дальность обнаружения электромагнитных волн составляла порядка 60 метров, однако вскоре рабочее расстояние удалось повысить до 30 – 40 километров. Новое изобретение сразу нашло практическое применение — его начали использовать как систему предупреждения о надвигающейся грозе. Устройство фиксировало колебания, вызванные разрядами молний на далеком расстоянии, а потому получило название «разрядоотметчик».
Однако Попов был убежден, что его изобретение имеет гораздо больший потенциал, чем простая сигнализация. Он начал работу над системой, которая могла бы генерировать и принимать радиоволны, обеспечивая передачу сообщений на расстояние. Функцию передатчика выполнял искровой разрядник, длительность замыкания цепи которого определяло продолжительность сигналов. Это позволяло передавать сообщения, зашифрованные на азбуке Морзе. Длинные сигналы соответствовали тире, а короткие — точкам (прим. ред: на этом же принципе была основана работа обычного проводного телеграфа). В 1896 году между корпусами Санкт-Петербургского университета, расположенными в 250 метрах друг от друга, впервые в истории была передана радиограмма из двух слов: «Генрих Герц».
Сравнение с разработками Маркони
Итальянский изобретатель Гульермо Маркони также проводил эксперименты с радиоволнами и в том же 1895 году представил собственный прибор на основе когерера. Интересно, что российский и итальянский специалисты проводили исследования независимо друг от друга, однако пришли к поразительно похожим результатам. Маркони также оценил перспективность своего изобретения в качестве детектора молний, но в большей степени его интересовало создание беспроводного телеграфа.
В отличие от Попова Гульермо Маркони целенаправленно стремился сделать свое изобретение в первую очередь коммерчески успешным. В 1896 году он получил патент и основал собственную компанию, направив все усилия на увеличение дальности работы системы приема и передачи радиосигналов. А сейчас давайте в хронологическом порядке рассмотрим, каких результатов ему удалось достичь:
- 1896 — передача сигнала на расстояние порядка 3 километров в холмистой местности;
- 1897 — обмен информацией между береговой станцией и кораблем в Бристольском заливе на расстоянии 14 километров;
- 1899 — передача сигнала через Ла-Манш из французского города Вимрё на маяк Южного Форленда в Англии, которые разделяют 50 километров;
- 1901 — впервые в истории радиограмма пересекла Атлантический океан, связав Англию и Канаду и преодолев порядка 3 500 километров.
Влияние на науку и технологии
Независимо от Маркони Александр Попов также продолжал развивать свою систему, и вскоре она была использована в операции по спасению экипажа броненосца «Генерал-адмирал Апраксин». Корабль сел на мель в Финском заливе в ноябре 1899 года. Первоначально членам команды ничего не угрожало, однако неожиданно грянул мороз, корабль сковали льды, что могло привести к повреждению корпуса. К месту аварии были направлены спасательные суда, но для согласования деталей операции в реальном времени нужна была постоянная связь с материком. Из-за плохих погодных условий проложить телеграфный кабель было невозможно, поэтому задачу по организации радиосвязи взял на себя Александр Попов.
Российский изобретатель лично руководил экстренным строительством радиостанций на острове Гогланд и в финском городе Котки, который был ближайшей точкой к месту крушения. Успех проекта был под большим вопросом, так как до этого максимальный радиус радиопередачи не превышал 40 километров, а актуальное расстояние между станциями составляло порядка 50 километров. Но, несмотря на все сложности, Попову удалось организовать передачу более 400 радиограмм с данными о погоде и перемещениях льдин, а также распоряжениями о доставке оборудования. В результате скоординированных действий никто из членов экипажа не пострадал, а корабль был снят с мели и отбуксирован в Кронштадт для ремонта.
Спасение броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» наглядно показало всему миру, что радио — это не просто инструмент для развлечения физиков и инженеров, а эффективное средство связи, которое позволяет спасать жизни людей. Международный резонанс привел к тому, что системы радиопередачи стали обязательны для оснащения кораблей военно-морского флота США и многих европейских стран.
Развитие радиосвязи и ее применение
В начале XX века радиосвязь преимущественно использовалась военными, которые получили эффективный инструмент для оперативного управления боевыми действиями. Но параллельно с этим развивалась и гражданская радиотелеграфия. 1906 год считается началом эпохи радиовещания благодаря двум важнейшим изобретениям:
- Канадский электротехник Реджинальд Фессенден разработал метод амплитудной модуляции (AM), при котором звуковые волны, обработанные микрофоном, «подстраивались» под радиоволны, что позволяло транслировать звук в реальном времени.
- Американский изобретатель Ли де Форест сконструировал триод — вакуумную лампу, предназначенную для усиления и преобразования электрических сигналов. Триоды использовались в электротехнике вплоть до 1970-х годов, после чего были вытеснены полупроводниковыми транзисторами.
Вклад в развитие электроники и коммуникаций
Объединение теории электромагнитных волн с инженерной практикой послужило стимулом к стремительному развитию технологий. В 1920-х начали появляться первые коммерческие радиостанции. Изобретение частотной модуляции (FM) позволило заметно улучшить качество звука, а использование ионосферы Земли как естественного ретранслятора — обеспечить более широкое распространение радиоволн. Без изобретений Александра Попова и других специалистов его времени человечество не получило бы спутниковую, космическую и мобильную связь, беспроводные технологии Bluetooth и Wi-Fi, экстренные системы оповещения о происшествиях и многое другое.
Другие открытия и изобретения Попова
В период с 1895 по 1896 годы Александр Попов увлекся изучением рентгеновских лучей, на некоторое время оставив усовершенствование своих радиоприемников. Совместно с химиком Сергеем Колотовым он создал первую российскую рентгеновскую установку и передал ее Кронштадтскому госпиталю для диагностики переломов и пулевых ранений. Кроме того, прибор Попова и Колотова был установлен на крейсере «Аврора» и помог оказать своевременную помощь морякам после Цусимского сражения в 1905 году.
Личная жизнь Александра Попова
В 1879 году, когда Александр Попов подрабатывал репетиторством, он увидел в газете объявление о поиске учителя для подготовки девушки к поступлению на врачебные курсы. Он превосходно разбирался в общеобразовательных дисциплинах, а потому охотно откликнулся на предложение. Ученицей оказалась дочь присяжного поверенного (так в Российской империи называлась должность адвоката) Раиса Богданова. Эта встреча стала началом большой любви. В 1883-м году пара обвенчалась в петербургской церкви Косьмы и Дамиана.
Совместная жизнь Александра Попова и Раисы Богдановой была счастливой. Супруги часто устраивали музыкальные вечера в своем доме в Кронштадте, куда приглашались многие выдающиеся деятели науки. Сам Попов имел замечательный слух и исполнял различные вокальные партии, а Богданова аккомпанировала ему на фортепиано.
В январе 1906 года Александр Попов скончался от инсульта на семейной даче в Тверской губернии. Семье российского изобретателя начали выплачивать государственную пенсию, почти на 20% превышавшую его прошлый оклад. Раиса Богданова умерла в 1932 году и была похоронена рядом с мужем на Волковском кладбище Ленинграда (прим. ред.: ныне Санкт-Петербург).
У Александра Попова и Раисы Богдановой было четверо детей: два сына и две дочери. Все они после революции остались в России. Младшая из дочерей Екатерина Александровна Попова-Кьяндская отдала немало сил созданию музея, посвященного отцу. В этой работе ей помогали сестра, старшая дочь изобретателя Раиса Александровна Попова, и дочь Екатерина Георгиевна Кьяндская, внучка великого изобретателя, много лет бывшая впоследствии директором музея. Мемориальный музей А. С. Попова находится в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (прим. ред.: ранее «ЛЭТИ» — «Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ленина), где А. С. Попов работал с 1903 по 1906 годы.
Александр Попов в книгах и фильмах
В 1945 в серии «Жизнь замечательных людей» вышла книга «Александр Попов», написанная директором Центрального музея связи Григорием Головиным, где автор описывает принцип работы самых разных устройств, которые Попов разрабатывал после окончания учебы в институте. В книге содержится много архивных фотографий самого Александра Попова, его семьи и коллег. В 2009 году в той же серии «ЖЗЛ» вышла книга историка Моисея Радовского, в которой содержится много интересных фактов из личной жизни российского изобретателя.
В 1949 году на экраны вышел биографический фильм «Александр Попов», снятый на студии «Ленфильм» режиссерами Виктором Эйсымонтом и Гербертом Раппапортом. В нем подробно раскрыт процесс изобретения радио и сделан особенный акцент на спасательной операции 1900 года. Главную роль в фильме исполнил Николай Черкасов, который в то время был известен прежде всего по ролям Александра Невского, Ивана Грозного и Максима Горького.
Награды Попова и память о нем
Помимо нескольких орденов, полученных Александром Поповым, он был удостоен звания почетного инженера-электрика и золотой медали Всемирной промышленной выставки в Париже (1900).
В честь Александра Попова назван космический объект из внутренней области пояса астероидов, кратер на обратной стороне Луны, радиозаводы в Омске и Нижнем Новгороде, несколько школ и институтов в разных городах России. Также его имя носит Центральный музей связи в Санкт-Петербурге. Попову воздвигнуты памятники в Кронштадте, Санкт-Петербурге, Краснотурьинске, Перми, Екатеринбурге, Рязани, Петергофе.
Вопрос-ответ
Правда ли, что радио изобрел именно Попов, а не Маркони?
Александр Попов и Гульермо Маркони изобрели радиоприемники независимо друг от друга в 1895 году.
Почему Маркони более известен, чем Попов?
Маркони более известен в европейских странах, так как он был итальянцем. В России и странах бывшего СССР изобретателем радио традиционно считают Попова.
Как работал первый радиоприемник, созданный Поповым?
Первый радиоприемник Александра Попова представлял собой систему оповещения о грозах. Антенна улавливала электромагнитные колебания от разрядов молний и передавала импульсы на когерер, который активировал электрический звонок.
Почему 7 мая считается Днем радио?
Александр Попов провел демонстрацию своего радиоприемника 7 мая 1895 года. С 1945 года эту дату отмечают как День радио.
Какие эксперименты привели Попова к открытию беспроводной связи?
Сначала Александр Попов повторял опыты Генриха Герца по обнаружению электромагнитных волн, изменяя изначальные условия и фиксируя результаты. Затем он начал дорабатывать конструкцию когерера Оливера Лоджа и в результате представил первую отечественную систему беспроводной связи.
Как изобретение Попова повлияло на развитие технологий?
Изобретение Александра Попова поспособствовало стремительному развитию технологий. В начале XX века радиосвязь уже широко использовалась военными, а вскоре появились и первые радиостанции.
Почему его вклад долгое время оставался менее известным за пределами России?
Параллельно с Александром Поповым свои системы радиосвязи представили такие изобретатели, как Гульермо Маркони и Никола Тесла. Первый считается изобретателем радио в большинстве стран Европы, а второй — в Сербии и США.
Иван Стефанов
