Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия

Изобретение радио – Попов и Маркони

Формально изобретение радио состоялось ещё в веке XIX. Но настоящая эпоха всеобщего распространения радиосвязи началась только в веке XX. Само изобретение безусловно относится к величайшим достижениям человечества и привлекает наше внимание ещё и вопиющей исторической несправедливостью. Изобретает радио один учёный, славу получает другой. Но… так ли это на самом деле? Давайте попытаемся воссоздать всю последовательность событий, тем более что это очень интересная и увлекательная история.

Изобретение в 1837 году телеграфа Сэмюэлом Морзе и в 1876 году телефона Александром Беллом (укажем годы жизни этого человека – 1847—1922) вроде бы сняли проблему осуществления быстрой и точной связи между отдалёнными территориями и отдельными людьми. К началу XX века газеты Америки получали самую актуальную информацию непосредственно от своих европейских корреспондентов, которые пользовались телеграфом. Европейские издания получали таким же образом сообщения из Северной и Южной Америки. Огромный океан, разделяющий Старый и Новый свет, уже не был неодолимой преградой. Письма с одного конца света в другой шли неделями и месяцами, телеграммам требовались считанные минуты. Телефонная связь сделал жизнь горожан комфортней, а жителей сельской местности – безопасней. Политики, военные, бизнесмены, простые люди – все могли пользоваться доступной телефонной связью, для которой вовсе не требовалось владеть азбукой Морзе (кстати, для просвещённого человека начала прошлого века это знание считалось таким же необходимым, как сегодня – знание хотя бы одного иностранного языка или умения управляться с компьютером). Но оставалась одна серьёзная проблема – и телеграфная, и телефонная связь оставались средствами стационарными и какой-либо мобильностью не обладали.

В полевых условиях, например, в ходе боевых действий, телеграфная, а затем и телефонная связь возводилась прокладкой специального лёгкого кабеля – изолированного провода, который прокладывался прямо по поверхности земли. Когда необходимость в связи отпадала, кабель сматывали на катушку и затем использовали снова. Но эту линию надо было проложить, следить за её исправностью, что в условиях боя не всегда возможно. А как быть с кораблями, к которым телефонный провод не протянешь (в портах во время стоянок, кстати, так и делали – тянули на борт корабля временную линию). А разведывательные воздушные шары (а потом и самолёты)? А связь непосредственно во время движения – на каком-либо транспортном средстве (о персональной связи и речи пока не шло)?

Короче, проблема назрела, и её надо было решать. Тем более что к концу XIX века в мире науки было совершено несколько важных открытий. В частности, в 1888 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц (годы жизни 1857—1894) завершил двухлетнюю серию экспериментов с прибором собственной конструкции. Он решил подтвердить практическими опытами теорию электромагнитного поля английского ученого Джеймса Клерка Максвелла (годы жизни 1831—1879). В ходе этих опытов электромагнитные волны, испускаемые проводниками-разрядниками, вызывали искровые разряды между шариками в колебательных контурах. Так было открыто существование электромагнитных волн. Открыто, но не объяснено – долгие годы электромагнитные волны связывали с неким «эфиром», невидимой субствнцией, в которой эти волны и распространялись.

В 1889 году русский ученый Александр Степанович Попов (родился 4 марта 1859 года в посёлке Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии, сегодня город Краснотурьинск Екатеринбургской области, умер 31 декабря 1905 года в Санкт-Петербурге) вёл курс лекций по электротехнике в Морском инженерном училище в Кронштадте. На лекциях он воспроизвёл опыты Герца, но при этом изменил конструкцию прибора, добиваясь большей чувствительности. В начале 1895 года Попов изобрёл «грозоотметчик», прибор, позволяющий регистрировать приближение грозы на расстоянии до 30 километров. В приборе был использован сконструированный Поповым годом ранее когерер, стеклянная трубка с металлическими опилками. Под воздействием электрического поля приближающейся грозы электропроводимость опилок резко увеличивалась. «Грозоотметчик» состоял из когерера, реле, звонка и длинного вертикального провода, то есть антенны. При улавливании прибором электромагнитных волн от грозовой тучи раздавался звонок. Так был создан первый в мире радиоприемник, который ловил «радиопередачу» грозовой тучи. Оставалось создать передатчик радиосигналов. И вот, 12 марта 1896 года, на заседании физического отделения Российского физико-химического общества, Александр Степанович продемонстрировал действие своего «грозоотметчика» в новом качестве. При помощи простейшего искрового передатчика (гальванического элемента с парой проводников, замыканием которых вызывалась электрическая искра) Попов передал первую в мире радиограмму, принятую «грозоотметчиком» на расстоянии в 250 метров. В радиограмме было всего два слова на «телеграфном языке» Морзе – «Генрих Герц». Изобретение радио стало реальностью…

В те же годы исследованиями радиоволн занимался и другой изобретатель, итальянец Гульельмо Маркони (годы жизни 1874—1937). Известно, что первые практические эксперименты с радиоволнами Маркони поставил в Италии в 1894 году. А в 1896 году, перебиравшись в Англию, он провёл первую практическую демонстрацию своего радиоприемника (искровым передатчиком служил все тот же гальванический элемент с двумя проводками). В 1897 году Гульельмо Маркони получил патент на применение электромагнитных волн для беспроволочной связи.

Несправедливость налицо – Попов был первым… Но здесь надо иметь в виду, где и для кого работал Александр Степанович Попов, и где и для кого трудился Маркони. Попов работал по заданию военно-морского ведомства и его разработки были засекречены. Он просто не мог запатентовать своё изобретение, поскольку был связан обязательствами по сохранению военной тайны. А сами военные власти России перспектив великого изобретения не разглядели. Более того, когда накануне русско-японской войны, в 1905 году, настало время оснастить радиосвязью российские военные суда, аппаратуру (промышленного, а не полукустарного или экспериментального производства!) закупали за границей, в Европе, и не у кого-нибудь, а у самого Маркони, словно никакого изобретения Попова не было вовсе.

В 1900 году Александр Степанович Попов за свои работы в области электротехники получает золотую медаль Всемирной парижской выставки. Здесь же он узнаёт об изобретении Маркони, но не проявляет к проблеме приоритете ни малейшего интереса. Зато интерес к нему самому проявляют иностранцы, до которых дошли слухи об изобретениях учёного. Предложение переехать за границу Попов отверг, заявив: «Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи»… Попов продолжил секретные разработки, совершенствуя аппаратуру и увеличив дальность связи сначала до 44, а вскоре и до 148 километров. Но 31 декабря 1905, накануне нового 1906 года, Александра Попова не стало…

Гульельмо Маркони был частным предпринимателем, военным властям не подчинялся и не был абсолютно ничем не ограничен. Его интересовали не только теория, но и практика, не только чистая наука, но и бизнес. Маркони организует акционерное общество, привлекает немалые капиталы и в считанные годы создаёт полноценную радиопромышленность. Конструкция приёмников и передатчиков совершенствуется. Увеличивается дальность устойчивой связи. Выпускается аппаратура для использования на суше, море и даже в небе. Как ни относись к персоне Маркони, но именно он создал доступную систему радиосвязи. Да и заподозрит его в чём-либо нельзя – не зря же говорят, что великие идеи витают в воздухе. Апофеозом достижений Маркони стала Нобелевская премия. В 1909 году Гульельмо Маркони и изобретатель первого детекторного радиоприемника немецкий физик Карл Фердинанд Браун были награждены самой престижной премией планеты.

Как это ни печально, но в истории изобретений ХХ века подобных случаев, когда открытия наших соотечественников не получили признания на родине, оказалось предостаточно. Вспомним хотя бы Сикорского и Зворыкина, создателей вертолёта и электронного телевидения. И это лишь самые громкие имена.

Как же рассудило Попова и Маркони время? Ну, во-первых заметим, что спора о приоритете изобретения между самими учёными никогда не было. Во-вторых, достаточно вспомнить паровой двигатель Ползунова (1766 год), велосипед Артамонова (1801 год), паровоз отца и сына Черепановых (1834 год). Эти изобретения так и остались удивительными «техническими игрушками», действующими моделями, единичными конструкциями, не получившими известности и сколько-нибудь широкого распространения… Да, радио, скорее всего, изобрёл Александр Степанович Попов – если строго проследить хронологию событий. Но всему миру новую технологию беспроводной связи открыл всё же итальянец Гульельмо Маркони.

Дирижабли – исчезнувшие исполины неба

Принято считать, что ХХ век – это век авиации. Да, конечно, разумеется. Но эпоха воздухоплавания началась на полвека раньше, а именно – в 1850 году, когда в небо поднялся первый в мире управляемый воздухоплавательный аппарат легче воздуха или дирижабль (что в переводе с французского и означает «управляемый»). Об этом аппарате поговорим чуть ниже, а пока снова обратимся к вопросу приоритетов. Почему дирижабль, а не монгольфьер, детище братьев Монгольфье – Жозефа Мишеля (годы жизни 1740—1810) и Жака Этьена (годы жизни 1745—1799). Монгольфьер, воздушный шар, наполненный горячим дымом, первый пилотируемый (к сведению – Жаном Франсуа Пилатром де Розье и маркизом д'Арландом) полёт совершил 21 ноября 1783 года в Париже. Но что значит – «пилотируемый»? Полёт был совершенно неуправляемым. Человек мог влиять на высоту полёта, на сам его факт – подняться в воздух или опуститься на землю, но не более того. Лететь против ветра или под углом к ветру монгольфьер не мог. Первый воздушный шар был в полной мере игрушкой воздушных течений.

К середине XIX века в аэростатах, то есть в неуправляемых воздушных летательных аппаратах легче воздуха, стали использовать вместо горячего дыма водород. Этот газ, который достаточно просто добыть в промышленных и даже кустарных условиях, легче воздуха и обладает всего лишь одним существенным недостатком – он горюч и даже взрывоопасен. Была и ещё одна проблема, на которую вскоре перестали обращать внимание. У монгольфьера, оболочка которого в нижней части открыта, набор или снижение высоты осуществлялся очень просто – надо было лишь притушить жаровню или, наоборот, разжечь её, уменьшив или увеличив тем самым температуру заполняющего оболочку шара газа и, соответственно, подъёмную силу, поскольку горячий воздух легче холодного и стремится вверх. В водородном воздушном шаре газ можно было выпустить через стравливающий клапан и снизить высоту. А вот набрать её снова – увы… Но это была не самая большая проблема.

В 1950 году парижский часовщик по имени Жюльен построил механическую игрушку – первую в мире действующую модель дирижабля. Это была трёхметровая сигарообразная воздухонепроницаемая оболочка, которую изобретатель наполнил водородом. Поскольку Жюльен был часовщиком, вполне понятно, что он в качестве двигателя применил часовой механизм, на вал которого насадил пару гребных колёс (как у парохода). Уравновесив модель балластным грузом, Жюльен завёл пружину и – дирижабль полетел.

Не специалист в области воздухоплавания и тем более аэродинамики (науки, которой в то время попросту не существовало), парижский часовщик, тем не менее, интуитивно выбрал оптимальную форму летательного аппарата – сигарообразную, вытянутую по горизонтали. Но главное его достижение в том, что он, буквально, «завёл» французских энтузиастов. Слух о полёте его модели дошёл до двух приятелей, двух профессионалов воздухоплавания и механики – Эжена Годара (годы жизни 1827—1890) и паровозного машиниста Анри Жиффара (годы жизни 1825—1882). Годар, совершивший к тому времени десятки полётов на усовершенствованных монгольфьерах (их в честь изобретателя и одного из первых в мире воздухоплавателей Жана де Розье, установившего на монгольфьер жаровню постоянного горения, называли «розьерами») и водородных аэростатах, моментально загорелся. А опытный механик Жиффар тут же предложил построить большой аппарат и установить на него паровой двигатель. На постройку дирижабля ушло два года. Прототипом послужила «игрушка» Жюльена – аппарат получил такую же сигарообразную оболочку, к которой при помощи специальной сетки снизу крепилась несущая балка. К балке в свою очередь был прикреплён 160-килограммовый паровой двигатель, сблокированный с компактным паровым котлом. Труба котла была выведена вниз – чтобы искры не повредили оболочку дирижабля и не привели к взрыву водорода. Двигатель развивал мощность в три лошадиные силы и приводил во вращение большой трёхлопастной винт, который Жиффар назвал «пропеллером», что по-французски означает «толкатель» – пропеллер был установлен в задней части балки. Скорость вращения винта составляла 120 оборотов в минуту.

В сентябре 1852 года на парижском ипподроме состоялся первый в мире полёт настоящего полноразмерного дирижабля, управляемого человеком. На глазах толпы зевак Жиффар поднял аппарат на высоту 1800 метров и направил его против ветра. Скорость передвижения не превышала 10 километров в час, но к несчастью в момент испытаний ветер усилился, и дирижабль остановился, а потом двинулся… хвостом назад, к ближайшему лесу. Весь день отважный пилот боролся со стихией. Но к ночи дирижабль отнесло к пригороду Парижа. Здесь, в местечке Траппа, Жифар загасил топку котла, стравил водород и благополучно приземлился.

Было ли это неудачей? С точки зрения Жиффара – да. Но с расстояния в полтора столетия можно сказать, что Анри Жиффар сделал сразу несколько важных для развития воздухоплавания открытий. Первое – он, практически, сразу, без длительных и бесплодных экспериментов разработал классическую конструкцию дирижабля. Вытянутая оболочка, сетка, при помощи которой к оболочке крепится несущая балка, толкающий винт, стравливающий клапан для экстренного снижения высоты… Однако, первые испытания показали – нужен более мощный двигатель, который был бы способен преодолеть силу ветра. И в скором времени французский механик построил второй дирижабль, более внушительных размеров и с более мощным двигателем.

Второй испытательный полёт прошёл бы вполне успешно – дирижабль быстро набрал высоту, горизонтальную скорость и хорошо слушался руля. Но оказалось, что конструктор допустил одну существенную ошибку – он не использовал предохранительный баллонет, вторую оболочку, которая вкладывалась вовнутрь основной. Дирижабль дал течь, аппарат стал быстро терять высоту. Жиффар и его ассистент механик Габриель Ион были обречены. Но в непосредственной близости от земли они проявили завидное хладнокровие – они выпрыгнули из гондолы и уцелели. Потерявший вес дирижабль взмыл в небо и исчез…

В Европе (прежде всего, во Франции) началась настоящая «воздухоплавательная лихорадка». В воздух поднимаются дирижабли самых причудливых конструкций, вроде аппарата Дюпуи де Лома, совершившего полёт в парижском небе в 1872 году. Этот дирижабль примечателен тем, что в нём механического двигателя не было вообще. Восьмиметровый винт со скоростью 40 оборотов в минуту вращали четыре десятка солдат. При полном штиле (время для испытаний выбрали, надо полагать, не случайно) дирижабль двигался со скоростью всего 120 метров в час, но всё же двигался… Вспомним замечательную комедию «Большие гонки». Профессор Фейт и его помощник Макс могли летать на своём «воздушном велосипеде», дирижабле с ножным приводом пропеллера. Но… очень медленно и только в том случае, если объём несущего баллона дирижабля был бы раз в десять больше.

Самый скоростной дирижабль того времени построили французы, братья Гастон и Альфред Тиссандье. Установив на свой летательный аппарат электромотор, они достигли горизонтальной скорости в 15 километров в час. К слову – в 1875 году Гастон Тиссандье (годы жизни 1843—1899) установил рекорд высоты, который продержался несколько десятилетий. Он поднялся на неуправляемом аэростате на высоту в 8600 метров.

Первую промежуточную точку в воздушной гонке поставил французский конструктор и воздухоплаватель Шарль Александр Ренар (годы жизни 1847—1905), который со своим единомышленником и соратником А. Кребсом построил дирижабль «Франция». Этому аппарату впервые в истории освоения неба удалось вернуться к точке взлета. «Франция», также приводимая в движение электродвигателем, могла преодолеть расстояние всего в 20 километров. Но конструкция была во многом революционной. В частности, на этом дирижабле был впервые установлен воздушный винт тянущего типа, то есть расположенный в передней части дирижабля. Позже этот тип воздушного движителя вытеснит толкающий пропеллер. Но это уже другая история – история авиации…

В ХХ веке дирижаблестроение достигло своего расцвета. В ряду великих конструкторов «исполинов неба» можно назвать множество имён. Это не доживший до начала века немецкий изобретатель Герман Вельферт, построивший в 1897 году первый в мире дирижабль с бензиновым двигателем. Конструктор погиб во время испытаний дирижабля – аппарат взорвался от искры из выхлопной трубы…

Давид Шварц, создатель первого цельнометаллического дирижабля. Этот летательный аппарат представлял собой лёгкую и герметичную алюминиевую оболочку с торцевыми конусообразными обтекателями. Сам конструктор до испытаний не дожил – аппарат поднял в воздух его соратник Ренар Плац. Испытания и на этот раз закончились катастрофой, сказалась неопытность Плаца как воздухоплавателя. В критический момент, когда с приводного шкива двигателя соскочил ремень, Плац растерялся и… выпустил из дирижабля водород. Аппарат рухнул на землю, конструктор чудом остался невредимым.

Далее – немец, граф Фердинанд Цеппелин (годы жизни 1837—1917). Первый дирижабль Цеппелин начал строить в 1897 году, а в начале XX века поднял в небо столько величественных летательных аппаратов, что название «цеппелин» стало именем нарицательным, обозначающим дирижабль вообще. Первый дирижабль графа Цеппелина имел гигантские размеры – длину в 128 метров, диаметр в 11,7 метра. Это был цельнометаллический аппарат. Алюминиевые листы несущей оболочки были натянуты поверх легкого трубчатого каркаса. Оболочку Цеппелин разделил на семнадцать изолированных секций, заполненных водородом. Две алюминиевые гондолы крепились непосредственно к оболочке без подвесных опор. Дирижабль оснастили двумя бензиновыми двигателями по 16 лошадиных сил. Испытания состоялись 2 июня 1900 года над Боденским озером. Дирижабль показал скорость в 28 километров в час и отличную управляемость.

Итальянец Умберто Нобиле, генерал, отдавший много сил дирижаблестроению (годы жизни 1885—1978). О, это примечательная личность! Он построил целый ряд отличных летательных аппаратов и лично принимал участие во многих экспедициях. В 1926 году на дирижабле «Норвегия», которым Нобиле командовал, он принимал участие в полярной экспедиции Руала Амундсена, достигшей Северного полюса. В 1928 году Нобиле командовал итальянской экспедицией на дирижабле «Италия», снова достиг Северного полюса, однако, на обратном пути потерпел крушение. Сам Нобиле в этой катастрофе выжил, но его друг, отважный полярный исследователь и первооткрыватель Южного полюса Руал Амундсен в ходе спасательной операции погиб… С 1932 года талантливый конструктор и отважный воздухоплаватель работал в СССР. В 1936 году переехал в США, а после Второй мировой войны, в 1945, вернулся на родину в Италию.

Большие дирижабли строились до середины 30-х годов – в основном на заводах Цеппелина (уже после смерти основателя), летали, перевозили важные грузы и пассажиров. Их эпоха завершилась катастрофой «Гинденбурга» в 1937 году. Построенный годом раньше, в 1936 году, дирижабль «Гинденбург» совершал свой 63-й полёт через Атлантику. Заходя на посадку дирижабль приблизился к причальной мачте. В этот момент между мачтой и корпусом дирижабля возник электростатический разряд, от которого взорвался наполняющий несущую оболочку водород. Гигантский аппарат сгорел в течение 10 секунд, уничтожив десятки пассажиров и членов команды. Эта катастрофа остановила и производство больших дирижаблей, и развитие дирижаблестроения в целом…

Нет, дирижабли строились, строятся и будут строится в будущем. Просто они уже не выполняют функций воздушного транспорта, которые сегодня возлагаются на пассажирские и транспортные самолёты. Дирижабли достаточно редкие, даже экзотические летательные аппараты, применяющиеся в области туризма, развлечений, рекламы и в узких профессиональных областях (например, в дорожном патрулировании – например, в Москве).

И всё же назвать дирижабли транспортом прошлого не поворачивается язык. Это транспорт будущего. Утверждение, между прочим, вовсе не голословное. Дирижабль самое экономичное транспортное средство из всех существующих. Ему не нужны дороги. Не нужны мощные двигатели, потребляющие огромное количество топлива. Проблема безопасности эксплуатации сегодня решена – в дирижаблях применяется исключительно негорючий гелий, а современные материалы позволяют возводить лёгкие, прочные и герметичные корпуса.

Путешествие на дирижабле – неторопливое, почти бесшумное – оставляет неизгладимое впечатление. Так, во всяком случае, говорят немногочисленные пассажиры этих воздушных исполинов (и, добавим, любители воздухоплавательного спорта – полёт на современном воздушном шаре тоже доставляет огромное удовольствие). Опытный воздухоплаватель в подходящие моменты может приглушить двигатели, воспользовавшись попутными воздушными течениями (как использует морские течения капитан парусного корабля). Современный дирижабль очень надёжен и, практически, безопасен. При внезапном выходе из строя двигателя, он способен приземлиться в любом месте без катастрофических последствий. Наконец, если срочность доставки грузов и пассажиров в какую-либо точку планеты большого значения не имеет, то дирижабль становится едва ли ни самым выгодным и очень эффективным транспортным средством.

Впрочем, есть у дирижаблей и весьма серьёзные недостатки. Во-первых, это не всепогодный вид воздушного транспорта. Большая парусность корпуса не позволяет дирижаблю преодолевать грозовые фронты и противостоять шквальным ветрам. Во-вторых, применение гелия – это вынужденная мера. В отличие от водорода, который можно получить при помощи электролиза, разлагая воду на кислород и водород, добыть гелий и сложней, и дороже (его добывают из воздуха сжижением). При этом объёмы газа нужны просто огромные. Скорее всего, это и останавливает конструкторов и производителей от возвращения к летательным аппаратам легче воздуха.

В недалёком будущем, когда проблема нехватки топливных ресурсов планеты встанет особо остро, к дирижаблю обязательно вернутся – как вернутся к большим парусникам, электромобилям, приливным, ветряным и солнечным электростанциям.

Электронная лампа – начало электроники

История великих изобретений – это, прежде всего, история жизни, поиска и упорства талантливых людей. Иногда на поиски истины уходят десятилетия, иногда – целая жизнь… На изобретение первого электронного прибора, вакуумного диода, английскому физику Джону Амброзу Флемингу (годы жизни 1949—1945) потребовалось двадцать лет. Два десятка лет труда, исследований, экспериментов и ошибок.

Изобретение электронной лампы связано с изобретением обычной осветительной лампы накаливания и именем одного из величайших изобретателей в истории Томаса Эдисона. Дело было в Англии, в лондонской компании Эдисона, где Флеминг работал «советником по электричеству». Сотрудники компании экспериментировали с различными материалами, пытаясь добиться приемлемой продолжительности работы ламп накаливания. В 1882 году Флеминг обратил внимание на то, что лампы, легко перегоравшие от малейшего сотрясения, меняют цвет стеклянной колбы. Когда лампа перегорала, колба покрывалась изнутри лёгким налётом материала нити. И только узкая U-образная полоска напротив перегоревшей нити оставалась чистой. Полоска эта в точности повторяла форму нити накаливания. Флеминг предположил, что в момент наибольшего накала нить испускала молекулы углерода или металла, в зависимости от того, из какого материала была изготовлена нить (эксперименты проводились с самыми разными материалами – конструкторы искали самый долговечный). В конце 1882 и начале 1883 годов учёный провёл ряд экспериментов, подтвердивших его гипотезу. В том же 1883 году этот феномен заметил и сам Эдисон, который работал в Америке. В результате этот процесс получил название «эффекта Эдисона», хотя мастер так и не смог найти ему внятного объяснения. В октябре 1884 года за «эффект Эдисона» взялся другой учёный – Вильям Прис. Он пришёл к тому же выводу, что и Флеминг – стекло колбы подвергалось бомбардировке молекулами углерода нити накаливания. Но констатацией факта дело и закончилось.

Спустя четыре года, в 1888 году, Флеминг работает со специальными лампами накаливания, в колбы которых вмонтирована металлическая пластинка. Эта пластинка должна была работать в качестве отражателя. Но Флеминг подключил к ней гальванометр и… заметил, что, при подключении к нити накаливания положительного электрода батареи питания на пластинке появляется электрический ток, то есть стрелка гальванометра отклоняется. Флеминг изменил полярность – подключил к нити накаливания отрицательный электрод батареи. Тока на пластинке нет. Учёный повторяет опыты и убеждается, что ток в лампе идёт только в одном направлении. Флеминг даёт название электродам лампы. Нить, к которой подключен отрицательный вывод батареи питания, он называет катодом, а принимающую заряды пластинку – анодом.

Прошло ещё несколько лет. Наступил ХХ век. Флеминг продолжал свои исследования в области электротехники, но из его головы не шла одна мысль – как, каким образом можно использовать удивительный «эффект Эдисона» на практике. Должно же быть ему хоть какое-то применение? И тут Флеминг, который был, как и многие учёные того времени, увлечён изобретением Маркони, подумал, что вакуумная лампа может использоваться как выпрямитель переменных токов, в том числе и применяемых в радио высокочастотных. Он решил попробовать лампу в качестве детектора волн в радиоприемнике Маркони, заменив ею капризный когерер (пробирку с металлическими опилками). Флеминг собрал две схемы – первая представляла собой колебательный контур с двумя лейденскими банками (источниками постоянного тока) в деревянных корпусах и с индукционной катушкой, вторая схема включала электронную лампу и гальванометр. Обе схемы были настроены на одинаковую частоту.

Здесь мы процитируем мемуары самого Джона Флеминга. «Было приблизительно 5 часов вечера, когда аппарат был закончен. Мне, конечно, очень хотелось проверить его в действии. В лаборатории мы установили две эти схемы на некотором расстоянии друг от друга, и я запустил колебания в основной цепи. К моему восхищению я увидел, что стрелка гальванометра показала стабильный постоянный ток. Я понял, что мы получили в этом специфическом виде электрической лампы решение проблемы выпрямления высокочастотных токов. „Недостающая деталь“ в радио была найдена и это была электрическая лампа! Я сразу понял, что металлическая пластина должна быть заменена металлическим цилиндром, закрывающим всю нить, чтобы „собрать“ все испускаемые электроны. У меня в наличии имелось множество угольных ламп накаливания с металлическими цилиндрами, и я начал использовать их в качестве высокочастотных выпрямителей для радиотелеграфной связи. Этот прибор я назвал колебательной лампой. Ей было сразу же найдено применение. Гальванометр заменили обычным телефоном. Замена, которая могла быть сделана в то время с учетом развития технологии, когда повсеместно использовались искровые системы связи. В таком виде моя лампа широко использовалась компанией Маркони в качестве датчика волн. 16 ноября 1904 года я подал заявку на патент в Великобритании».

Это был первый в мире электронный радиоприёмник. Свою лампу Флеминг назвал «аудионом», но общепринятое название – «диод», то есть лампа, состоящая из двух электродов – пришло позже, в 1907 году, когда американский изобретатель Ли де Форест (годы жизни 1873—1961) усовершенствовал прибор Флеминга. Он дополнил электронную лампу ещё одним электродом, расположив его между катодом и анодом. Этот третий электрод был управляющим. При подаче на него положительного напряжения, эмиссия электронов резко увеличивалась, а ток на аноде возрастал. Таким образом, новая лампа, названная по числу электродов «триодом», могла служить не только как детектор радиоволн, но и как усилитель электрических сигналов. Универсальный детектор-усилитель получил название «аудион Фореста», но позже это название было забыто.

Изобретение триода подстегнуло других конструкторов. В 1911 году трое немецких инженеров, Либен, Рейкс и Штраус, сконструировали триод с промежуточным электродом в виде сетки из перфорированного листа алюминия. Сетка увеличивала площадь управляющего электрода и усиливала эмиссию. А в 1913 году немец А. Мейснер (годы жизни 1883—1958) открыл способность триода генерировать и усиливать электромагнитные колебания. Он построил на основе триода первый ламповый радиопередатчик, который использовал для передачи телеграфных и телефонных сигналов.

У электронных вакуумных ламп было множество недостатков. Стеклянная лампа хрупка и плохо переносит вибрации. Поэтому электронные приборы того времени быстро выходили из строя. Для промышленных и военных применений приходилось выпускать лампы особой конструкции с повышенной прочностью деталей. Катод, выполненный в виде нити накала, потреблял большое количество электроэнергии. Даже самые небольшие радиостанции и радиоприёмники приходилось оснащать либо сетевыми понижающими трансформаторами, либо громоздкими и ёмкими батареями постоянного тока. Поэтому портативной в полном смысле электронной техники на вакуумных лампах создано так и не было (кроме, конечно, специальных «шпионских» моделей радиостанций, приёмников, а потом и магнитофонов). Наконец, сам процесс термоэлектронной эмиссии, переноса вещества электрода, истощает катод. Лампа не может служить долгое время, это не заложено в её конструкцию.

Но обратимся к практике. В наше «цифровое время» остаётся достаточно энтузиастов, которые старинный и безнадёжно аналоговый немецкий радиоприёмник не променяют ни на какой суперсовременный полупроводниковый Hi-end. Эти люди не без основания утверждают (и мы об этом обязательно ещё поговорим), что звук старого лампового приёмника, выпущенного в Германии в 30-е годы, не может сравниться со звучанием самой современной акустической системы – настолько он хорош, глубок, мягок. В приёмниках этих любителей хорошего «лампового» звука работают триоды (диоды, пентоды), выпущенные 50, 60 и даже 70 лет назад! Эти старинные лампы работают и будут работать ещё очень долго. Более того, существует целый рынок старых радиоламп – исправных, конечно. Лампы выпуска 30-40-х годов пользуются особым спросом, хотя большинство предложений относятся к 50-60-м годам прошлого века.

Качественно выполненная вакуумная лампа – прибор очень долговечный и надёжный. Электронные лампы выпускаются и сегодня, правда, в небольших количествах. Они применяются в высококачественной (так называемой «аудиофильской») аппаратуре звуковоспроизведения, как, скажем, проигрыватели виниловых грампластинок. Кроме того, специальные электронные лампы выдерживают очень большие токи и обладают впечатляющим коэффициентом усиления. Эти лампы применяются в выходных контурах радиопередатчиков высокой мощности, например, в усилителях широковещательных радиостанций и, к слову, в любительской радиопередающей аппаратуре.

Электронная лампа давно уступила место полупроводниковым приборам. Но в некоторых областях она успешно применяется до сих пор. Другое дело, что такого широкого распространения, как в первой половине минувшего века, «ламповая электроника» уже никогда не получит. Это замечательная технология, но эпоха её безраздельного господства осталась в далёком прошлом.

Радиоактивность

Радиоактивность – одно из самых удивительных природных явлений, которое невозможно увидеть или ощутить органами чувств человека. Вдумайтесь в само определение радиоактивности – «самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц». По сути, превращение одних веществ в другие… Алхимия? Нет, конечно. Но цели алхимиков в результате открытия радиоактивности в некоторой мере были достигнуты. Не при помощи философского камня и не из свинца в золото, об этом не может быть и речи, но всё же было выяснено, что в определённых условиях одни вещества могут превращаться в другие. При этом источник радиоактивного излучения, практически, неиссякаем. Поразительно, не правда ли?

Открытие радиоактивности открыло дорогу к познанию строения и законов существования материи, а также целому множеству наук и, прежде всего, физике атома. Приоритет открытия радиоактивности принадлежит французскому учёному Антуану Анри Беккерелю. Это произошло 1 марта 1896 года… Но сама личность Беккереля достойна того, чтобы немного отвлечься от истории науки и посвятить некоторое время судьбе самого учёного.

Мы достаточно часто сталкиваемся с понятием рабочих или артистических династий. Потомственные корабелы, потомственные артисты, потомственные писатели (например, отец и сын Дюма). Есть династии и в «большой» науке – вспомним хотя бы великого российского физика Петра Леонидовича Капицу и его выдающихся сыновей – Андрея Петровича и Сергея Петровича. Вклад этих людей в мировую науку невозможно переоценить…

Но вот ещё один удивительный пример – династия Беккерелей. Три поколения учёных (сразу скажем – больше, но об этом чуть ниже, пусть в нашем рассказе останется место для небольшой интриги), составивших гордость французской и мировой науки. Дед Антуана Анри Беккереля Антуан Сезар (внук, кстати, был назван в честь выдающегося деда) родился 7 марта 1788 года в Шапильон-сюр-Луане, во Франции. Получив техническое образование, участвовал в военных компаниях Наполеона в качестве военного инженера. А в 1815 году подал в отставку и сосредоточился на науке. Круг его интересов был весьма и весьма обширен – Беккерель-старший занимался исследованиями фосфоресценции и флуоресценции, термоэлектричества, краисталлооптики, работал в области теоретических изысканий в области гальванических элементов, магнитных явлений, исследовал электропроводность. И уделял большое внимание образованию сына, а затем и внука, оказав огромное влияние на их становление как учёных. Антуан Сезар Беккерель скончался 18 января 1878 года в Париже, успев увидеть и сына, и внука состоявшимся учёными.

Сын Антуана Сезара Александр Эдмон Беккерель родился всё в том же Париже 24 марта 1820 года. Последовав за отцом, он сосредоточился на исследовании эффекта фосфоресценции, разработав целую теорию этого природного феномена. Он разработал и построил специальный прибор для наблюдения кратковременных явлений свечения фосфороскоп. Установил целый ряд законов фосфоресценции и люминесценции. Кроме этого, он занимался исследованиями в области фотографии, атмосферного электричества, свечения в инфракрасной части спектра. Жизненный путь Александра Эдмона Беккереля завершился 11 мая 1891 года в Париже.

Внук Беккереля-старшего и сын Беккереля-среднего Антуан Анри Беккерель родился 15 декабря 1852 года тоже в Париже. С 18 лет он работал ассистентом у собственного отца, а труд Беккереля-среднего «Свет, его причины и действия» была настольной книгой у Беккереля-младшего. Именитый дед Антуан Сезар души не чаял во внуке и, без видимых вроде бы на то причин (мальчик в раннем возрасте не выказывал каких-либо способностей) говорил о нём – «Он далеко пойдёт». Можно сказать, что юному Антуану Анри с преподавателями повезло ещё в раннем детстве. Это везение продолжалось и позже, когда молодой Беккерель стал лицеистом, а затем и студентом Политехнической школы, с первых же месяцев начал собственные научные исследования. Сама судьба вела его к вершинам науки. И он своё предназначение выполнил в полной мере…

Как это с великими открытиями обычно и бывает, всё произошло случайно. Но это была закономерная случайность. 1 марта 1896 года Беккерель исследовал люминесценцию солей урана. Закончив работу, он завернул узорчатую металлическую пластинку, покрытую солями урана, в светонепроницаемую чёрную крафт-бумагу, которая используется в фотографии для упаковки светочувствительных материалов. Эту пластинку, лабораторный образец, он положил вместе с коробкой фотопластинок в ящик письменного стола и плотно его закрыл. Прошло немного времени, и учёный обнаружил эту коробку с фотопластинками. Что это за материалы? Он… забыл. И, подчиняясь воспитанной отцом и дедом научной скрупулёзности и педантичности, решил проявить пластинки, даже если на них ничего не было снято – чтобы случайно не уничтожить результаты опытов. Уже проявляя фотоматериалы, он вспомнил – пластинки были девственно чисты. На них ничего не должно было быть. Но, проявив их, Беккерель с изумлением увидел на них узор урановой пластинки. На всех фотопластинках до единой! То есть в полной темноте, через непроницаемую крафт-бумагу соли урана засветили фотоматериалы неведомыми пока лучами. И это был определённо не свет.

Но – что в таком случае? Четыре года Беккрель ломал голову над этим вопросом и проводил один эксперимент за другим. К 1900 году он уже знал – это не результат люминесцентного свечения, не рентгеновские лучи, ни какое-либо иное, уже известное науке того времени, явление. В августе 1900 года на Международном физическом конгрессе, собравшемся в Париже для обсуждения научных итогов XIX века Беккерель уже в третий раз выступил с публичным докладом (который, кстати, был основным на этом престижном форуме) об открытом им явлении. Удивительным казалось то, что интенсивность излучения не менялась ни при физических, ни при химических воздействиях на его источник, а само излучение не уменьшалось со временем, словно исходило из неиссякаемого источника. Попутно выяснилось и пагубное воздействие таинственных лучей (у которых ещё не было никакого названия) на биологические объекты. Беккерель стал первой жертвой радиоактивного излучения. Он носил урановую пластинку в кармане, отчего на его теле появились болезненные незаживающие раны. Сам же Беккерель нашёл средство защиты – свинцовый футляр, стенки которого поглощали излучение.

И в научном мире началось то, что позже получило название «лучевой эпидемии». Десятки учёных, знаменитых и совершенно безвестных, ринулись исследовать новые лучи. Некий профессор Блондо заявил, что видел таинственные лучи и провёл их спектральный анализ. Сообщение вызвало живейший интерес и обрушило на голову учёного золотой дождь наград. Он получил золотую медаль Парижской Академии и премию в 20 тысяч франков. Но вскоре выяснилось, что никаких лучей Блондо не видел. Опытнейшие экспериментаторы, в числе которых был (вот вам и разгадка маленькой интриги, заявленной нами в начале рассказа) был Жан Беккерель, сын Антуана Анри, внук Александра Эдмона и правнук Антуана Сезара, представлявший четвёртое поколение научной династии Беккерелей, опровергли заявление Блондо. А американский учёный-экспериментатор Роберт Уильямс Вуд (годы жизни 1868—1955) завершил разоблачение. В результате «открытие» Блондо было дезавуировано, а сам профессор, не перенеся удара (вероятно, он не обманывал, а искренне заблуждался), сошёл с ума и прожил после этого очень недолго… Фундаментальная наука иногда бывает жестокой и ошибок не прощает.

«Лучами Беккереля» заинтересовались крупнейшие ученые того времени – Анри Пуанкаре, Дмитрий Иванович Менделеев и особенно супружеская пара ученых-физиков Пьер Кюри (годы жизни 1859—1906) и Мария Склодовская-Кюри (годы жизни 1867—1934). Супруги Кюри подключились к исследованиям и вскоре обнаружили, что излучение характерно не только для урана, но и для еще целого ряда химических элементов. Открытые Беккерелем лучи Мария Кюри предложила назвать радиоактивными, а само явление – радиоактивностью. В 1903 году Антуану Беккерелю, Пьеру и Марии Кюри за открытие радиоактивности вручается Нобелевская премия по физике. К сведению, Мария Кюри была удостоена и Нобелевской премии по химии – в 1911 году за исследование свойств металлического радия…

Историю об открытии радиоактивности закончим рассказом о судьбе династии Беккерелей. Антуан Анри Беккерель, лауреат Нобелевской премии 1903 года в области физики, закончил свой путь 25 августа 1908 года в Ле-Круазике, что во французской Бретани. Скромный человек, настоящий труженик науки, он получил все возможные почести, которым, впрочем, не придавал какого-то особого значения. Эксперименты с радиоактивными солями урана, скорее всего, подорвали здоровье учёного – он прожил всего 60 лет. Но эти годы были прожиты им не напрасно.

Счастливо в отношении научной карьеры сложилась жизнь и четвёртого Беккереля – Жана. Достойный ученик своего отца, появившийся на свет 5 февраля 1878 года (да, да, снова в Париже, в городе, где трудились во имя науки все Беккерели), он прожил долгую жизнь. Жан Беккерель скончался 4 июля 1953 года в возрасте 75 лет признанным учёным-физиком, членом Парижской Академии Наук.

Имена четырёх Беккерелей вписаны в историю мировой науки золотыми буквами. По крайней мере, одного из них, первооткрывателя явления радиоактивности, называют гением.

Рентгеновские лучи

Учреждённая Альфредом Бернхардом Нобелем (годы жизни 1833—1896), шведским изобретателем и промышленником, представителем династии Нобелей (кроме Альфреда в неё входили отец Эммануэль, изобретатель подводной мины, Людвиг, брат Альфреда, создатель нефтяных промыслов в Баку, Эммануэль-младший, сын Людвига Нобеля), Нобелевская премия в ХХ веке стала самой престижной наградой в области науки, литературы и общественной деятельности. Правильней говорить, конечно, о Нобелевских премиях, поскольку ежегодно вручается не одна, а несколько премий… Так вот, первым лауреатом Нобелевской премии по физике стал немецкий учёный Вильгельм Конрад Рентген. О нём и пойдёт наш рассказ…

Вильгельм Рентген появился на свет 27 марта 1845 года в Германии, в Леннепе близ Дюссельдорфа. В 1868 году юный Рентген получил диплом Цюрихского политехникума, собираясь стать инженером. Но тут же поступил в университет того же Цюриха – его интересует только физика. Защитив диссертацию, Рентген остаётся в том же университете в качестве ассистента на кафедре физики. Этим событием начинается его научная деятельность.

Всю жизнь Рентген проработал в лучших европейских университетах – в Гиссене (здесь он вспоследствии занял пост директора Физического института), Страсбурге, Вюрцбурге (здесь он в 1894 году дослужился до поста ректора), Мюнхене (а здесь долгие годы возглавлял кафедру физики). И везде его интересовала, прежде всего, научная работа. Рентген вёл достаточно замкнутый образ жизни, а с годами почти не общался с бывшими учениками и ведущими учёными того времени – общение сводилось лишь к деловой и научной переписке. Круг его друзей был весьма ограничен. Рентген не посещал научных форумов и съездов. После совершённого им открытия, на Рентгена обрушился дождь престижнейших наград и почётных званий. Ему было предложено место академика, но он отклонил это предложение. Так же отклонил предложение дворянского звания и многочисленные ордена, практически, всех европейских держав. Более того, открытые им лучи Рентген упорно называл «х-лучами», хотя вся научная общественность мира называла их «рентгеновскими».

Вроде бы вырисовывается образ нелюдимого, крайне замкнутого, погружённого в себя человека. Но этот образ очень далёк от истины… Мы ещё много раз увидим таких людей – беззаветно преданных своему делу, любознательных, полностью сосредоточенных на науке. Это подвижники и самые настоящие герои. Для них не имеют никакого значения звания и почести, деньги и роскошь… Думаете, мы преувеличиваем? В 1914 году после начала мировой войны, Вильгельм Рентген, весьма зажиточный человек, решил, что не имеет права жить лучше других. Тяготы войны касались всех, в том числе и его. И Рентген передаёт все без остатка личные средства государству. И не оставляет себе абсолютно ничего. Этот шаг, кстати, обошёлся этому человеку очень дорого. В конце жизни он испытывал самую настоящую нужду. Как рассказывал ученик Рентгена академик Абрам Фёдорович Иоффе (годы жизни 1880—1960), после смерти супруги Рентген хотел посетить те места в Швейцарии, где они с женой жили в молодости. Чтобы совершить это небольшое путешествие, он целый год копил деньги, отказывая себе в самом элементарном, в частности, отказался от кофе.

Необычная скромность всегда отличала истинных героев науки. Всем людям приятно осознавать себя победителями, но не все стараются продемонстрировать свои награды и напомнить о своих достижениях. Таких учёных, как Вильгельм Рентген, невозможно представить в парадном мундире, увешанном орденами или, как говорят сегодня, на научной «тусовке». И в быту эти люди обычно мудры и добры. Талантливый человек талантлив во всём. А гений и злодейство вещи и в самом деле несовместные – как тонкий аналитический ум и пустое фанфаронство…

Событие, ставшее венцом творческого поиска Вильгельма Рентгена, состоялось 8 ноября 1895 года. Ректор Вюрцбургского университета, профессор физики и выдающийся учёный-экспериментатор Вильгельм Рентген проводил опыты со стеклянной разрядной трубкой. Следует сказать, что интересы Рентгена, как физика, простирались достаточно широко. Он изучал свойства жидкостей – физику их сжимаемости, процессы внутреннего трения, поверхностного натяжения. Исследовал свойства газов – поглощение ими инфракрасных лучей. Работал с кристаллами – изучал пьезоэлектрические и пироэлектрических явления. Исследовал процессы лучепреломления в кристаллах и жидкостях, фотоионизацию и другие физические процессы. В частности, Рентгеном был открыт феномен «намагничивания движением», при котором в диэлектриках, движущихся в электрическом поле, возникает магнитное поле.

Рентген обернул разрядную трубку светонепроницаемой бумагой и обнаружил, что на расположенном рядом с трубкой экране, смоченном раствором платино-синеродистого бария возникает кратковременное затухающее свечение, которое называется флуоресценцией. Рентген пришёл к выводу, что некое неизвестное ранее излучение, которое возникает в разрядной трубке под воздействием катодных лучей. Его догадка оказалась верной. Поток электронов, испускаемый катодом трубки, налетая на препятствие – промежуточный электрод – резко тормозятся и генерируют излучение сверхвысокой частоты, гораздо более высокой, чем у волн оптического диапазона. Это открытие противоречило представлениям о спектральной шкале электромагнитных волн, бытовавшим в то время. Оказалось, что за фиолетовой, видимой границей спектра, и за уже известной невидимой ультрафиолетовой располагаются волны ещё более короткой длины. Рентген назвал их «х-лучами». А позже выяснилось, что дальше располагаются волны гамма-диапазона.

Но поначалу учёный понял лишь то, что открытые им лучи легко проходят через непрозрачные перегородки и вызывают флуоресценцию платино-синеродистого бария и… почернение фотопластинок. Тут же возникла мысль о практическом применении «х-лучей», прежде всего, в медицине, для быстрой и безошибочной диагностики заболеваний. И это было в высшей степени верное предположение. Рентгеновские лучи позволили определять начало развития таких опасных заболеваний, как туберкулёз и рак, оценивать степень повреждения костей при переломах и вывихах, причём быстро, легко и безошибочно. Позже были проведены соответствующие исследования и выявлены пороговые значения безопасных доз излучения, при которых не происходит изменений в биологических тканях. Началась эпоха массового распространения рентгеноскопии.

Значение открытия Вильгельма Рентгена было ясно уже его современникам. Учёный мир с большим интересом встретил известие о новом открытии. И вершиной признания стала первая Нобелевская премия 1901 года, именно её и получил Рентген…

Спустя более века после открытия «х-лучей» мы не можем даже представить даже своей обыденной жизни без рентгеноскопии. Рентгеновские аппараты применяются в медицине – и все мы сталкиваемся с рентгеноскопическим обследованием и в раннем детстве, и во взрослой жизни. Обычный перелом ноги (упаси нас бог от этих неприятностей, но иногда всё же случается) давно перестал быть проблемой – благодаря рентгеноскопии. То же касается диагностики опасных заболеваний, хирургии и многих областей медицины, где применяется «рентген», так для краткости мы называем рентгеноскопическое обследование. Но применение рентгеноскопии гораздо шире. В аэропортах наша ручная кладь просматривается службой обеспечения безопасности полётов при помощи рентгеновских лучей. От них не скроется ни один запрещённый к транспортировке самолётами общего пользования предмет, не говоря уже об оружии. Рентгеновские лучи работают в промышленности, в научных лабораториях – везде, где требуется заглянуть за непроницаемые преграды… Поэтому можно с полным на то основанием сказать, что открытие Вильгельма Рентгена, пришедшееся на самый конец позапрошлого столетия, оказало огромное влияние на развитие науки и техники ХХ века.

Автомобиль – начало эпохи

Какое изобретение ни возьми, про него можно сказать, что оно кардинальным образом изменило нашу жизнь. Электрифицированные железные дороги, метрополитен, авиация, космические корабли… И всё же пальму первенства следует отдать автомобилю. Достаточно представить себе – заглянуть в прошлое всё равно невозможно – каким был облик нашей планеты в веке XIX-ом. Если бы мы могли пролететь на самолёте (или хотя бы на воздушном шаре) над Европой и, тем более, над Северной Америкой, в году этак 1850-м, то не узнали бы абсолютно ничего. Леса, поля, кривые ниточки просёлочных дорог. Редкие европейские шоссе – мощёные камнем или укатанные грунтовые. Узкие улочки городов. Почти полное отсутствие каких-либо путей сообщения на территории России, на просторах Соединённых Штатов Америки, да и в других частях света тоже…

И вот – двадцатые годы минувшего столетия. Прошло 70 лет. Или чуть больше, если мы возьмём середину 30-х годов. Теперь уже настоящий, а не воображаемый самолёт, правда, полёт всё равно гипотетический… Дороги, сплошные дороги. Великолепные американские «хайвэи», европейские шоссе, соединяющие города и страны, пересекающие материки вдоль и поперёк.

Поднимемся в небо в наши дни. Если лететь на относительно небольшой высоте (с десяти километров ничего не разглядишь), то вся поверхность планеты, где бы мы ни находились, какую бы часть суши ни обследовали, сплошь покрыта серыми лентами дорог. И каких дорог! Скоростных, ровных, с удобными многоуровневыми развязками, эстакадами, сложной системой регулирования движения – светофорами, шлагбаумами, множеством дорожных указателей… И всё это заслуга невзрачной пыхтящей и чадящей самобеглой коляски – автомобиля.

Автомобиль превратился в главное транспортное средство планеты. Во многих областях он, практически, полностью вытеснил речной и даже железнодорожный транспорт. Грузовик способен доставить груз от заводских ворот к потребителю без промежуточных погрузок и накопления большого количества товара. Чтобы заполнить железнодорожный вагон и не перевозить по железной дороге воздух, надо собрать 60 тонн груза. Но один вагон через всю страну не повезёшь, приходится собирать в один состав двадцать, тридцать и более вагонов. А грузовик может взять в кузов четыреста килограммов груза (или 20 тонн – когда потребуется) и быстро доставить до места назначения. И затраты на такую «мелкооптовую» перевозку будут совсем невелики, а оперативность доставки просто вне конкуренции.

Что же касается пассажирского транспорта, то легковой автомобиль или автобус давно уже используются в качестве основного вида городского и междугороднего транспорта. Кроме того, легковой автомобиль служит и транспортным средством, и предметом роскоши, и объектом увлечения миллионов, и едва ли ни самым востребованным товаром массового спроса…

Описать все марки автомобилей, даже по одному предложению на каждую, невозможно. Достойных моделей автомобилей очень и очень много. Это совершенно необъятная, хотя и крайне любопытная тема. Сосредоточимся на основных вехах развития автомобильного транспорта в ХХ веке, в хронологическом порядке.

В новое столетие автомобиль вошёл уже вполне сформировавшимся, но ещё довольно сыром виде. Четыре колеса, из которых два передних управляемые. Рулевое колесо как основное средство управления. Карданная или цепная передача на задние колёса и, что очень немаловажно, дифференциал.

Чтобы понять значение дифференциала, обратимся к простейшей железнодорожной колёсной паре. Два колеса жёстко закреплены на общей оси и часто изготовлены в виде единой неразъёмной конструкции. Когда колёса передвигаются прямолинейно, никаких проблем не возникает. Но вот впереди поворот. При повороте в какую-либо сторону оба колеса описывают траекторию, по форме являющуюся сегментом окружности, то есть правильную дугу. При этом наружное колесо (левое, если поворачиваем направо, или правое, если поворачиваем налево) проходит больший путь, чем колесо внутреннее – длина внешней дуги больше, чем длина внутренней. Если дуга имеет относительно небольшой радиус закругления, внутреннее колесо, вращающееся с той же скоростью, что и внешнее из-за общей оси, будет проскальзывать, вращаясь быстрей, чем нужно, а внешнее, наоборот, будет замедляться. В результате транспортное средство будет двигаться с неизбежной пробуксовкой – с повышенным износом колёс и путей. Чтобы избежать этого неприятного эффекта, железные дороги строят таким образом, чтобы радиусы закруглений рельсов на поворотах были как можно более пологими, большими. В этом случае и пробуксовка, и износ колёсных пар минимален. Когда мы едем в вагоне метро и слышим за окном свист – это и есть проявление этого эффекта поворота зависимых колёс, жёстко закреплённых на общей оси… Но как бороться с пробуксовкой на автомобиле? Устраивать перекрёстки с радиусом поворота в десятки метров? Но в момент появления автомобиля никаких дорог не было, кроме тех, по которым двигался гужевой транспорт. И конструкторам следовало приспособить автомобиль к дороге, а не наоборот.

Дифференциал – это две большие конические шестерни, установленные на разрезанной на две части оси задних колёс, на которые передаётся крутящий момент с вала двигателя. Это ведомые шестерни, которые механически соединены между собой парой одинаковых конических шестерён малого диаметра – сателлитами. Ведущая шестерня, тоже коническая, соединённая карданным валом с валом коробки передач, опять же, через коническую шестерню, приводит во вращение обе ведомые шестерни. Во время поворота, когда внутреннее колесо притормаживается силами трения колеса о поверхность дороги, сателлиты приходят в движение и, перекатываясь внутри дифференциала, приводят к тому, что ведомая шестерня внутреннего колеса начинает вращаться медленнее, а внешнего – быстрей. Происходит перераспределение крутящего момента и устраняется эффект пробуксовки. Недостатком дифференциала является то, что при «вывешивании» одного из колёс (то есть утрате им контакта с дорогой), второе колесо останавливается – весь крутящий момент передаётся свободному колесу, а потому движение автомобиля прекращается. Чтобы избежать этого, позже был изобретён отключающийся, а затем и самоблокирующийся дифференциал. Все современные автомобили (с механической трансмиссией) оснащены самоблокирующимся дифференциалом.

Далее – первые автомобили, выпускающиеся в начале ХХ веерка, имели коробку передач. Совершенно необходимый механизм, позволяющий эффективно использовать крутящий момент двигателя. Дело здесь в том, что коленчатый вал даже самого тихоходного двигателя внутреннего сгорания вращается со слишком большой скоростью, чтобы его можно было напрямую соединить с колесом. Частота вращения старинных двигателей была относительно невелика – на уровне 1400—1600 оборотов в минуту. Но и это, повторяем, слишком большая скорость. Для её снижения была изобретена коробка передач (конструкцию позаимствовали у других механизмов, возможно, у токарного станка). Первая передача самая тихоходная, она понижает частоту вращения в десять и более раз. Это позволяет автомобилю тронутся с места и плавно набрать скорость. Кроме того, с понижением частоты вращения повышается крутящий момент – сила, приводящая колесо во вращение. То есть эффект здесь двойной – едем медленней, но тяга при этом сильней. Едем быстрей, но уменьшается и тяга. Первые коробки передач были двух и трёхступенчатыми. Примечательно, что задний ход появился не сразу и не в том виде, каким мы знаем его сегодня. Например, знаменитая «Жестянка Лиззи», «Форд-Т» американского конструктора и промышленника автомобилей Генри Форда имел столько же скоростей движения вперёд, сколько и назад. Специальной педалью водитель вводил в зацепление специальную реверсивную шестерню, и карданный вал начинал вращаться в обратную сторону, а автомобиль ехал назад – с теми же скоростями, что и вперёд, в зависимости от включенной передачи.

Рулевое управление у первых автомобилем было очень простым – велосипедного типа, поскольку переднее колесо было только одно. Но вскоре общее количество колёс увеличилось до четырёх, и появился классический механизм рулевого управления, с рулевым колесом, валом, соединённым с поперечной тягой и поворотными опорами, на которые устанавливались полуоси для крепления передних колёс. Тормоза с тяговым или тросовым управлением воздействовали только на задние колёса. Правда, и скорость движения была совсем невелика…

С 1900 по 1920 год в автомобильной промышленности происходят важные изменения, напрямую связанные и с конструкцией автомобилей. Прежде всего, из технической игрушки, забавы для богатых, автомобиль становится массовым средством передвижения, доступным миллионам людей.

1 октября 1908 года из ворот «Форд Мотор Компани» выехал первый автомобиль модели «Форд Т». Это был итог пятилетней работы Генри Форда (годы жизни 1863—1947), создавшего и само предприятие, и выпустившего к тому времени целых 19 моделей автомобилей, продававшихся по весьма демократичной цене – машину мог купить любой американец среднего достатка, поскольку машина стоила в среднем от 500, до 850 долларов (правда, доллар в то время «весил» гораздо больше, чем доллар сегодняшний). В 1913 году «Форд Т» (с введением конвейера) стал основной продукцией компании и продержался в производстве до 1927 года. За 19 лет было произведено около 18 миллионов автомобилей, при этом 15 007 033 экземпляров было продано в США. Эта великая (хотя и совсем небольшая) машина сделала Америку ведущей автомобильной державой. А главным изобретением Генри Форда, помимо самого автомобиля «всех времён и народов», стало введение конвейерного производства.

До начала 30-х годов автомобиль окончательно приобрёл классические черты. Рамная конструкция шасси, металлический, а не деревянный, кузов из штампованных листов, соединённых между собой болтами и сваркой, электрическое зажигание, аккумулятор и генератор, электрическое, а не ацетиленовое, освещение, штампованные, а не спицованные, колёса, барабанные тормоза с механическим, а к концу 30-х годов и гидравлическим приводом. В качестве необязательных дополнений появляются система обогрева салона водой из системы охлаждения двигателя. Стеклоочистители, электрические указатели поворота (поначалу они были механическими в виде откидных стрелок, либо отсутствовали вовсе). Определилось и расположение рулевого колеса – даже в Америке, где движение было, как и в Европе, правосторонним, руль располагался с правой стороны салона автомобиля. Но вскоре (к 10-м годам ХХ века) руль сместился влево.

Кстати, а почему в Англии и в ряде других стран движение левостороннее, а руль в автомобилях расположен справа? Ответ уходит в глубокую древность – в Древний Рим, где уже к началу нашей эры существовала специальная дорожная полиция и правила дорожного движения. Эти правила предписывали возницам передвигаться по левой стороне дороги, дабы кнутом, который удерживали в правой руке, случайно не зацепить пеших путников. Эти «римские правила» и сохранила консервативная Великобритания, а с ней и её колонии.

К концу 30-х, началу 40-х годов ХХ века появились автомобили нового типа – с несущими кузовами, в которых отсутствовала отдельная рама из балок или труб. В Европе, прежде всего, во Франции и Германии, появились переднеприводные машины. Это были небольшие автомобильчики массового спроса, в которых привод на передние колёса осуществлялся посредством шарниров с равными угловыми скоростями. Классический шариковый шарнир утвердился позже – в 50-е годы.

Война, как всегда, послужила катализатором развития технологий. В Америке и в России появился джип – открытый автомобильчик для разведки и командного состава с приводом и на передние, и на задние колёса. Мощные и лёгкие грузовики наводнили военные дороги Европы… Но война остановила немецкий проект Фердинанда Порше, создавшего знаменитый «Жук» – автомобильчик «Фольксваген» с несущим кузовом, двигателем воздушного охлаждения, установленным сзади. Это самый долгоживущий автомобиль на планете – он выпускался десятки лет. Его до сих пор можно увидеть на дорогах, хотя, спору нет, время его давно прошло…

Автомобиль изменил не только лик планеты, но и структуру промышленности и даже психологию людей. Автомобильная промышленность сложна и многопланова. Это не только производство моторов и кузовов, но и производство резины, красок, светотехники, электроники. А следом идёт дорожное и градостроительство, создание сервисной структуры. Но главное – широкомасштабная добыча и переработка нефти. Причём, до тако степени широкомасштабная, что сегодня, всего через сотню лет после начала массовой автомобилизации, мы стоим на пороге истощения природных запасов нефти. И это не какая-то гипотетическая опасность или печальные перспективы завтрашнего дня. Это – наша реальность.

Но не будем заканчивать рассказ об автомобиле на этой грустной ноте. Знаете ли вы, как появилась мини-юбка? Сама мода на коротенькие озорные одежды? Она появилась исключительно благодаря автомобилю. В конце 50-х годов английский инженер Иссигонис придумал маленькую машинку, назвав её «Мини». Сегодня мы можем видеть её подросшую и повзрослевшую сестру на дорогах наших городов. А та, старая «Мини» стала полноправным партнёром английского комика (и, между прочим, серьёзного автомобильного обозревателя) Роуэна Аткинсона – мистера Бина… Так вот, машинка настолько полюбилась восторженной публике, что сама идея минимализма тут же получила продолжение в одежде. Появились те самые крошечные юбчонки, получившие название «мини»… Кстати, у той первой машинки была интересная конструкция подвески колёс – резиновые пружины вместо рессор. Словно упругие резиновые мячики, вместо пружинных железок. Действительно, милая получилась машинка…

К истории автомобиля в целом и к истории создания «Мини» мы ещё обязательно вернёмся. Слишком большая тема, чтобы обойтись одним общим рассказом. Но всё это чуть ниже. Пока же поговорим о том, каким мог стать современный автомобиль. И каким он может стать в недалёком будущем.

Электромобиль – прошлое, настоящее и будущее

Рассказывая о первых шагах развития автомобиля, мы упустили одну важную деталь. Автомобиль конца XIX – начала XX века был вовсе не бензиновым чудищем, напоминавшим карету с мотором. Это был… электромобиль. Да, да, самые массовые модели, во всяком случае, самые продаваемые, выпускавшиеся если ни тысячами, то десятками и сотнями, имели электрический двигатель. И скоростной барьер в 100 километров в час взял гоночный электромобиль, а не автомобиль. Правда, в силу разных причин электромобиль быстро сошёл со сцены. И к началу Первой мировой войны электромобили уже воспринимались как технические казусы, бесперспективные самобеглые игрушки, но не как средство транспорта.

Почему это произошло? Почему электромобиль не получил развития? Ну, не совсем так – электромобили выпускались всегда и в достаточно ощутимых количествах. Это первое. И второе – они и не могли конкурировать с автомобилями, имевшими двигатели внутреннего сгорания, в силу технических причин.

Аккумулятором энергии бензинового двигателя служит жидкое топливо – бензин. Это справедливо для любого теплового двигателя, для газовой турбины, реактивного мотора, паровой машины. Кстати, первые автомобили имели и паровые двигатели. Причём, паровой двигатель считался удобней, практичней, чем двигатель внутреннего сгорания, поскольку работал на любом подручном топливе – чурках, соломе, жидком топливе. А двигателю внутреннего сгорания нужен был бензин, который приходилось добывать из сырой нефти путём отделения от неё лёгких фракций. Переработка нефти находилась ещё в зачаточном состоянии, а потому бензин был дорог и малодоступен.

Но вернёмся к электромобилю. Аккумулятором энергии электромобиля является перезаряжаемый источник постоянного тока – кислотный свинцовый аккумулятор. Есть множество иных типов аккумуляторов, в частности, энергоёмкие и долговечные щелочные аккумуляторы. Но в начале века они были ещё не изобретены, да и потом, с их появлением, выяснилось, что у кислотного аккумулятора конкурентов нет. Свинцовый аккумулятор выдерживает очень большие токи нагрузки, легко обслуживается и, главное, очень дёшев в производстве и эксплуатации. Сразу оговоримся – дёшев в сравнении с другими типами аккумуляторов, с щелочными элементами. А сравнивать его с доступностью бензина просто невозможно, поскольку это затраты разного порядка, эксплуатация электромобиля оказывается гораздо дороже.

Как работает «аккумулятор» бензинового двигателя? Накопленная древними растениями солнечная энергия содержится в нефти в виде горючих углеродных соединений. Сгорая в двигателе, эта энергия высвобождается и превращается в механическое действие – в крутящий момент на валу двигателя и, в конечном итоге, во вращение колёс автомобиля. Так же работает «аккумулятор» парового двигателя, только здесь используется солнечная энергия, накопленная современными растениями (если используются дрова) или древних (если используется каменный уголь). В аккумуляторе электромобиля используется электрическая энергия, накопленная во время заряда. То есть мы не можем взять природные «энергетические консервы» в готовом виде, а должны сначала зарядить аккумулятор, подав на его выводы электрический ток. Следовательно, сам процесс «заправки» электромобиля значительно удлиняется – прежде чем подключить к аккумулятору электрический ток, нам придётся его, этот ток, каким-либо образом выработать (запустить электрогенератор с приводом от гидротурбины или от того же теплового двигателя). И это сильно влияет на стоимость эксплуатации автомобиля с электрическим приводом.

Далее – энергоёмкость только что рассмотренных аккумуляторов энергии очень сильно различается. Самым ёмким окажется жидкое топливо. Сжигая литр бензина, мы можем получить столько энергии, сколько даст свинцовый аккумулятор огромных размеров. Меньше энергоёмкость каменного угля и ещё меньше у древесины. Но это легко восполняемый ресурс – во всяком случае, в начале XX века, чего не скажешь об электроэнергии. Энергоёмкость определяет в конечном счёте мощность двигателя, скорость и дальность поездки на транспортном средстве. Даже сегодня, когда выпускаются очень ёмкие аккумуляторы, серийный легковой электромобиль (а таковые производятся) способен двигаться со скоростью в 50—70 километров в течение 2—3 часов. После этого электромобиль нуждается в многочасовой зарядке аккумуляторов. С бензиновым мотором даже сравнивать не хочется…

Но есть же у электромобиля и достоинства? Есть. Да ещё какие достоинства! Во-первых, абсолютная экологичность – электромобиль не выбрасывает в атмосферу вредных веществ. Во время активной разрядки из аккумулятора в небольших количествах выделяется только водород, который безвреден для окружающей среды. Но здесь не следует забывать об оборотной стороне дела – о работе электростанций, которые вырабатывают энергию, которой заряжается аккумулятор электромобиля. Если электростанция тепловая, то вредные выбросы всё равно имеют место. Но не такие токсичные, как у выхлопа автомобильного мотора (поскольку у стационарных электростанций есть целая система фильтров очистки отработавших газов). Затем – простота и надёжность конструкции. Электромобилю не нужна сложная многоступенчатая трансмиссия. Электромотор можно встроить в ступицу колеса и, таким образом, до предела упростить ходовую часть машины. Но и здесь есть свои «подводные камни». Полный электропривод всех четырёх колёс – это замечательно. Но электродвигатель не обладает гибкостью сблокированного с коробкой передач двигателя внутреннего сгорания. Рабочий диапазон оборотов ротора достаточно узок. Поэтому на троллейбусах, которые тоже относятся к электромобилям, устанавливают двухступенчатые коробки передач. А ещё мотор-колесо, так называется встроенный в колесо электродвигатель, сильно увеличивает неподрессоренную массу электромобиля, ухудшая работу подвески и ходовые характеристики транспортного средства. Наконец, аккумулятор электромобиля можно сделать сменным, заменяемым на «заправочных» (точнее – зарядных) станциях, упростив решение проблемы нехватки энергии для движения электромобиля. Но это, как раз, решение больше теоретическое, чем практическое. Нет таких станций. И, скорее всего, появятся они не скоро (если появятся вообще).

Существует и целый ряд второстепенных проблем, которые ан первый взгляд не видны. Например, электромобили хуже справляются с подъёмами, а плавность разгона оставляет желать лучшего. Салон электромобиля приходится отапливать ТЭНами – трубчатыми нагревательными элементами, а это дополнительный расход и без того дефицитной электроэнергии…

И всё же электромобили выпускаются и в очень больших количествах, которые, правда, трудно сравнить с количеством выпускаемых автомобилей. Электрокары и электропогрузчики, используемые в промышленности, строительстве и в складском деле – это электромобили. На электромобилях разъезжают туристы, осматривающие достопримечательности, и игроки в гольф. В начале нашего столетия в США начато производство электрического компьютеризированного самоката «Джинджер», которому прочили роль «транспорта будущего», но он им пока, по всей видимости, не стал… Наконец, мы каждый день входим в троллейбус, который пусть и частично, но можно отнести к электромобилям. Конечно, троллейбус привязан к токонесущим проводам – троллеям. Но если приглядеться, то можно легко различить «настоящие» троллейбусы и троллейбусы со вспомогательными дизельными двигателями. Там, где троллей нет, такой троллейбус передвигается, как обычный автобус.

Мы подошли к любопытной теме – к транспортным средствам с гибридными силовыми установками. Это изобретение не сегодняшнего и даже не вчерашнего дня. Огромные карьерные самосвалы – «Комацу» и «Белазы» – снабжены гибридными силовыми установками. Двигатель внутреннего сгорания (огромный, локомотивный!) вращает вал генератора, который вырабатывает электрический ток. А вместо механической трансмиссии здесь применяются мотор-колёса со встроенными электромоторами.

Кроме упомянутых «автобусов-троллейбусов», выпускаются и легковые автомобили с гибридными силовыми установками. Но устроены они иначе, чем карьерные самосвалы. В этих машинах обычный автомобильный двигатель приводит во вращения колёса через обычную автомобильную трансмиссию. Но в городе, там, где крайне необходимо сократить выбросы до минимума двигатель отключается и в работу вступает электродвигатель и кислотный свинцовый аккумулятор, а двигатель внутреннего сгорания останавливается. Разряженный аккумулятор заряжается от генератора – в то время, когда работает основной бензиновый мотор. Это одна из двух распространённых гибридных схем силовой установки. Вторая же схема устроена проще. Здесь двигатель внутреннего сгорания работает постоянно – он приводит во вращение генератор, который заряжает аккумулятор электромобиля. А колёса приводятся только электродвигателем. Смысл этой конструкции в том, что работающий на постоянных оборотах двигатель выбрасывает в атмосферу меньше вредных веществ, меньше потребляет горючего (поскольку не работает с ускорениями и торможениями) и, между прочим, меньше шумит. Подобные легковые автомобили выпускаются небольшими сериями, а потому достаточно дороги (один из производителей – Toyota). Говорят, за этими машинами будущее.

А что же «чистые» электромобили? Разработки электромобилей будущего не сходят с кульманов конструкторов. Но проблема в том, что электромобилю нужен принципиально иной источник энергии – не свинцовый (и даже не щелочной) аккумулятор, у которого слишком много недостатков (и ничтожный кпд – коэффициент полезного действия), а – топливный элемент. В этих источниках тока в качестве «топлива» используется вода (как источник водорода). Водород вступает в химическую реакцию с материалом электродов, и топливный элемент вырабатывает электроэнергию, которая и используется для привода электромоторов.

На какой стадии находятся разработки? Вот одно из недавних сообщений. Компания Toshiba обещает в скором времени выпустить серийные ноутбуки, у которых в качестве источника питания будет применяться топливные элементы. Значит, ждать осталось недолго. Сначала портативный компьютер, затем – электромобиль…

Кинематограф – первые шаги

Перед самым новым 1896 годом, а именно – 28 декабря 1895 года, в подвале парижского «Гран-кафе» на улице «Бульвар-де-Капюсин» (эта улица была названа в честь женского монашеского ордена, поэтому и само название переводится, как «Бульвар капуцинок») состоялся первый в истории киносеанс. Братья Люмьер – Огюст и Луи – показывали документальную ленту (других поначалу и быть не могло) под названием «Прибытие поезда на вокзал Ла Сьота». В течение нескольких минут на белом экране первые зрители увидели паровоз, надвигающийся на зал. Впечатление было ошеломляющим. Зрители в ужасе вскакивали с мест. А молва о небывалом зрелище моментально облетела весь Париж. Всего два года понадобилось братьям для того, чтобы отснять 1800 фильмов. Впрочем, на этом их кинематографическая карьера и закончилась. Ещё в 1989 году Люмьеры объявили, что уходят из кинематографии. Они быстро поняли, что открыв людям новый вид искусства (а кино далеко не сразу было признано именно как искусство, долгое время оставаясь дешёвым балаганным трюком), им придётся уступить место профессионалам – театральным актерам и режиссёрам. Но начало было положено. Всё последующее столетие прошло под знаком бурного развития кинематографии.

Можно было бы сказать, что кино развивается и занимает умы миллиардов людей нашей планеты и сегодня. Но с точки зрения технологии кинопроизводства (а нас интересует именно техническая сторона) это не так. Стремительно уходит киноплёнка. Нет на съёмочных площадках «классических» киносъёмочных аппаратов. Процесс съёмки, производства и тиражирования фильмов, техника показа – значительная часть этих технологий уже достаточно давно перешла на новый уровень. В мире кино воцарилась «цифра» – компьютеры, цифровые носители, цифровые камордеры (это сложное слово от «камера» и «рекордер» – получается «камкордер», видеокамера). Более того, компьютерная, телевизионная, звукозаписывающая и кинотехника сливаются воедино в симбиоз универсальных мультимедийных технологий. И сегодня мы стали свидетелями, что кино доступно каждому – в виде диска DVD, на экране домашнего телевизора и даже на дисплее сотового телефона. Как это и должно было произойти, технологии отошли на задний план, а первоочередное значение заняли проблемы творческие. Когда мы садимся смотреть диск DVD с новым фильмом, нас меньше всего интересует, как и на чём это снято. И смотрим мы не движущиеся картинки, а игру актёров, работу режиссёра-постановщика и всей огромной творческой группы, работавшей над фильмом – звукорежиссёра, художников, каскадёров…

Но значение изобретения Люмьеров невозможно переоценить. К слову – здесь снова сложилась ситуация, при которой изобретателями кинематографа стали сразу множество талантливым умов, да ещё и в разных странах. К примеру, Томас Эдисон тоже предложил свою систему кинематографа. Но она не пошла. А прижилась система Люмьеров. Более того, заложенные Люмьерами стандарты продержались столетие и продолжают действовать до сих пор.

Идея кинематографа, как способа фиксации и демонстрации движущихся изображений, пришла в головы изобретателей неслучайно. Огюст (годы жизни 1862—1954) и Луи (годы жизни 1864—1948) Люмьеры родились в семье художника, увлекавшегося фотографией. Они умели рисовать и с детства разделяли увлечение отца. В зрелом возрасте младший брат Луи был владельцем небольшого завода, на котором впоследствии производилось почти всё, что требовалось Люмьерам для киносъёмок. Луи и стал изобретателем кинематографа, а старший брат Огюст был его активным помощником, а потом и одним из первых в истории киноактёром. Само слово «кинематограф» придумано тоже Люмьерами.

Принцип действия кинематографа основан на инерционности нашего зрения. При смене картинок (кадров), на которых изображены последовательные фазы движения того или иного объёкта, с частотой от 1/16 секунды и чаще, зритель видит плавно движущуюся фигурку. Момент смены кадров зрение не фиксирует, поскольку это короткие тёмные паузы. Этот же принцип использовался в игрушках, изобретённых задолго до Люмьеров, вроде «волшебного» барабана с прорезями в боковой поверхности. Вовнутрь барабана вкладывалась бумажная лента с рисунками-кадрами. Раскрутив барабан и рассматривая изображения через боковые прорези, зритель видел движущуюся картинку.

Прообразом киносъёмочного аппарата Люмьеров стал обычный фотоаппарат, от которого была позаимствована светонепроницаемая камера и оптическая система – объектив и видоискатель. В качестве светочувствительного материала было решено использовать узкую целлулоидную плёнку шириной 35 мм. Этот формат, ставший в ХХ веке доминирующим и в фотографии, появился именно благодаря кинематографу. Правда, приоритет здесь принадлежит не Люмьерам, а Эдисону, который заказал узкую плёнку для своего кинетоскопа у Истмена, основателя компании «Кодак». Особенностью этой плёнки была перфорация – круглые транспортировочные отверстия, располагавшиеся с одной стороны плёнки. В эти отверстия входили зубцы валиков и зуб грейфера – скачкового механизма для прерывистой транспортировки плёнки мимо кадрового окна, на котором объектив киносъёмочного аппарата фокусировал изображение при экспозиции. Позже выяснилось, что круглая односторонняя перфорация не самое лучшее решение. При перемещении плёнки внутри аппарата односторонняя перфорация часто приводит к перекосам и заклиниванию плёнки. Перфорация стала двусторонней, а форма перфорационных отверстий прямоугольной.

Грейферный механизм – это вращающийся кривошип с Г-образным рычагом. Этот рычаг, грейфер, входит в зацепление с перфорацией плёнки, перемещает её на один кадр вниз, затем выходит из зацепления и совершает обратный ход, чтобы потом войти в зацепление с верхним перфорационным отверстием и снова переместить плёнку вниз на один кадр. В момент обратного хода грейфера плёнка остаётся неподвижной. В это время и происходит процесс съёмки – фотографирования сфокусированного объективом изображения. Чтобы в момент прерывистой транспортировки плёнки мимо кадрового окна не происходило смазывания картинки, между кадровым окном с плёнкой и объективом расположена перемещающаяся светонепроницаемая заслонка – обтюратор. Он в киносъёмочном аппарате выполняет функцию затвора фотоаппарата. Полностью процесс киносъёмки выглядит так. Обтюратор перекрывает сфокусированный объективом световой поток, грейфер перемещает плёнку на кадр вниз, обтюратор открывает световой поток, происходит экспозиция кадра, грейфер совершает обратный ход, обтюратор перекрывает световой поток и – цикл повторяется. Добавим, что обтюратор мог быть дисковым, в виде сегмента круга, и в виде прямоугольной заслонки, перемещаемой вверх-вниз кривошипным механизмом. Обтюратор был механически связан с грейфером и работал с ним синхронно. Сам грейфер впоследствии был заменён мальтийским механизмом (назван так из-за формы кривошипа – в виде мальтийского креста), который применялся в профессиональной киноаппаратуре.

Легко заметить, что при работе киноаппарата невозможно изменить выдержку, с которой экспонируются кадры киноплёнки. Точнее, её можно было увеличить, замедлив протяжку плёнки или уменьшить, ускорив протяжку. Но это плохое решение, так как изменять скорость протяжки пришлось бы и во время демонстрации фильма. Поэтому управление экспозицией велось только двумя способами – использованием более или менее чувствительной плёнки, подходящей для определённых условий освещения, и изменением относительного отверстия объектива – диафрагмой. Поначалу диафрагма представляла собой набор заслонок с отверстиями разных диаметров. Но потом был применён лепестковый (ирисовый) механизм. А ещё позже появились и обтюраторы с переменным шагом светонепроницаемой заслонки. Увеличивая или уменьшая окно обтюратора можно было увеличивать или уменьшать выдержку экспозиции при неизменной скорости протяжки киноплёнки.

Киносъёмка – всего лишь часть технологического кинопроцесса. Отсняв плёнку, её надо было проявить и зафиксировать. Во время обработки зёрна галогенидов серебра в эмульсии экспонированной киноплёнки изменяли оптическую плотность (темнели) в соответствии с интенсивностью засветки. При обработке гипосульфитом натрия (фиксирующим раствором) не подвергшиеся засветке участки эмульсии вымывались, и плёнка утрачивала светочувствительные свойства. В результате получался негатив – светлые участки изображения выглядели как тёмные, а тёмные – как светлые.

Затем отснятый негатив переводили в позитив. Это производилось контактным оптическим способом. Две негативные плёнки, готовый негатив и неэкспонированную плёнку, накладывали эмульсионными слоями друг к другу. Затем прогоняли через экспонирующий аппарат, которым мог быть обычный киносъёмочный аппарат, но при этом перед объективом располагалось матовое непрозрачное стекло и источник света. Важно было добиться равномерного освещения кадрового окна. При этом на второй плёнке получалось позитивное изображение – обратное негативному. Плёнку снова подвергали химической обработке и получали готовую ленту.

Но мы описали простейший безмонтажный процесс. А в ход подготовки фильма очень часто требуется монтаж – соединение кусков пленки, отснятой в разное время и при разных обстоятельствах. При этом цель монтажа – стыковка сцен согласно сценарию фильма. Так вот, монтаж производился на исходном материале – негативе. А уже смонтированный негатив уже переводили в позитив, печатая несколько лент подряд – тираж киноленты. Копии отправляли в кинотеатры для демонстрации. Монтаж осуществлялся на специальных проекционных аппаратах, называемых монтажными столами. В отличие от киносъёмочных (и кинопроекционных) аппаратов здесь применялся другой механизм прерывистой транспортировки плёнки. На самом деле плёнка перемещалась плавно, а синхронно с ней вращалась стеклянная призма, которая последовательно «отслеживала» просматриваемые кадры. Это требовалось для быстрой перемотки ленты. К тому же неизбежное при таком просмотре мигание картинки особого значения не имело – сцены просматривались только с технологическими целями.

Наконец, демонстрация готового фильма. Здесь было всё очень просто – для демонстрации фильма использовался тот же киносъёмочный аппарат, но за задней поверхностью плёнки, напротив кадрового окна, устанавливалась лампа. Световой поток проходил через кадр плёнки, открытый обтюратор и фокусировался на белом отражающем экране. Транспортировка плёнки осуществлялась точно так же, что и при киносъёмке – работал грейфер, обтюратор, а плёнка перемещалась скачкообразно. К слову, и в киносъёмочном, и в кинопроекционном аппаратах (когда стали применять разную аппаратуру для съёмки и показа фильмов) равномерность продвижения плёнки регулируется зубчатыми колёсами и специальными компенсационными петлями. Плёнка образовывала свободную полупетлю перед входом в фильмовый канал кадрового окна и после него. Эти полупетли гасили скачкообразные движения плёнки и позволяли укладывать плёнку на катушки ровно, без перекосов и лишних напряжений. Но стоило лишь увеличить размер петли, как плёнка начинала путаться. При уменьшении размера петли плёнка рвалась. Поэтому мастерство киномеханика заключалось в том, чтобы точно и сразу выбирать размер компенсационной петли…

Демонстрация первых фильмов проходила под музыку. В качестве музыкального сопровождения использовалась игра музыканта (тапера) на фортепьяно и саксофоне (об этом сегодня мало кто знает). Причём, музыка требовалась вовсе не из каких-то эстетических соображений Люмьеров. Во время демонстрации фильмов в зале стоял невообразимый гул. Зрители вслух читали титры – поясняющие надписи, бурно выражали свои эмоции. И музыка была призвана заглушать этот шум.

Тапер – первая из кинематографических профессий, исчезнувшая уже в 30-е годы с появлением звукового кино. Тогда же исчезла и профессия актёра немого кино. Оказалось, что многие старые актёры, снискавшие популярность в эпоху «великого немого», обладали слабым невыразительным голосом. Сам великий Чарли Чаплин долго сторонился звуковой технологии, полагая, что голос его экранного героя не годится для кино. К счастью, он ошибался. Чарли остался Чарли и заговорив… Это имя мы помянули не напрасно. Встав на ноги и окрепнув, кинематограф не просто доказал своё право на существование, но из незатейливого балаганного зрелища превратился в особый вид искусства. Кино прочили роль «убийцы» театра. Но этого, к счастью не произошло – кинематограф, бравший начало от цирка, от пантомимы, а не от театра, с театральным искусством конкурировать не стал. Театр, как синхронное действо актёров и зрителей, со своей уникальной атмосферой соучастия, от распространения кино нисколько не пострадал. И появились новые кумиры, в ряду которых Чаплин был и остаётся одним из величайших…

Техника киносъёмки двигалась семимильными шагами. Если первые киносъёмочные и кинопроекционные аппараты приводились в действие вручную, то уже в 20-е годы появились механизмы, улучшающие равномерность протяжки плёнки. Сначала это были маховики с центробежными регуляторами. Если скорость вращения маховика превышала определённые рамки, кулачки центробежного механизма притормаживали вращение. В 30-е годы появились два принципиально важных для кинематографии механизма – электропривод и пружинный заводной механизм. Первый применялся в стационарных профессиональных камерах и во всех без исключения кинопроекционных аппаратах, позволив добиться высокой равномерности протяжки киноплёнки. В Это же время устанавливаются общепринятые стандарты скорости киносъёмки – 16 и 24 кадра в секунду. 24 кадра в секунду использовался в профессиональной кинематографии, 16 – в репортёрской и любительской кинотехнике.

О кинолюбительстве разговор особый. Появление альтернативных форматов киноплёнки – 16 и 8-миллиметровой, а также появление обращаемой киноплёнки, позволяющей получить позитив сразу, без промежуточной печати позитива, позволили сконструировать лёгкие и компактные камеры с пружинным приводом. Механизм киносъёмочного аппарата приводился в движение пружиной, которую перед съёмкой заводили складным ключом. Завода хватало на съёмку 3-минутной сцены, что по кинематографическим меркам очень много. Фильм – это набор разных сцен и разных планов. Изображение в кадре должно перемещаться. И очень длительные сцены зрителем воспринимаются плохо. Поэтому любительские аппараты с таким казалось бы «коротким» заводом позволяли снимать вполне состоятельные в творческом плане ленты. Но, прежде всего, любительская техника использовалась так, как мы сегодня используем бытовые цифровые (и аналоговые) видеокамеры – камкордеры. То есть для ведения семейного видеоархива, съёмки памятных событий, ведения видеодневников путешествий и так далее. Правда, занятия кинолюбительством было делом накладным. Плёнку надо было купить (не ошибившись с форматом – одних 8-миллиметровых плёнок было достаточно много, с различным расположением перфорационных отверстий, размеров кадрового окна, двойная и одинарная), отснять, проявить, смонтировать. Фильм при этом получался склеенным (после монтажа) и существовал в одном экземпляре.

В отличие от профессионального 35-мм формата любительские узкие плёнки имели гораздо меньшую площадь кадра. У стандартной киноплёнки, к примеру, кадровое окно имеет размер 24х18 мм, у 16-мм – в четыре раза меньше, а у 8-мм – в шестнадцать раз. Поэтому качество картинки на экране оставляло желать лучшего. Кстати, кроме 35-мм киноплёнки применялась (и применяется до сих пор) широкоформатная 70-мм, которая обеспечивает очень высокое качество демонстрации фильмов в кинотеатрах…

С конца 80-х годов ХХ века выпуск любительской киноаппаратуры прекратился, а вскоре был прекращён и выпуск любительской киноплёнки. В небытие ушла целая технология. Но при этом кинолюбительство стало доступней и дешевле. Вместо капризных кинокамер со сложным процессом обработки киноплёнки на рынок вышли аналоговые, а потом и цифровые электронные видеокамеры. Поначалу дорогие игрушки, сегодня они стоят не дороже фотоаппарата среднего уровня, примерно как приличный телевизор (не с самым большим экраном). Эти камкордеры выпускаются и продаются многомиллионными тиражами. Так что технология кардинальным образом изменилась, но любительское кино продолжает жить…

А кем были Огюст и Луи Люмьеры? Самыми настоящими кинолюбителями, так и не ставшие в полной мере профессионалами… Кто сегодня скажет, что изобретение братьев Люмьер не гениально?

Дизельный двигатель

История изобретения дизельного двигателя связана с одной загадочной трагедией. Дело в том, что сам изобретатель двигателя Рудольф Дизель в 1913 году погиб при невыясненных обстоятельствах. Стоит лишь посмотреть вокруг. Двигатели Дизеля (их гораздо более совершенные потомки, конечно) работают в тепловозах, на речных и морских судах, в строительной и военной технике, на грузовых и легковых автомобилях… Но всё же мы называем эти моторы именем изобретателя. Возможно, в этом и есть торжество исторической справедливости.

Рудольф Дизель родился в 18 марта 1858 года в Париже, в семье эмигрантов из Германии. В 1970 году юный Рудольф вместе с родителями переезжает в Англию, куда их депортировали из-за начавшейся войны между Францией и Пруссией. Оттуда, из Англии, молодой Дизель отправляется на историческую родину в Германию – на учёбу. Из Аугсбурга он перевёлся в Мюнхен, в Высшую техническую школу, которую закончил с отличием, получив диплом инженера по холодильным установкам.

После получения диплома в 1880 году Дизель получил предложение от немецкого физика Карла фон Линде (годы жизни 1842—1934, который работал в те годы над установкой для сжижения воздуха. Рудольф Дизель переехал в Париж и приступил к исследованиям в лаборатории французского филиала предприятия Линде. Дизель занялся исследованием состояния газов при резком сжатии и расширении. Эти эксперименты навели Дизеля на мысль о двигателе внутреннего сгорания, в котором не было бы системы зажигания вообще. При резком сжатии воздуха, он раскаляется до такой температуры, что способен поджечь топливо-воздушную смесь без искры. Но… легко сказать, как сделать? Воздух сжать в металлическом цилиндре можно, как сжать топливную смесь, чтобы воспламенение не произошло раньше времени?

Экспериментируя сначала с различными горючими газами, а потом и с жидкими видами топлива, Дизель разработал первую конструкцию своего мотора. В 1890 году Линде перевёл молодого инженера в Берлин. Здесь Дизель показал свои расчёты Линде, получил его одобрение и продолжил исследования, результатом которых стал патент, зарегистрированный в 1892 году. Тем не менее практическое воплощение оказывается делом весьма трудным – первую действующую модель Рудольф Дизель смог построить только в 1897 году. Это был двигатель мощностью в 25 лошадиных сил, работающий на тяжёлом жидком топливе. Право на производство нового двигателя приобретают машиностроительные предприятия Аугсбурга и фирма Круппа. Спрос на дизельные двигатели превзошёл все ожидания. Моторы заказывают судостроительные верфи, производители другой техники. Дизель становится богатым человеком и продолжает работу над совершенствованием своего изобретения…

А работать было над чем. Дизельный двигатель имеет две разновидности – двухтактную и четырёхтактную. В первом случае полный рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала и двух полных ходов поршня вверх и вниз. При ходже поршня вниз из камеры сгорания удаляются продукты сгорания топлива и цилиндр заполняется свежим воздухом. При ходе поршня вверх воздух сжимается, раскаляется и, когда поршень достигает верхней мёртвой точки, в камеру сгорания под огромным давлением впрыскивается порция жидкого топлива. Топливо смешивается с горячим воздухом, воспламеняется, расширяющиеся газы толкают поршень вниз – цикл повторяется. При четырёхтактном цикле полный цикл совершается за два оборота коленчатого вала и четыре хода поршня вверх-вниз. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз, при обратном движении вверх открывается выпускной клапан и отработавшие газы удаляются из внутренней полости цилиндра. Затем при втором ходе вниз открывается впускной клапан и полость цилиндра заполняется свежим воздухом. При втором ходе вверх поршень сжимает воздух, раскаляя его. В верхней мёртвой точке в камеру сгорания впрыскивается порция жидкого топлива. Цикл повторяется… В обоих случаях кроме длинноходного цилиндра и поршня, создающих высокую степень сжатия воздуха, из-за чего воздух в цилиндре и раскаляется до высокой температуры, нужен топливный насос высокого давления и форсунка, через которую жидкое топливо впрыскивается в камеру сгорания.

Этот насос требует особо точной сборки, поскольку жидкость практически несжимаема и при высоком давлении плунжера на жидкость, топливо выдавливается через зазоры между деталями. Кроме того, давление, создаваемое этим насосом, должно быть не меньше, чем давление воздуха в камере сгорания (а порядка 20 атмосфер). Поэтому к деталям топливного насоса предъявляются повышенные требования прочности и эффективности. Дизель способен работать на тяжёлых фракциях нефти и даже на мазуте и сырой нефти. Но при этом топливо должно обладать высокой смазочной способностью, текучестью и однородностью. Лучшими показателями обладает соляровое масло, которое к тому же дешёво в производстве, поскольку является побочным продуктом при переработке нефти для получения легкого топлива – бензина и керосина. Но и соляровое масло (его мы называем в обыденной жизни «соляркой») не идеально – при низких температурах она становится вязкой и даже застывает, словно желе. При этом трубопроводы системы питания дизеля должны быть всегда заполнены жидким топливом. Как только в топливопровод попадает воздух, система перестаёт работать – вместо подачи под высоким давлением жидкости, насос начинает сжимать воздух… Это лишь некоторые проблемы, с которыми пришлось столкнуться Дизелю. Добавьте к этому высокопрочные сплавы, способные выдержать высокие температурные и механические нагрузки, сложности в конструировании форсунок, клапанов – и станет ясно, как же непросто было этому человеку.

В конце концов, Рудольф Дизель утратил право на лицензионные отчисления за свои двигатели. Другие конструкторы взялись за совершенствование новых двигателей и с правились с этим делом лучше первого изобретателя. Финансовое благосостояние Дизеля пошатнулось. А 29 сентября 1913 года на борту почтового парохода «Дрезден» произошла катастрофа. Во время перехода через пролив Ла-Манш Рудольф Дизель бесследно исчез. Тело его так и не было найдено…

Это тёмная история. Историки выдвигают целых три причины гибели немецкого изобретателя. Самое простое объяснение – пароход потерпел крушение, Дизель свалился за борт и утонул. Вторая причина – самоубийство из-за серьёзных финансовых затруднений. Да, возможно, это и так. Но существует и третья версия трагических событий. Обратим внимание на время, когда произошла трагедия – до начала мировой войны оставалось менее года. Страны Европы стремительно вооружались. Закладывались новые корабли, в том числе и подводные лодки, в которых дизель был основным двигателем, использовавшимся для движения в надводном положении и для заряда аккумуляторов… В это время появились слухи, что Дизель собирается предложить новый вариант двигателя, лишённый множества недостатков оригинального мотора. Это и послужило причиной устранения немецкого инженера… Ни подтвердить, ни опровергнуть эту версию невозможно. Гибель Рудольфа Дизеля осталась одной из тайн новейшей истории.

Между прочим, недооценка изобретения Дизеля соотечественниками стала одним из стратегических просчётов Гитлера, которые и привели к разгрому немецкого фашизма. Дело в том, что на большинстве фашистских танков стояли бензиновые двигатели. На советских Т-34, наоборот, использовались дизельные моторы. В условиях бездорожья, зимой, при затруднённом тыловом обеспечении и с учётом трудностей с производством бензина (немцы не получили доступа к нефтеносным месторождениям и даже вынуждены были производить синтетический заменитель бензина) заправлять танки соляркой оказалось проще, чем подвозить к танковым соединениям дефицитный и дорогой высокооктановый бензин. В результате гитлеровские танковые силы сидели на голодном пайке, а советские танки заправлялись тем, на чём работали обычные тракторы – соляркой.

И ещё – дизель получил широкое распространение в ХХ веке, но не сразу. Тракторы и локомобили (стационарные двигатели, установленные на колёсное шасси, прицепы с мотором, применявшимся для привода молотилок и другой сельскохозяйственной техники) начала 30-х годов, к примеру, были не дизельными, хотя работали на тяжёлых сортах жидкого топлива. В некоторых из них применялись двигатели с огромным рабочим объёмом и калильным зажиганием. Сжатая топливо-воздушная смесь поджигалась специальным стержнем, который перед запуском мотора специально разогревали паяльной лампой или горелкой. После запуска двигателя зажигание осуществлялось за счёт остаточного нагрева этой «пассивной свечи». К дизельным моторам эти примитивные тракторные двигатели ни коим образом не относились.

Титаник

Трагедия, разыгравшаяся в 610 километрах к юго-востоку от острова Ньюфаундленд в Атлантическом океане в ночь с 14 на 15 сентября 1912 года вошла в историю, как одна из самых страшных катастроф ХХ века. Обстоятельства крушения огромного пассажирского парохода «Титаник» известны нам достаточно детально – из множества фильмов, телесериалов, документальных и художественных книг. Гибели «Титаника» посвящён знаменитый фильм американского кинорежиссёра Дж. Кэмерона. На съёмки этого фильма, на компьютерную реконструкцию трагедии, создание полноразмерной модели и интерьеров, на глубоководные съёмки реальных обломков корабля было потрачено 200 миллионов долларов – фильм «Титаник» остаётся одним из самых дорогих фильмов. Но и главный герой этой картины, пароход по имени «Титаник», был во многих отношениях самым-самым…

Идея строить очень большие корабли пришла в голову ещё древним римлянам. На рубеже новой эры на верфях Древнего Рима строились многопалубные галеры, способные брат на борт сотни людей. Выгода была очевидно – за один рейс большой корабль перевозил множество пассажиров, большой отряд вооружённых легионеров или большую партию груза.

В начале ХХ века, когда были разработаны мощные паровые двигатели, появились новые сплавы для строительства прочных корпусов, наработан большой опыт в расчёте обводов, кораблестроительные компании приступили к проектированию сверхбольших пароходов. В кораблях большого водоизмещения (напомним, водоизмещение равно весу гружённого судна, выраженного в тоннах) нуждались вооружённые силы. С начала ХХ века основой морской мощи мировых держав стали линейные корабли или линкоры. Огромные бронированные корпуса, мощные машины, до 150 корабельных орудий, включая орудия главного калибра – от 280 до 457 мм (здесь внутренний диаметр ствола) и экипаж до 2800 человек – эти величественные корабли могли обстреливать вражеские объекты, отстоящие от побережья на десятки километров, были грозной силой и утратили свою роль только с развитием подводного флота. Против подлодок скоростные, но очень неповоротливые линкоры могли противопоставить только толщину брони. В походах их охраняла целая флотилия эскадренных эсминцев, что в условиях войны на море представлялось непозволительным расточительством сил.

В больших кораблях нуждался торговый флот. Такие крепнущие державы, как Россия и США, усиливали свою экономику за счёт экспорта товаров и сырья. И основные торговые пути пролегали по морям и океанам.

Наконец, в развитии транспортных путей для пассажирских перевозок нуждались две ведущие мировые державы – Англия, имевшая на Североамериканском континенте зависимые территории (Канада) и Соединённые Штаты, нуждавшиеся в постоянном притоке эмигрантов из Европы. Освоение новых территорий на континенте, строительство новых городов, рост производства – всё это требовало притока рабочей силы. Доступный путь для путешествия в Америку был только один – морем. Но обычный пароход за один рейс мог перевезти не более пары сотен человек, а сам путь занимал более недели.

И вот, английский промышленник Морган и его партнёры по судовой компании «Уайт Стар» заказали строительство серии из трёх гигантских пароходов-близнецов. Строительство велось в Белфасте. Первым был заложен пароход «Олимпик», вторым – «Титаник». Третий пароход, построенный позже остальных, получил название «Британик».

Проект выглядел грандиозным ещё тогда, когда на стапелях закладывались лишь остовы корпусов. Длина корпуса достигала 269 метров (все три судна немного друг от друга отличались, размеры указаны для «Титаника»). Ширина – 28,2 метра. Водоизмещение полностью оснащённого корабля превышала 46 300 тонн (по другим данным 66 тысяч тонн). А паросиловая установка придавала четырёхтрубному гиганту (то есть паровых котлов было тоже четыре) максимальную скорость в 25 узлов – до 45 километров в час!

В 1910 году со стапеля в Северной Ирландии сошёл первый пароход серии – «Олимпик». И… сразу врезался в дамбу. Затем аварии последовали одна за другой. Самой серьёзной стало столкновение «Олимпика» с английским крейсером «Хоук», после которого пароход пришлось вернуть в док для серьёзного ремонта. «Олимпик» быстро приобрёл дурную славу корабля-неудачника. Когда владельцы объявили первый выход корабля в море, желающих совершить путешествие оказалось так мало, что рейс пришлось отменить. Ни одна страховая компания не взялась застраховать гигантский корабль. И только что построенное современное судно не принесло владельцам никакого дохода.

Морган и его компаньоны меняют тактику. В 1911 году на воду спущен «Титаник» – второй корабль серии. На этот раз за ходом испытаний, достройкой и оснащением, на которые ушёл целый год, с подачи владельцев следит пресса. Каждый шаг выверяется до мелочей, а неприятные случайности попросту исключаются. «Титаник» великолепен. Широкомасштабная рекламная компания принесла свои плоды – билеты на первый трансатлантический рейс корабля (а это был первый рейс вообще) раскуплены задолго до момента отплытия. «Титаник» был застрахован на астрономическую по тем временам сумму в миллион фунтов стерлингов. Восхваляются достоинства парохода – его принципиальная непотопляемость, высокая скорость, независимость от штормов и устойчивость к качке. Роскошь кают первого класса превращают корабль в высококлассную гостиницу на море. А многочисленные помещения второго и третьего класса позволяют взять на борт рекордное количество пассажиров – более 1500 человек. Вместе с командой общее число перевозимых кораблём людей достигло 2200 человек.

Высокие качества корабля были не пустым звуком. Корпус парохода был разделён на шестнадцать изолированных зон. Эти герметичные отсеки должны были удерживать корабль на плаву в случае аварии и затопления части судна. Но… но герметичными эти отсеки были только ниже ватерлинии, а в верхней части представляли собой… открытые корыта, а потому полной непотопляемости не обеспечивали.

И тем не менее шумная рекламная компания своё дело сделала. В апреле 1912 года гигантский пароход вышел от причала английского города Саутхемптона и взял курс на Нью-Йорк. На его борту было множество знатных особ, совершавшие путешествие в Америку, и простые люди, вознамерившиеся искать счастья в Новом свете. На этом же корабле из Британского музея в Америку, в хранилище частного коллекционера, отправилась мумия древнеегипетской прорицательницы Амен-Оту, жившей в эпоху фараона Аменхотепа IV. Мумия, которую в деревянном ящике спрятали прямо под капитанским мостиком, была украшена различными амулетами, среди которых был и амулет с изображением бога Осириса. На этом амулете была надпись: «Очнись от своего обморока, и один твой взгляд сокрушит каждого, кто встанет на твоем пути»… Страшное пророчество?

За несколько часов до отплытия от вояжа за океан на «Титанике» отказываются 55 богатых пассажиров, в числе которых сам владелец Морган и его компаньоны. Случай или… нет?

Дальнейшие события ввергают в ещё большее изумление. Опытнейший капитан Смит, под командованием которого «Титаник» вышел в море, совершил ряд труднообъяснимых ошибок. Он повёл корабль северным путём, хотя в апреле приполярные воды Атлантики кишат льдинами и айсбергами. В ночь с 14 на 15 апреля Смит выставляет на верхней палубе матросов-наблюдателей, но… отбирает у них бинокли. Корабль тем временем идёт почти на максимальной скорости в 24 узла.

Когда из темноты прямо по курсу выплыл айсберг, помощник капитана Мэрдок даёт команду «лево руля», подставляя под удар самую уязвимую часть парохода – его борт. Почему команду не отдал сам капитан Смит? Почему не пошёл на айсберг прямо? Ясно же было, что при такой скорости избежать столкновения не удастся. А при лобовом столкновении корабль бы уцелел, поскольку повреждёнными оказались только два носовых отсека, и даже смог бы дойти до Ньюфаундленда своим ходом…

Корабль получил огромную пробоину по правому борту длиной в 90 метров. Были повреждены сразу шесть отсеков, которые тут же начали заполняться водой. И снова труднообъяснимое поведение капитана. Корабль был оборудован новейшей по тому времени системой радиосвязи. Но радист «Титаника»… молчал! И явно не по собственному разумению. А когда сигнал бедствия был подан, помощь уже явно не успевала. Два часа, пока корабль оставался на плаву, были потеряны. Более того, команда корабля не смогла предотвратить панику. А судно не имело достаточного количества шлюпок – на 2200 человек на борту «Титаника» было всего 20 шлюпок. Часть шлюпок использовать не удалось из-за разрушения корпуса корабля. Через два часа от «Титаника» отломилась носовая часть и быстро ушла на глубину. Через двадцать минут затонула и кормовая часть, на которой находилось множество пассажиров. Корабль опустился на дно Атлантического океана и упокоился на глубине четырёх километров…

В 1912 году было проведено два официальных расследования трагедии, но они не дали результатов. У катастрофы не оказалось ни виновников, ни причин. Но в наши дни «Титаник» открывает если ни все, то многие свои тайны. В 1994 году был исследован кусок обшивки парохода, поднятый с глубины тремя годами ранее. И оказалось, что корпус корабля был изготовлен из низкокачественной углеродистой стали. Сталь не обладала пластичностью и при ударе не выгибалась, а крошилась, как фарфор. Вспомним и «герметичные» отсеки, затопленные за два часа после удара. Корабль был обречён ещё до первого выхода в море… Плюс непрофессионализм и просто необъяснимое поведение командования судна. Плюс отсутствие средств спасения и плана действий на случай катастрофы. И, конечно, стечение обстоятельств.

Причинами гибели гигантского парохода стали беспечность, отсутствие качественных материалов и ошибки в проектировании. Не было установлено даже точное количество погибших – владельцы корабля не знали, сколько людей находилось на борту! Спасти удалось лишь 705 человек, а от 1400, до 1522 человек погибли в водах Атлантики.

Гибель «Титаника» не поставила крест на больших океанских пассажирских пароходах. К примеру, злосчастный пароход-неудачник «Олимпик» ходил по Атлантике до 1935 года и каких-либо катастроф при этом не претерпел. Советские писатели Илья Ильф и Евгений Петров в 1935 году совершили путешествие в США на борту другого величественного парохода «Нормандия». А в наши дни по океанам ходят огромные круизные суда-гиганты, целые морские города, с бассейнами, ресторанами, торговыми рядами, прогулочными дорожками и даже искусственными скалами на верхних палубах для занятий спортивным скалолазанием… Но в качестве основного транспортного средства между Старым и Новым светом большие пассажирские корабли своё значение утратили во второй половине ХХ века – с развитием пассажирской авиации. И пальма первенства в «гонке водоизмещений» перешла к супертанкерам. Наиболее крупные из этих судов, предназначенным для перевози сырой нефти, вдвое превышают размеры «Титаника». А командам этих танкеров для перемещения по палубе выдают велосипеды. Обойти полукилометровую палубу пешком занятие не из самых простых, верно?

Конвейер Генри Форда

Мы уже говорили о Генри Форде (вспомним годы его жизни – 1863—1947), создателе массового американского автомобиля. Бывший главный инженер «Электрической компании Эдисона» (кстати, весьма примечательный факт, рядом с Эдисоном работало множество талантливых инженеров и изобретателей), к моменту создания собственной автомобильной компании успел поучаствовать в промышленном производстве автомобилей и понять, что выпуск машин это в полном смысле золотое дно, Клондайк, способный принести миллионные прибыли. Разными способами сорокалетнему Форду удалось уломать двенадцать инвесторов и собрать 28 тысяч долларов, сумму по тем временам немалую, но для начала крупномасштабного производства сложной техники не слишком большую.

16 июня 1903 года новое предприятие под названием «Форд Мотор Компании», размещавшееся в здании бывшей каретной мастерской Детройта, приступило к сборке первого автомобиля марки «Форд». Машина вышла из ворот завода в том же 1903 году и была продана некоему доктору Пфеннингу, жителю города Чикаго. Это была совсем небольшая машинка «Форд А», в которой была применена новая электрическая система зажигания. Машина сразу приглянулась американскому покупателю, спрос на неё превышал предложение. За первые 15 месяцев производства из ворот завода выехали 1700 автомобилей. Форд сразу установил на свой автомобиль более чем демократичную цену в 850 долларов (а в истории компании были модели и подешевле). С учётом того, что в начале ХХ века месячное жалованье в 100 долларов считалось очень хорошим, это было не так уж и мало. И всё же «Форд А» был уже доступен представителям среднего класса США, что открывало перед Фордом огромные перспективы.

Любопытна технология производства, используемая в годы становления компании. Собственно, по той же технологии работали все компании мира. Автомобиль собирался целым коллективом специалистов последовательно. Сначала работали слесари, собиравшие раму. Затем к машине подходили специалисты по ходовой части и монтировали мосты, коробку передач, колёса. Затем их сменяли механики по двигателям. И так далее. Процесс получался достаточно длительным.

Но это ещё не всё. Стремясь максимально снизить стоимость машины, Генри Форд отважился на одну уловку. Он продавал не готовую машину, а… её части! То есть покупателя приглашали на завод, где он выбирал и отдельно оплачивал шасси, кузов, шины. Автомобиль при этом получался достаточно дешёвым, однако, и прибыль оставалась достаточно низкой. К чести Форда, он перепробовал все варианты. За 5 лет он выпустил целых 19 моделей автомобилей, присвоив им буквенные индексы – от «А», до «S». Самая совершенная модель «Форд К» имела мощный шестицилиндровый двигатель. Но она же была и самой дорогой, продажная цена «Форда К» составляла 2500 долларов. В то же время примитивная и совсем маленькая машинка модели «N» продавалась Фордом всего за 500 долларов. И спрос на неё был просто ошеломляющий.

И Генри Форду приходит в голову простая и вроде бы вполне очевидная мысль, которая, тем не менее, не посетила головы его конкурентов. Получить максимальную прибыль от производства автомобилей можно двумя путями – выпуская в небольших количествах дорогие, технически совершенные машины, или… выпуская совсем простенькие и дешёвые автомобили, но очень много. Казалось бы, так на так и выходит. Но у дешёвого автомобиля гораздо больше покупателей, чем у дорогого. Отсюда и выгода.

Генри Форд изложил своё видение развития компании акционерам. Но не всех при этом убедил. Из бизнеса уходит один из первых инвесторов Форда – торговец углем Малкомсон. Форд не теряется. Он собирает деньги и выкупает пакет акций Малкомсона, доведя свою долю до 58,5 процента. А это означает, что теперь совет акционеров Форду не указ. И он вполне способен принимать важнейшие решения сам. Теперь мы знаем, что Форд был не только талантливый инженер и удачливый предприниматель. Он был ещё умным финансистом, остро чувствующим верные направления развития бизнеса.

Концепция массового производства доступных по цене автомобилей рождалась в течение нескольких лет и стала результатом целого ряда экспериментов. Первым шагом стал выпуск 1 октября 1908 года автомобиля марки «Т» – той самой «Жестянки Лизи», ставшей в последствие самым массовым автомобилем в мире. Это было любимое детище Генри Форда. Дитя множества компромиссов, «Форд Т» вовсе не был верхом совершенства. В нём, в частности, не было бензонасоса, а бензобак был установлен перед лобовым стеклом. При подъёме на гору бензин переставал поступать в карбюратор – бак оказывался ниже. Приходилось разворачиваться и преодолевать подъём задним ходом.

В годы выпуска (19 лет подряд!) Форд сам пользовался машиной собственного производства – неплохой пример современным промышленникам, которые выпускают одни автомобили, а сами разъезжают на других, гораздо более совершенных и дорогих. Так вот, однажды с Фордом случилась неприятность – его машина сломалась. Форд поднял капот и принялся ремонтировать свою машинку. Рядом остановился другой автомобилист, тоже на «Форде Т». Он вызвался оказать помощь. Автомобилисты разговорились. И подъехавший, чувствуя родственную душу, принялся откровенничать, на чём свет костеря и эту примитивную машину, и её производителя Форда. Можно представить лицо этого человека, когда он узнал, что перед ним сам Генри Форд! Кстати, Форд ничуть не обиделся и потом с удовольствием рассказывал эту историю…

Машина и в самом деле была не «Роллс-Ройс». Зато она на долгие годы определила автомобильное лицо Америки и стала синонимом семейной машины. В те годы можно было не спрашивать – «какой у вас автомобиль». И так было ясно – «Форд Т».

Вторым шагом стал внедрение принципа поточного производства. Летом 1913 года на заводе Форда в Хайланд Парке, штат Мичиган, к шасси ещё не собранной машины марки «Т» привязали верёвку и принялись тянуть по всему сборочному цеху. Рабочие, каждый из которых выполнял простую, только одному ему порученную операцию, собрали машину в десять раз быстрей, чем обычным способом – на стационарном стапеле. Так родился конвейер – возможно, самое важное изобретение начала ХХ века, подарившее миру массовое производство дешёвых товаров.

Идея конвейера состоит в том, чтобы максимально упростить сборочные операции. Надо избавить рабочего от постоянных переключений внимания и разнообразных действий. Вместо того, чтобы один человек устанавливал на колесо шину, колесо на ступицу, а потом прикручивал это колесо к ступице, на эту операцию выделили трое рабочих. Один устанавливал шину и больше ничего не делал. Второй надевал собранное колесо на ступицу, третий – закручивал гайку ступицы… Мы упрощаем описание производственного процесса, но принцип должен быть понятен. Вместо специалистов широкого профиля, на конвейере работают рабочие, которые умеют делать только одну операцию. В результате сокращается время сборки, уменьшается возможность совершения ошибок, многократно упрощается обучение рабочих. Ильф и Петров в книге «Одноэтажная Америка» писали, что Форд может взять человека с улицы и в пять минут обучить его работе у конвейера. Так оно и было на самом деле! Правда, советские писатели увидели здесь больше недостатков, чем достоинств. Мол, рабочий при такой работе ничему не способен научиться, а потому его легко заменить. В этом есть доля истины. Но… всё-таки писатели ошибались. И здесь мы переходим к другому изобретению Генри Форда, на этот раз к социальному.

К концу 1913 года конвейер был введён в постоянную эксплуатацию. Конечно, это были уже не верёвки, при помощи которых по цеху протаскивали остов машины, а настоящие транспортёры с механическим приводом. Наблюдая за работой конвейера, Форд пришёл к выводу, что скорость сборки можно увеличить, увеличив количество рабочих постов и разделив все операции на ряд мелких последовательных действий. Это первое. Второе – у каждого человека есть некий предел, после которого наступает усталость. Следовательно, в работе конвейера надо устраивать перерывы, дав людям время перекусить и просто отдохнуть. Кроме того, каждый участник поточного производства должен быть материально заинтересован в высоком качестве выпускаемых компанией автомобилей. Это предотвратит текучку кадров, следовательно, сократит расходы на обучение новых рабочих. Сделает работу более комфортной, безопасной для здоровья рабочих. И, между прочим, более доходной для самих рабочих. И каждый обеспеченный рабочий завода становится… потенциальным покупателем автомобиля «Форд».

Заметим сразу – Форд вовсе не был «добрым ангелом». Известны очень неприятные черты личности Генри Форда, о которых мы здесь говорить не будем… Просто он умел считать деньги и видел гораздо дальше, чем его конкуренты.

5 января 1914 года Генри Форд объявил, что отныне рабочий день на его заводах сокращается до 8 часов (до этого он был 12 часовым), а минимальный размер оплаты труда рабочих повышается до 5 долларов в день. В те годы это был едва ли ни самый большой минимальный заработок в Америке. Кроме того, рабочим доплачивали за квалификацию и выслугу лет.

Рано или поздно, но примеру Форда вынуждены были последовать и другие промышленники. А нововведения Форда удивительным образом были переняты его идеологическими противниками. На предприятиях Европы и Америки профсоюзы много лет боролись за установление 8-часового рабочего дня и увеличения размера оплаты труда. Но капиталист Форд их опередил…

Сегодня главное изобретение Форда – конвейер – используется в самых разных отраслях промышленности. Конвейерным способом производятся предметы быта и электронная аппаратура, компьютеры и одежда. Да что там, при помощи конвейера выпекается хлеб и разливается молоко. И никто при этом не говорит, что пекарю лучше самому замешивать тесто, формовать булочки и выпекать их в печи. Как показало время, один в поле не воин. Особенно в том случае, когда пытаешься накормить, одеть, обуть и усадить в хороший автомобиль миллионы людей.

Небоскрёбы

Строительство высотных зданий вовсе не заслуга века ХХ. Первым высотным зданием была Вавилонская башня, одно из Семи чудес света. Высотными сооружениями можно считать и египетские пирамиды, тоже относящиеся к «чудесам света». Наконец, Древний Рим, этот «Вечный город» был многоэтажным уже две тысячи лет назад. Правда, этажей было немного – не более четырёх или пяти. Но всё же, всё же…

Если бы мы могли взглянуть на Вавилонскую башню, какой она была на самом деле, мы бы увидели огромное, но приземистое здание, сужающееся в верхней части, этакий «дом-гору». Дело в том, что для того, чтобы здание получилось прочным и не рухнуло, строители вынуждены были рассчитывать его таким образом, чтобы стены нижних этажей выдерживали вес стен верхних этажей, а также вес межэтажных перегородок и кровли. Стены в этих зданиях, построенных по традиционной технологии, были несущими, именно на них приходился вес всей конструкции. Поэтому стены нижних этажей выполнялись толстыми, а верхних – тоньше, чтобы облегчить давление на основание здания. Пирамида – идеальная форма для высотного сооружения (недаром они стоят тысячи лет). Здесь вес распределяется таким образом, что детали вершины весят менее всего, а основание пирамиды обладает наибольшей прочностью. Высокие здания строились и в Средние века, но они тоже по конструкции напоминают пирамиды, то есть сужаются к верху…

Во второй половине XIX века на планете появляются города-гиганты. В их число входили крупнейшие мировые столицы – Лондон, Париж, Санкт-Петербург – и центры промышленности и торговли – Нью-Йорк, Чикаго. В Америке разрастание крупных городов было связано с удорожанием земли, на которой строились дома. К новым зданиям надо было подводить коммуникации, строит подъездные пути. С формированием больших городов выделялись престижные районы, в которых была сосредоточена деловая жизнь города, и дешёвые, в которых располагались трущобы или промышленные предприятия. Так или иначе, но в американских городах возникла проблема дороговизны земли. Застройщикам пришлось выбирать между освоением пригородных земель, куда потенциальных покупателей квартир надо было ещё привлечь, либо… каким-то образом уплотнять застройку.

Но что значит – «уплотнять»? Сокращать размеры тротуаров и дорог? Вырубать парки и закрывать бетоном русла рек, протекающих в черте города? Решение пришло с изобретением трёх важных вещей – эффективного водяного насоса, безопасного лифта и стального каркаса.

Дело в том, что до конца XIX века здания, которые были выше 6 этажей, было невозможно нормально эксплуатировать. На шестой жтаж не доходила водопроводная вода. Система городского водоснабжения была реализована при помощи водонапорной башни. В резервуар на башне насосами закачивалась вода, которая затем по трубам под естественным напором поступала в дома. Но высота домов при этом ограничивалась высотой башни. Для эффективного и бесперебойного водоснабжения нужен был мощный насос и двигатель, который бы приводил его в действие. Пока не появился надёжный и мощный электродвигатель, проблема была неразрешима.

Далее – на шестой этаж подниматься по лестницам было непросто. А если речь шла о деловом здании, то отсутствие подъёмников почти исключало использование высоких домов. Много ли набегаешься с бумагами по этажам?

Пассажирские лифты уже выпускались и применялись очень давно. Но все они могли поднимать людей на небольшую высоту и, главное, были весьма небезопасны. При обрыве троса, кабина с людьми падала в шахту. И предотвратить трагедию не могли самые изощрённые устройства и страховочные тросы. Помогло изобретение Элиша Грейвса Отиса (годы жизни 1811—1861), придумавшего автоматический лифтовый ловитель, срабатывающий при обрыве троса. После смерти основателя, компанию унаследовали сыновья Отиса. А вскоре лифты Отиса стали едва ли ни самыми известными в мире.

Но главное изобретение в области строительства высотных зданий было сделано американским архитектором Уильямом Ле Бароном Дженни. Он предложил изменить саму конструкцию здания. Отныне несущими становились не стены, а прочный стальной каркас, на который навешивались лёгкие стеновые панели. Стальной «скелет» позволяет строить очень высокие дома, не уменьшая их устойчивости и прочности.

Это было революционное изобретение. В 1883 году по проекту Дженни в городе Чикаго началось строительство первого в мире небоскрёба. Через два года, в 1885 году, строительство было закончено. Первым небоскрёбом стал «Хоум Иншуренс билдинг», в котором расположилось Чикагское страховое общество. Отныне все высотные дома, построенные по технологии Дженни, то есть со стальным несущим каркасом, относятся к небоскрёбам. Именно это яркое название закрепилось за этими домами-гигантами.

По современным меркам первый небоскрёб был не так уж высок, всего 9 этажей, хотя и немало поражал воображение современников. В 1891 году это здание было надстроено и получило ещё два этажа. Оно просуществовало до 1935 года. На момент сноса высота первого в мире небоскрёба достигала 55 метров.

Понемногу небоскрёбы стали появляться и в других крупных городах Америки. В 1891 году по проекту архитектора Луиса Салливана в городе Сент-Луис была построена 11-этажная «башня Уэйнрайта». А годом ранее появился и первый Нью-йоркский небоскрёб – «Ворлд билдинг». Это 20-этажное здание достигало высоты 94 метров. В дальнейшем строительство самых высоких небоскрёбов Америки было связано, прежде всего, с городами Чикаго и Нью-Йорком.

Самым старым небоскрёбом в мире считается Нью-йоркский «Парк роу билдинг» – 119 метров, 30 этажей. Оно построено в 1899 году и используется по сей день. Но первое в полном смысле высотное здание построено в Нью-Йорке в 1909 году. Это 213-метровый 50-этажный «Мет Лайф Тауэр», который тоже стоит до сих пор. Самыми величественными, самыми красивыми небоскрёбами Нью-Йорка можно считать «Крайслер билдинг», 319 метров, 77 этажей, постройки 1930 года, и, разумеется, 102-этажный 381-метровый «Эмпайр Стейт билдинг», небоскрёб в стиле «Ар деко», возведённый в 1931 году.

Конечно, мы не можем не вспомнить погибшие в 2001 году башни-близнецы Всемирного торгового центра в Нью-Йорке. 110 этажные 417 метровые здания были построены в 1972 году. Два года они были самыми высокими домами в мире. В 1974 году первенство перехватил чикагский небоскрёб «Сирс-Тауэр», построенный в 1974. В этом здании 108 этажей, а высота его 443 метра. После трагедии 14 сентября 2001 года «Сирс-Тауэр» самое высокое здание на территории Северной Америки.

В 70-е годы в «высотную гонку» строительства небоскрёбов включились многие страны мира. При этом небоскрёбами не считаются телевизионные и иные башни, не являющиеся жилыми, деловыми или производственными зданиями.

В наши дни небоскрёбы есть на всех континентах, исключая, конечно, Антарктиду (этот континент сам по себе гигантский природный небоскрёб – из-за толстого ледового панциря). В Южной Америке самым высоким зданием является 56-этажный 221-метровый «Парк Сентрал Торе Ест» в Каракасе. В Австралии – мельбурнский 52-этажный «120 Коллинз стрит» высотой 264 метра. В Африке самым высоким небоскрёбом считается 50-этажный «Карлтон Центр Офис Тауэр» в Йоханнесбурге – его высота 223 метра. В Азии – построенный в 2003 году в столице Тайваня «Тайбэй 101». На сегодняшний день это самое высокое здание мира. Его высота 508 метров, а количество этажей – 101. Это огромное здание помимо прочего ещё и очень красиво. В нём угадываются черты традиционной китайской архитектуры…

А что же Европа? Есть здесь небоскрёбы? Конечно, есть. Самое высокое здание Европы находится в Москве. Это построенный в 2005 году «Триумф-Палас», 54-этажный 264-метровый красавец, настоящее украшение столицы нашего Отечества.

Радиовещание

У истоков радиовещания мы обнаружим множество великих имён, но, прежде прочих, имя Гульельмо Маркони, Карла Брауна и Ли де Фореста. Гульельмо Маркони (вспомним годы его жизни – 1874—1937), как мы уже говорили, изобретатель радио. Немецкий физик Карл Фердинанд Браун (годы жизни 1850—1918) создатель кристаллического детектора. Ли де Форест (годы жизни 1873—1961) в 1906 году изобрёл триод, который применялся в качестве лампового детектора и усилителя. В 1909 году Маркони и Браун за изобретение радио получили Нобелевскую премию. Уже тогда, на самом раннем этапе развития радиосвязи, любителям техники стали доступны примитивные, но вполне работоспособные радиоприёмники на основе кристаллического детектора Брауна – прибора, преобразующего колебания радиоволн в колебания звуковой частоты. Простота схемы приёмника и основного его узла – детектора (кристалл можно было «выращивать» в домашних условиях) обеспечили быстрое распространение любительского радиоприёма по всему миру. Огромное количество людей вслушивались в эфир, стараясь уловить морзянку с какого-нибудь корабля или отдалённой радиостанции. В популярных газетах и журналах открывались радиолюбительские рубрики, появлялись популярные статьи о новейших достижениях (как сегодня в массовых изданиях часто пишут о компьютерах, Интернете и сотовой связи). Всё это подогревало интерес широкой публики, а следом и электротехнических компаний, почувствовавших, что радио может принести огромные прибыли.

Но морзянка – это морзянка. Для обеспечения устойчивой радиосвязи она подходила лучше всего. Но гораздо удобней слышать в радиоэфире человеческий голос… Первые опыты радиотелефонии были проведены Александром Степановичем Поповым, русским изобретателем радио, и его учеником молодым московским физиком С. Я. Лифшицем в 1903 году. А в 1904 году на Всероссийском электротехническом съезде они продемонстрировали передачу речи на расстояние в 2 километра. Однако искровой передатчик плохо подходил для голосовой связи – речь была едва различима. Первый работоспособный радиотелефонный радиопередатчик был создан немецким конструктором Александром Мейсснером в 1913 году.

Параллельно с технологией передачи радиосигналов развивалась и технология радиоприёма. Детекторный приёмник был прост и доступен, но не обеспечивал достаточного усиления и избирательности – вместо устойчивого радиоприёма радиолюбитель чаще слышал эфирные шумы и помехи. Ситуация изменилась с изобретением в 1912—1913 годах регенеративной схемы радиоприёмника (с обратной связью). У этого изобретения множество авторов, работавших независимо друг от друга. Мы расскажем об одно – об американском учёном и изобретателе Эдвине Хауарде Армстронге (годы жизни 1890—1954).

Роль этого человека в истории развития радио огромна. По количеству и значимости его изобретений Армстронга можно сравнить, разве что, с Томасом Эдисоном. Экспериментируя с аудионом (вакуумным триодом) Ли де Фореста, Армстронг первым понял, что эту лампу можно использовать для усиления радиосигнала в 1000 раз, если заставить её работать по регенеративной схеме. При этом он обнаружил, что в режиме обратной связи (регенерации) приёмник сам становится генератором радиоволн. Это было эпохальное открытие, положившее начало радио, а затем и телевещанию.

Заслуги Армстронга были оценены американским Институтом радиоинженеров, который в 1917 году наградил изобретателя медалью «Почёта». Однако, началась 20-летняя судебная тяжба, в результате которой в 1937 году Верховный суд США установил приоритет в данной области за Ли де Форестом. Армстронг тут же попытался вернуть медаль, но Институт радиоинженеров отказался её принять обратно и даже выпустил специальный документ, подтверждающий факт награждения.

К слову, ни Маркони, ни Ли де Форест, не верили в саму идею радиовещания. Маркони говорил, что «краеугольным камнем» его беспроволочного телеграфа должна оставаться азбука Морзе, а Ли де Форест – что коммерческое радиовещание «лишит радио его важнейших жизненных сил и уничтожит все, что есть в нем полезного».

В числе заслуг Армстронга изобретение частотной модуляции (апрель 1935 года) и супергетеродина (1921 год), схемы, по которой построены почти все современные радиоприёмники. Множество усовершенствований и технических деталей, без которых радиовещание (и, повторяем, телевизионное вещание) было бы попросту невозможным. Армстронг выдавал одно изобретение за другим. И все они тут же внедрялись в производство, порой без соблюдения авторских прав изобретателя. После многолетней и безрезультатной тяжбы с корпорацией RCA, возглавлял которую, к слову, друг и многолетний соратник Армстронга (или наоборот – кто был соратником, а кто основным лицом в данном случае совершенно неважно) Дэйв Сарнов, о котором разговор отдельный, в ночь с 31 января на 1 февраля 1954 года выдающийся учёный, чьё имя золотыми буквами уже было вписано в историю мировой науки и техники, Эдвин Хауард Армстронг свёл счёты с жизнью…

Немного отвлечёмся и поговорим о самом радиовещании. В чём его принципиальные отличия от радиосвязи? Радиосвязь – это сеанс передачи информации между двумя сторонами, принимающей и передающей. Диалог, в ходе которого сообщения отправляются в ту или иную сторону. Радиовещание это вещание одного со всеми, радиостанции со всеми радиослушателями планеты, которые способны принять радиосигнал своими приёмниками. Радиовещание – разговор со всеми сразу, пусть и односторонний (хотя в наше время слушатели могут позвонить в студию по телефону и, таким образом, реализовать возможность обратной связи). Мощнее средство развлечения, рекламы и, что немаловажно, пропаганды. До широкого распространения телевидения, радио было основным развлечением и источником информации для миллионов и миллионов людей. Не уменьшилась роль радио и сегодня, поскольку главное преимущество радио – его можно слушать «вполслуха», не отвлекаясь от другой деятельности. Телевизор требует того, чтобы мы всё оставили и сидели у экрана. Радио же люди слушают за работой, в пути, дома. Это информационный, развлекательный, познавательный и информационный фон нашей жизни…

Первая радиовещательная станция появилась 2 ноября 1919 года в американском городе Питсбурге. В 1922 году радиовещательных радиостанций в США было уже 30, а в 1924 году – около 500. До 1935 года все радиостанции вещали исключительно с использованием амплитудной модуляции. Чтобы понять трудности, связанные с этим видом модуляции, достаточно включить радиоприёмник на коротких, средних или длинных волнах. Большая дальность приёма, но плохая разборчивость голоса и множество помех – вот что такое АМ. Частотная модуляция (ЧМ) многократно увеличивает акустическое качество радиопрограммы, но приём-передача возможны только в диапазоне ультракоротких волн, которые распространяются прямолинейно, в зоне прямой видимости. Изобретение Армстронга, в реализацию которого он вложил более миллиона долларов личных средств, перевернула все представления о принципах радиовещания. Ещё в 1924 году авторитетный американский учёный-физик Карсон заявил, что «от радиошумов, как от бедности, никогда не удастся освободиться». И ни у кого это высказывание не вызывало сомнений. Но в 1939 году, спустя 4 года после удачного эксперимента – передачи модулированного ЧМ радиосигнала с антенны, установленной на шпиле Нью-йоркского небоскрёба «Эмпайр Стейт билдинг», в США работали уже 5 радиостанций, использовавших частотную модуляцию. Радиовещание приобрело современные черты…

История радиовещания – это ещё и история старых ламповых радиоприёмников. Многие ли из нас, живущих в третьем тысячелетии, представляют себе, как здорово звучали старые немецкие радиоприёмники и их послевоенные аналоги, выпускаемые в СССР? Разве что коллекционеры и фанаты этой удивительной техники… И здесь самое время рассказать одну любопытную историю.

В начале 30-х годов вице-канцлер фашистской Германии и министр пропаганды Йозеф Геббельс пригласил специалистов в области радиовещания и поставил перед ними задачу создать такой радиоприёмник, который бы «гипнотизировал» слушателя, удерживал его возле приёмника, воздействовал так, чтобы радиопередачу хотелось слушать бесконечно. Цель понятна – пропаганда идей фашизма через трансляцию речей Гитлера (который, к слову, был способным оратором). За реализацию этой задачи взялась компания «Телефункен». И она добилась весьма впечатляющих результатов.

Эти радиоприёмники (множество моделей) работали в амплитудной модуляции в диапазонах средних, длинных и коротких волн, которые, в свою очередь, были разделены (для точной настройки на станцию) на несколько растянутых поддиапазонов. Сама технология «мягкого звука» была реализована в нескольких устройствах. Динамическая головка для более мягкого хода диффузора была оснащена схемой подмагничивания, резонатором был деревянный корпус приёмника. В усилителе звуковой частоты нижняя часть спектра звуковых частот усиливалась, обеспечивая сочный бас, средняя часть спектра была «провалена» на 13 децибел, а верхняя часть спектра, выше 6800 Гц, срезалась специальным фильтром. В те годы высокочастотной составляющей звука в радиопередачах не было. И этот фильтр полностью устранял шумы и свисты, неизбежные при амплитудной модуляции.

Специалистами «Телефункен» была проделана огромная исследовательская работа в области психоакустики. Учёные ставили эксперименты, анализировали результаты, стараясь понять, как человеческий слух воспринимает ту или иную спектральную окраску звука. Результаты оказались весьма убедительными – неугасающая до сих пор слава немецких радиоприёмников говорит сама за себя. Те немногочисленные образцы, которые до сих пор (вот уже около 70 лет!) работают в домах коллекционеров, звучат по-прежнему великолепно, несмотря на, казалось бы, совершенно непростительное отсутствие «верхов».

Вывезенные после войны в СССР технологии позволили наладить производство высококачественных радиоприёмников и у нас. Звучание советских приёмников было очень похоже на звучание тех легендарных «Телефункенов». Поэтому отечественные радиоприёмники 50-х годов прошлого века тоже стали объектами коллекционирования. Сегодня они ценятся знатоками не меньше их немецких прародителей.

Радиосвязь – профессионалы и любители

Самих изобретателей радио Попова и Маркони можно в определённой степени считать первыми радиолюбителями-экспериментаторами. Но очень скоро радио стало использоваться в профессиональных областях и, прежде всего, на флоте. Вот одна примечательная история, связанная с именем Дэйва Сарнова, сделавшего очень много для развития радиовещания и телевидения. Это история первой в мире радиограммы SOS – просьбы о помощи с борта терпящего бедствие корабля…

Давид Сарнов (годы жизни 1891—1971) родился в Белоруссии, в маленьком бедном местечке под Минском. В 1900 году семья Сарновых эмигрировала в Америку – сначала в Олбани, затем в Нью-Йорк. С этим великим городом и будет связана вся долгая жизнь Сарнова, который в Америке стал именоваться на здешний лад – Дэйв Сарнофф. Выходец из очень бедной еврейской семьи, Дэйв очень рано стал зарабатывать – мальчиком при лавке, разносчиком газет, хористом в синагоге. Отец настаивал на религиозном образовании сына, но у Дэйва просто не хватало времени на изучение Торы – надо было помогать кормить большую семью.

Переехав в Нью-Йорк Сарновы понемногу встали на ноги. Дэйв работал и параллельно посещал вечернюю, а потом воскресную школу, постигая азы грамоты. Все заработанные деньги он отдавал родителям, оставляя себе полтора доллара в неделю. Его мечтой был собственный телеграфный аппарат. Он очень хотел изучить азбуку Морзе. Его кумиром был Томас Эдисон, человек со схожей судьбой – тоже эмигрант, тоже бросивший школу, тоже торговавший газетами.

Работая рассыльным в компании «Маркони», Сарнов обратился с начальством с просьбой перевести его на должность телеграфиста. Ему устроили экзамен – скорость работы была поразительной. И Дэйв стал штатным телеграфистом компании «Маркони»…

14 апреля 1912 года Дэйв Сарнов дежурил на верхнем этаже Нью-йоркского складского помещения компании. И вдруг телеграф принялся отстукивать тревожные сигналы SOS – это были призывы о помощи с тонущего «Титаника». Сарнов тут же разослал сообщение о катастрофе в редакции крупных газет, а затем принялся выстукивать позывные корабля. Но «Титаник» молчал. Величественный корабль затонул… Но тут раздались позывные парохода «Карпатия», спешившего на помощь к месту гибели «Титаника». Сарнов принимал и отправлял важные сообщения, не отходя от аппарата 72 часа подряд. В эти трагические дни он стал связующим звеном между томящимися в неведении людьми на континенте и спасателями. Компания «Маркони» приобрела особую известность, а имя Сарнова не сходило со страниц газет. Вскоре Дэйв получил повышение – из простого оператора он превратился в помощника менеджера самой крупной радиокомпании мира.