2.5. Радио

В фантастических романах главное это было радио. При нем ожидалось счастье человечества. Вот радио есть, а счастья нет.

Илья Ильф

Передача информации всегда во всех государствах и во все времена представляла важную проблему. Вести передавали барабанным боем, дымом, кострами, голубями, семафорами, гонцами-бегунами и скакунами. Кому неизвестна история про спартанца, пробежавшего 42 км и 195 м от Марафон до Афин с вестью о победе над персами? Если бы не изобрели радио, все бы были марафонцами. Чтобы послать SMS, надо бы было заказать марафонца и вручить ему записку. Но как его заказать? По телефону? Круг замкнулся. Как видно, без радио мы даже не можем представить нашей современной жизни.

Термин «Радио» происходит от лат.radio — «излучаю, испускаю лучи» (ср. лат radius — «луч»). Радио представляет собой разновидность беспроводной связи, при которой в качественосителя сигналаиспользуютсярадиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Радио – не просто очередное изобретение. Это открытие новой формы существования материи — электромагнитного поля. Эту материю невозможно пощупать или увидеть, но, как оказалось, ей можно найти практическое применение. Причём это применение оказало настолько глубокое и глобальное воздействие на людей, что качественно их изменило, превратив в единое Человечество. Радио послужило началом новой информационной эпохи в развитии цивилизации.

История изобретения радио является одним из самых наглядных примеров, ещё раз доказывающих объективность научно-технического прогресса, хотя порой кажется, что двигают его отдельные личности. Будущая техническая инновация, подготовленная и созревшая предыдущими открытиями и изобретениями, начинает «витать в воздухе», пока кто-то из исследователей этой области не «увидит» её. Чаще всего, это изобретение приходит в голову нескольким изобретателям. Установить, кто и насколько дней сделал это раньше на самом деле, часто является невыполнимой, да и не очень нужной задачей. Следует отдать дань уважения всем тем, кто благодаря своему уму, таланту, трудолюбию оказались на передовом крае научно-технического прогресса, успешно приняли эстафету, чтобы далее передать её новым поколениям.

Генрих Герц, Никола Тесла, Александр Попов и Гульельмо Маркони – это те люди, которые внесли свой неоценимый вклад в развитие радио. Итальянцы гордятся тем, что Маркони – итальянец, англичане обоснованно ставят себе в заслугу, что Маркони получил все возможности для работы в Англии, Никола Тесла – легенда Сербии, Хорватии и Америки. В России считают отцом радио Александра Степановича Попова. Но можно назвать ещё десятки учёных из самых разных стран и континентов, внёсших свой вклад в развитие радио, но известных только специалистам.

Первые предпосылки появления радио можно отнести к 1820 году, когда Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что проволока с электрическим током, вызывает отклонение магнитной стрелки. Затем, естественно, нельзя не упомянуть (уже в который раз!) обнаружение в 1831 г. Майклом Фарадеем явления электромагнитной индукции. Одно из продолжений этого важнейшего открытия связано с дальнейшим развитием фундаментальной физики, а именно, с созданием в 1865 г. Джеймсом Максвеллом теории электромагнитного поля.

Блестящее практическое подтверждение теоретических положений Максвелла было получено Генрихом Герцем. На своей экспериментальной установке, хорошо известной школьникам из учебника физики, он изучил и описал основные свойства электромагнитных волн: обнаружилотражение, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, доказал что скорость их распространения совпадает со скоростью распространения света, что свет представляет собой разновидность электромагнитных волн. Всё это было изложено в работе «О лучах электрической силы», вышедшей в декабре 1888 г., которая, несомненно,послужила катализатором поиска надёжных способов осуществления беспроволочной связи во всём мире. Кроме того, он заметил, что электромагнитные волны проходили через одни виды материалов и отражались другими. Описание Герцем этих свойств можно считать началом истории появления и развития радаров.

Совершенно очевидно, что если бы Генрих Герц не умер в 1894 году от заражения крови в возрасте 36 лет, то он успел бы сделать ещё очень многое, в том числе, и в области развития радио.

Но и до публикаций Герца, когда свойства электромагнитных волн были теоретически рассмотрены Максвеллом, а их реальное существование только осознавалось физиками-экспериментаторами на уровне смутных подозрений, практические работы по их использованию уже велись! Так, в 1872 году, за шесть лет до исследований Герца Малон Лумис получил первый в мире патент на беспроводную связь. Этот пример показывает, что не всегда фундаментальная наука идёт впереди прикладных исследований и определяет их развитие, хотя, конечно, отсутствие теории значительно тормозит практику. В свое время, отсутствие соответствующей теории помешало Томасу Эдисону: 28 ноября 1875 года он рассказал журналистам о замеченном им странном явлении во время опытов с телеграфом. Сегодня каждый из нас знает, как реагируют динамики компьютера или радиоприёмника на отклик вызову, идущему к нашему телефону. Но ни телефонов, ни радиоприёмников в те времена не было. Поэтому только остаётся удивляться внимательности и скрупулезности Эдисона как исследователя, не упускающего из вида никаких деталей, которые большинству кажутся досадной случайной мелочью. Эдисон как смог объяснил это явление некими «эфирными силами», был высмеян за это другим великим изобретателем – Элиу Томсоном и, в конце концов, не стал этим больше заниматься.

В 1878 году Дэвид Хьюз, изобретатель микрофона, был первым, кто передал и принял радиоволны. Когда он продемонстрировал, что индуктивный маятник вызывает шум в приемнике его телефона, научное сообщество единодушно отметило, что это всего лишь наводимая индукция.

Наконец, в 1893 году, когда работы Герца уже были широко известны, Никола Тесла перед слушателями Института Франклина и Национальной Ассоциации Электрического Света в Сент-Луисе (США) провёл успешную и бесспорную демонстрацию беспроводной радиосвязи. В своём выступлении он изложил принципы радиосвязи, определил элементную базу радиосистем, просуществовавшую затем довольно долго. После этого выступления стало понятно, что радио имеет большие перспективы в самом ближайшем времени. Это подогрело интерес учёных к этой проблематике. Именно этот патент стал предметом дальнейших судебных разбирательств, так как многими считался точкой отсчета изобретения радио.

Были ещё несколько попыток доказать первенство в изобретении радио - это и бразильский священник и ученый Роберто де Мора, и даже фермер из Кентукки Натан Стаблфилд. Но первый до 1900 года не отметился ни одной публикацией по этому поводу, а второй не смог доказать, что это не индукция.

Уже 19 августа 1894 года британский физик Оливер Лодж продемонстрировал прием сигнала азбуки Морзе с помощью радиоволн. Для этого он использовал изобретённый ранее трудами Эдварда Бранли и Фемистокла Кальчецци-Онести «когерер» – трубку, наполненную железными опилками. Интересные свойства этого, на первый взгляд, совершенно заурядного устройства заключались в том, что при пропускании через него электрического разряда его сопротивление падало в сотни раз. При встряхивании сопротивление восстанавливалось. Этот элемент стал основным элементом для беспроводных телеграфных аппаратов на протяжении еще десяти лет, пока не были разработаны более совершенные датчики.

Лодж изложил принципы настройки радио на нужную частоту и в 1898 году получил патент на использование антенного контура, в котором предлагалось «использовать настраиваемую индукционную катушку или антенный контур в беспроводных передатчиках или приемниках, или в обоих устройствах».

На каком-то отрезке времени он продвинулся на пути к изобретению радио дальше всех, но так его и не изобрёл. Когда Лоджа спросили о причинах такой неудачи, он ответил: «Я был слишком занят работой, чтобы браться за развитие телеграфа или любого другого направления техники. У меня не было достаточного понимания того, чтобы почувствовать, насколько это окажется экстраординарно важным для флота, торговли, гражданской и военной связи».

Ииндийский физик Джагадис Чандра Бозетоже не увидел перспектив открытия, сделанного им в 1894 году. Посредством радиоволн он смог воспламенить порох и заставил звенеть колокол на расстоянии, но далеко идущих последствий от этой демонстрации не случилось: физик вполне удовлетворился удивлением зрителей и не сделал никаких дальнейших попыток запатентовать своё изобретение.

25 апреля 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербургском университете российский физик Александр Степанович Попов прочитал лекцию, на которой продемонстрировал прибор для беспроводного телеграфирования. К сожалению, из-за секретности этого сообщения до сих пор не совсем ясно, была ли передана при этом связная радиограмма или был продемонстрирован всего лишь принцип действия прибора. Известно совершенно точно, что 18 декабря 1897 года приёмник А.С. Попова, размещённый в физической лаборатории Петербургского университета, смог принять слова «Генрих Герц» от передатчика в здании химической лаборатории на расстоянии 250 м.

Маркони же сразу понял всю выгоду сделанных изобретений, и в 1912 году его компания приобрела патент Лоджа. Интрига заключается в том, что в этот промежуток времени между 1895 и 1897 годами, а именно 2 июня 1896 года Гульельмо Маркони подал заявку на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого» и получил Британский патент, первый в области радио, а 2 сентября Маркони провёл первую публичную демонстрацию своего изобретения, добившись передачи радиограмм на расстояние 3 км.

Национальная гордость итальянцев, англичан и русских не позволяет поставить окончательную точку в этом вопросе: в СССР был официально утверждён день Радио, связанный с открытием радио А.С. Поповым, о Маркони упоминалось лишь в контексте дальнейшего коммерческого использования радио; на Западе, наоборот, приоритет безоговорочно отдаётся Маркони, о Попове часто даже и не упоминают, хотя в радиоустройствах Маркони использовались детали, очень похожие на отдельные части радиоприёмника Попова.

Но, по большому счёту, так уж ли это важно? Допустим, что Маркони первым передал радиограмму. Умаляет ли это заслуги Попова? Отнюдь нет. Патент, полученный Поповым, был первым в своем роде, хотя в нём были применены методы, использованные ранее другими экспериментаторами (в первую очередь, Тесла), и использованы инструменты, похожие на те, которые ранее демонстрировали другие (в частности, О.Лодж и Э. Бранли).

А.С. Попов вошёл бы в историю науки даже в том случае, если бы не изобрёл радиоприёмник. Им было сделано ещё немало интересных изобретений: прибор для регистрации электромагнитных колебаний в атмосфере – «грозоотметчик»; летом 1901 года он получил русскую привилегию (российский аналог патента) № 6066, группа XI, с приоритетом 14 июля 1899 года на новый, линейно-амплитудный тип «телеграфного приёмника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе». Это позволило в дальнейшем наладить выпуск телефонных приёмников.

А.С. Попов занимался опытами с радием, исследованием затухающих электрических колебаний и т.п. Можно сказать, что он был выдающимся учёным-инженером, но он не был бизнесменом-учёным, который не только сам является талантливым изобретателем, но и умеет извлечь максимальную прибыль из своих изобретений, как это делали Эдисон, Маркони или Томсон.

Долгие годы в произведениях художественной литературы, в фильмах (не только в советских, но и, не в меньшей степени, западных) учёный-предприниматель преподносился как однозначно отрицательный герой. На самом деле именно учёные-предприниматели наиболее энергично и последовательно внедряют инновации, меняя нашу жизнь и двигая научно-технический прогресс. При этом получение больших денег является приятным следствием титанических усилий по организации цепочки от изобретения до массового производства и всеобщего использования.

Сочетание личностных качеств, требуемых для такой деятельности, является достаточно редким: огромная работоспособность, коммуникативные, организационные качества должны сочетаться не только с талантом учёного, знаниями инженера, но и с прагматизмом, хваткой предпринимателя. Всеми этими качествами в полной и даже избыточной мере обладал Гульельмо Маркони.

Родившись в Италии, в 22 года Маркони переехал в Англию, главным образом потому, что там ему были созданы более благоприятные условия для изобретательской и коммерческой деятельности.

В Великобритании ему удалось заинтересовать своими приборами Почтовое ведомство и Адмиралтейство, что само по себе является значительным достижением. После получения патента в этом же 1896 году ему удаётся добиться внимания деловых кругов Великобритании и убедить их в перспективах радиотелеграфии, что ещё раз убеждает нас в незаурядных предпринимательских способностях юного итальянца. В результате в 1897 году ему удаётся привлечь значительные инвестиции в 50 тысяч фунтов и организовать достаточно крупное акционерное общество («Маркони К°»). Имея очень приличные материальные ресурсы, Маркони удаётся собрать команду видных учёных и инженеров, которая в этом же году строит радиостанцию на острове Уайт в Англии.

В 1898 г. Маркони открывает первый радиозавод в Англии, обеспечивший работой полсотни человек.

В 1901 г. им была осуществлена радиосвязь через Атлантический океан. Многими этот факт подвергается сомнению, они считают, что Маркони мог выдать желаемое за действительное. Но именно эта дата знаменует открытие эпохи трансконтинентальной радиосвязи. Тем более, что Маркони всё же удалось установить эту связь надёжно, но несколько позже заявляемой им даты. Параллельно Маркони ведёт судебную тяжбу, пытаясь оспорить решение Патентного ведомства США о вручении Томасу Тесла патента на изобретение радио.

Влияние финансовых покровителей Маркони (один из которых – Томас Эдисон) и нежелание правительства США отчислять Томасу Тесла большие деньги, привели к тому, что было принято решение «забрать» патент у Тесла и «перевручить» его Маркони. Так Маркони стал изобретателем радио и в Америке.

В1905 г. Маркони патентует направленную передачу сигналов. В 1907 г. ему удаётся наладить первую трансатлантическую службу беспроволочной связи.

В результате фирма Маркони стала практически мировым монополистом в области поставки средств для радиосвязи. Неудивительно, что Маркони стал весьма богатым человеком, а его заслуги в развитии радиотехники и в распространении радио как средства связи были оценены Нобелевской премией в 1909 году (вместе с Карлом Фердинандом Брауном).

В 1943 году многострадальный патент № 645576 на изобретение радио Верховным судом США был отобран у Маркони, а Никола Теслауже после своей смерти снова стал изобретателем радио в Америке. Историческая справедливость восторжествовала, а правительство США избежало выплат по использованию патента и тому, и другому.

Если проводить параллели жизни и деятельности Маркони и Попова, то они расходятся уже с 1897 года, когда на своё предложение осуществить связь через Ла-Манш, в почтовом ведомстве Великобритании Маркони получил ответ «Не останавливаться ни перед какими тратами на осуществление проекта мистера Маркони». Попову же в аналогичном ведомстве Петербурга написали прямо противоположное: «На подобные химеры денег не отпускать».

Какие-то средства были выделены только после того, как радиотелеграф Попова помог снять с камней броненосец «Генерал-адмирал Апраксин». Но время было безнадёжно упущено. Позже, когда пришлось уже все корабли русского флота оборудовать радиотелеграфом, оборудование было закуплено конечно же у фирмы «Маркони К°» за весьма внушительные деньги.

Некоторое время спустя была создана компания «Бритиш Маркони», которая устанавливала радиосвязь между береговыми радиостанциями и судами в море. Компания, имея практически монополию, вплоть до 1983 года скупала внутреннее оборудование других компаний (например, американской АТТ), и заставляла их просто отказываться от связи с кораблями, оборудованными аппаратурой типа «Не-Маркони». Так бывшая инновация, стараясь сохраниться, превращается в тормоз. Но прогресс неумолим, и новая инновация сменяет старую, и появляются новые герои.

Темы для докладов и рефератов

Свойства и применение сверхдлинноволновой связи.

Свойства и применение длинноволновой связи.

Свойства и применение средневолновой связи.

Свойства и применение коротковолновой связи.

Свойства и применение ультракоротковолновой связи.

Принципы радиорелейнойсвязи.

Принципы функционирования радиосетей.

Качество радиосвязи как главный фактор боеспособности современной армии.

История развития радиолокации.

Дискуссии

Кто же является изобретателем радио?

Каким был бы мир, если бы не было радио?

Литература

1. Надеждин Н.Я. История науки и техники / Н.Я Надеждин.- Ростов н/Д: Феникс, 2006.

2. Официальный сайт журнала «Наука и жизнь». – www.nkj.ru.

   6. Радиовещание

Против пивной, за культурный здоровый быт, за радио в каждой избе-читальне, в каждом рабочем клубе, в избе крестьянина и в квартире рабочего.

Журнал «Радио всем». №2. 1927.

Современные люди, независимо от того, где они живут, носят обувь одних и тех же фирм, ездят на одинаковых машинах, поют одни и те же песни, любят одни и те же фильмы, имеют схожие мечты, разделяют одни и те же ценности. Различия между странами, расами, национальностями постепенно стираются. И процесс этот называется глобализацией. Можно долго спорить – плохо это или хорошо, но остановить прогресс невозможно, и глобализация – один из неизбежных его этапов. И вина или заслуга в этом – прежде всего, у радио, которое прочно и основательно вошло во все сферы нашей жизни. Когда мы, сидя у телевизора в Екатеринбурге, одновременно вместе с тремя миллиардами других людей наблюдаем атлета, зажигающего олимпийский огонь в Канаде, и по сотовому телефону делимся впечатлениями об этом с другом, фотографирующим в это время египетские пирамиды, мы даже не отдаём себе отчёта, что всё это совсем недавно ещё представлялось несбыточной фантастикой.

Из средства связи, позволяющего на расстоянии передать информацию от одного человека другому, радио превратилось в мощное средство массовой информации, последствия воздействия которого ещё предстоит осмыслить. Несмотря на появление Интернета, радио остаётся пока самым доступным и демократичным средством доступа к информации самых широких слоёв населения, в том числе, бедных и безграмотных, тогда как Интернет является свободной зоной общения пока лишь для наиболее образованной и небедной части населения планеты. Поэтому радио, в силу своего универсального доступа к населению, продолжает играть уникальную и весомую роль в распространении тех или иных идей.

Государство использует радио для правительственной пропаганды, народные движения и политические диссиденты используют радио для критики государственной политики. И уж совсем лишним будет упоминание возможностей радио для рекламы. Чтобы донести миру свои взгляды, радиостанции создаются различными группами людей и даже частными лицами. Например, в Боливии уже более пятидесяти лет работает радиостанция профсоюза шахтёров. И это – типичный пример для Латинской Америки, где свои радиовещательные станции имеют ассоциации фермеров, религиозные группы и отдельные учебные учреждения.

Естественно, что на пути от искрового радиопередатчика и первого радиоприёмника Попова к современным радиовещательным станциям также было сделано много технических изобретений и потребовалось внедрение различных технических инноваций.

Одним из первых, кто способствовал превращению радио в средство массовой информации, был канадский изобретатель Реджинальд Фессенден. Передача прогноза погоды на заре развития радио осуществлялась по телеграфной линии одному абоненту. Дело это было утомительное, медленное и недешёвое. Фессенден придумал кардинальное решение проблемы – передавать прогноз погоды не каждому по отдельности, а сразу и всем вместе. Для практической реализации идеи он устроился в Бюро Прогнозов Кобба-Айленда штата Мэриленд, расположенного на реке Потомак.

Именно здесь 23 декабря 1900 г. Фессенден, экспериментируя с высокочастотным искровым передатчиком, провёл успешную передачу речи на расстояние 1,6 км. Естественно, что качество звука было ниже всякой критики, но разобрать, что это была именно человеческая речь уже было можно.

Использование бареттера (электронного прибора для стабилизации тока, аналога вакуумных диодов) и электролитического детектора (состоящего из тонкой проволоки, помещенной в азотную кислоту) позволило изобретателю значительно повысить качество передачи звука.

Эксперименты расширялись, но между Бюро прогнозов, согласно контракту имеющему право пользоваться изобретениями Фессендена, и самим изобретателем, остающимся при этом владельцем технических устройств, возник конфликт. Как обычно бывает, пострадали обе конфликтующие стороны. Но Бюро прогнозов потеряло больше, так как Фессендена пригласили на работу два богатых питтсбургских бизнесмена, Хэй Уокер-младший и Томас Гивен, финансировавшие создание Национальной Электрической Сигнальной Компании (NESCO).

Работы успешно продвигались, в январе 1906 года Фессендену удалось осуществить первую успешную двустороннюю трансатлантическую радиосвязь, тогда как Маркони в это время достиг только односторонней связи. Но 6 декабря 1906 года «из-за неосторожности одного из подрядчиков, работающих по замене силовых кабелей», радиобашня в Мачриханише, с которой посылали сигналы, упала. Поэтому трансантлантическая связь прервалась, так и не успев добраться до стадии коммерческой эксплуатации.

Пример Фессендена не единичен. Он наглядно демонстрирует, что существуют две основные причины, чаще всего мешающие ходу внедрения инновации в рамках уже созданных коммерческих структур. Это конфликты между компаньонами, возникающие при делении имеющихся или даже ещё предполагаемых доходов, и аварии, которые могут подкосить финансовое положение предпринимателей, или, что ещё хуже, дискредитировать саму рождающуюся техническую идею.

Фессенден понимал ограниченность возможностей связи через используемые тогда роторно-искровые передатчики, а авария радиобашни только показала ограниченность используемых подходов. Поэтому он предложил использовать электрический генератор (альтернатор), выдающий синусоидальный сигнал до десятков килогерц, на который накладывается сигнал от угольного микрофона. Использование амплитудного модулирования позволило вечером 24 декабря 1906 года накануне Рождества передать короткую радиопрограмму, которая включала песню «O Святая ночь» в собственном исполнении Фессендена на скрипке, а также чтение отрывка из Библии. Как это обычно бывает, только по истечении значительного времени стала понятной судьбоносность этих трансляций. В то время особого значения им не придали – на большинстве судов, услышавших эту трансляцию, посчитали это удивительным и забавным событием, однако недостойным того, чтобы быть зафиксированным в судовом журнале.

Но заслуги изобретателя были оценены: в 1921 году Институт Радиоинженеров наградил Фессендена Медалью Почета, а в следующем году город Филадельфия присудил ему медаль Иоанна Скотта и денежный приз в размере 800 долларов за изобретение «телеграфной и телефонной связи непрерывной волны», и отдала дань уважения ему, как «человеку, чьи труды оказали большую пользу». Эти деньги, наверное, были весьма кстати, так как в это время начались проблемы в отношениях Фессендена с фирмой NESCO. Но и эти сложности разрешились для изобретателя в итоге весьма удачно: 1 марта 1928 года в результате долгих судебных разбирательств и переговоров Фессенден уладил свои разногласия с этой фирмой и получил от неё крупные денежные выплаты.

А вот преподаватель электроники из Сан-Хосе(Калифорния) Чарльз Геррольд вошёл в историю радио за то, что в апреле 1909 года построил первую радиовещательную станцию. Эта радиостанция, названная «San Jose Calling», существует и до сих пор, но аппаратура там, конечно уже совсем другая. Чарльз Геррольд выделил два вида радипередачи: «узкая рассылка» и «трансляция», («broadcast» - на английском языке термин означал операцию по разбрасыванию семян в разных направлениях). Первый вид предназначался для отдельного получателя, а вот второй – для всех, кто находился в радиусе действия радиостанции. Именно второй тип радиосвязи и определил дальнейшее ответвление развития и использования радио как средства массовой информации. Логично, что Чарльз Геррольд на своей первой радиовещательной станции прокручивал и первую в мире радиорекламу.

Далее радиостанции стали появляться быстрее, чем грибы после дождя: в 1920 году начались регулярные развлекательные радиопередачи в Аргентине; в этом же году открывается радиостанция WWJ в Детройте, первой начавшая выпуски новостей; в 1922 в Англии начались регулярные беспроводные развлекательные передачи, организованные исследовательским центром Маркони.

В 1933 американец Эдвин АрмстронгзапатентовалFM-радио(радио с частотной модуляцией волн). Применение такой модуляции уменьшает помехи и позволяет осуществлять высококачественную передачу звукового сигнала в диапазоне УКВ.Сегодня, послушав и сравнив качество приёма на FM-радио и, например, на длинной волне (ДВ), можно наглядно убедиться в преимуществах частотной модуляции по сравнению с амплитудной.

Уже через четыре года, в 1937 году начинается строительство первой экспериментальной FM радиостанции в США. После Второй мировой войны FM-радиовещание началось в Германии, а в наше время любой достаточно большой город может похвастаться не одним десятком FM-радиоканалов.

Следующий существенный сдвиг в развитии радио связан с появлением портативных радиопередатчиков-радиоприёмников, настолько легких и небольших по размерам, что они стали умещаться не только в трюме корабля или на борту бомбардировщика, но и в рюкзаке, а сегодня – в небольшом кармане.

Возможность каждого в любой момент времени и в любом месте связаться с другим человеком, независимо от того где он находится – за соседним столиком или на другом конце земного шара, представляется нам вполне естественной и не вызывает удивлений. Более того, мы так к этому привыкли, что встреча с человеком даже в заранее определённом месте в определённое время становится для нас без телефона довольно трудной задачей.

История сотовых телефонов может быть начата с 1910 года, когда Ларс Магнус Эрикссон попытался организовать первую мобильную связь. Связь получилась действительно мобильной, надёжной, но несколько утомительной по предварительной подготовке звонка: автомобиль, необходимый для перемещения мобильного телефона, нужно было остановить возле телефонной линии и с помощью двух длинных жердей, которые приходилось возить с собой, накинуть провода на эту линию. Сама идея использования компактных и лёгких устройств для связи оказалась весьма заманчивой, а вот её практическая реализация посредством проводной связи показала бесперспективность последней. Связь могла осуществляться вдоль телефонной линии на узкой полосе, ширина которой определялась длиной жердей. Да и сами жерди можно назвать «компактным устройством» только с сильной натяжкой в сравнении, быть может, с корабельными радиостанциями, занимающими целую каюту, а вместе с антеннами – и весь корабль. Совершенно очевидно, что другой путь связан с уменьшением радиостанций до параметров, сопоставимых не с размерами судов, а человека. Это удалось сделать не сразу, но размеры радиостанций стали таковы, что уже умещались в автомобиле. И в 1921 году полиция города Детройта приступила к радиофикации дорожных патрулей.

Первым человеком, который смог унести мобильный телефон «на себе», стал радиолюбитель американец Ал Гросс. Он первым предложил использовать для мобильной связи метровый и дециметровый диапазоны (VHF и UHF, частотой свыше 100 МГц). Это позволило ему в 1938 году создать мобильное устройство, хорошо известное под именем «walkie-talkie», в переводе означающем по-русски что-то вроде «иду-говорю». Но и это «мобильное» устройство покажется нашему современнику очень даже стационарным: телефон был ламповым, батареи питания также имели весьма внушительные размеры, поэтому весь «мобильник» в комплекте имел массу около 20 кг. Не стоит смеяться над такими размерами – тогда это было очень большим шагом вперёд. Не случайно, что это устройство в преддверии Второй Мировой войны вызвало огромный интерес у военных. Тогдашняя служба безопасности США (US Office of Strategic Services) тут же мобилизовала Гросса на свою службу, и из любителя радио он превратился в профессионала. Усовершенствованные аналоги «уоки-токи» успешно использовались разведчиками, работавшими за линией фронта, с их помощью агенты связывались с пролетающими самолетами и при этом не пеленговались немцами. Так что эти радиостанции спасли не одну сотню, а может быть и тысячи солдатских жизней. После войны Гросс ещё много работал, и во многом благодаря его стараниям, начиная с 1948 года, радиотелефоны появились не только у военных, но и в гражданских службах.

Сегодня слово «мобильник» мы используем как синоним словосочетания «сотовый телефон» и при этом нисколько не задумываемся, что по сути это разные свойства нашего карманного телефона: мобильность свидетельствует о том, что мы можем связываться по телефону откуда угодно и когда угодно, а приставка «сотовый» указывает на принцип связи, обеспечивающий вышеупомянутую мобильность.

Сотовая связь осуществляется на других принципах организации, чем, например, связь корабля в Тихом океана с базой в Кронштадте. В классическом варианте два корабля не могут одновременно говорить с базой на одной и той же частоте – они будут просто мешать друг другу. Кроме того, большие пространства не позволяют использовать ультракороткие волны, дающие прекрасную связь, но, к сожалению, только в пределах прямой досягаемости, на практике – это не более 10 км.

Сотовая связь превращает эти недостатки в достоинства. Абонент связывается не непосредственно с другим абонентом, а с ближайшей ретрансляционной станцией, покрывающей очень небольшую зону. При движении абонент передаётся как эстафетная палочка от одного ретранслятора к другому. Такая связь будет качественной и позволит сосуществовать тысячам зон, имеющим не более десяти километров в диаметре, внутри которых могут использоваться одни и те же частоты. Гражданский диапазон 460-470 МГц может вместить от 70 до 100 каналов, с учетом распространения по стране это возможность для подключения миллионов потенциальных пользователей.

Рождение идеи сотовой связи произошло в 1945 году. Её высказал сотрудник Федеральной комиссии по коммуникациям Джек Джетт в несерьёзной полушутливо-фантастической статье «Позвони мне по воздуху» (Phone Me By Air) в газете Saturday Evening Post, не имеющей ничего общего с научными изданиями. Он предложил осуществлять разделение частот и коммутации, что позже и легло в основу современной сотовой телефонии. В том же году Ванневар Буш в популярно-развлекательном журнале Atlantic Monthly опубликовал статью, в которой пророчески описал сотовую сеть, названную им системой малых зон.

Если на карте начертить зоны покрытия всех имеющихся ретрансляторов, то они издалека будут напоминать пчелиные соты. Так появился термин «сота» (от анг. cell). В 1946 году сотрудник этой компании Уильям Янг предложил строить сети маломощных передатчиков, использующих один и тот же диапазон частот. Коммутация между всеми передатчиками или сотами должна была осуществляться централизованно. Но практическое воплощение идеи «на ламповой основе» технически невозможно:нужно было дождаться появления транзисторов, интегральных схем, микропроцессоров.

Только в январе 1969 года Bell System реализовала первую коммерческую сеть с повторным использованием частоты; шесть каналов на частоте 450 МГц располагались в окрестностях Филадельфии.

История развития сотовой связи имеет те же закономерности, что и развитие любой другой технической инновации, которая не появляется «вдруг» озарением гения, а готовится долгим и кропотливым трудом сотен инженеров, изобретателей и просто любителей-дилетантов. Выделить момент, когда «родилась» инновация, бывает попросту невозможно, поэтому называя того или иного учёного первооткрывателем, «отцом» инновации, мы сильно упрощаем историю. Чаще всего, в историю входят те, кто сделал не первый, но качественный скачок в развитии технического устройства, после которого оно стало стремительно распространяться. Кроме того, желательно, чтобы открытие сопровождалось интересной историей, интригой.

Именно так всё было с Мартином Купером, инженером из Motorola. Именно поэтому чаще всего его и называют отцом сотовой связи. 17 октября 1973 года Купер подал заявку на «систему радиотелефонии» (radio telephone system) и получил US Patent № 3 906 166.

А днем рождения сотовой связи принято считать 3 апреля 1973 года. Чтобы этот день вошёл в историю, Мартин Купер и его компания сильно постарались и организовали грамотную маркетинговую акцию. Изящно держа лёгкий килограммовый телефон, Купер вышел погулять на улицы Манхэттена, откуда и сделал первый звонок по сотовому телефону своим главным конкурентам – компании AT&T. Второй звонок в истории сотовой связи был сделан журналистам, что оказалось весьма символичным.

Реклама всем запомнилась, но в продажу первый сотовый телефон поступил лишь спустя 10 лет. Телефон Motorola DynaTAC 8000X был сертифицирован Федеральной комиссией по коммуникациям (США). Он стоил около четырех тысяч долларов, но пользовался таким спросом, что на него установилась очередь.

Глобальное шествие сотовой связи не было быстрым и гладким. Каждая страна вводила свои стандарты связи, которых только в Европе было девять! Переезжать из страны в страну и без проблем использовать свой сотовый телефон, естественно, было невозможно. Конечно, это никого не могло устраивать, и в 1991 году в 26 европейских странах был введён стандарт Global System for Mobile Communications — GSM, используемый в настоящее время и в России. Это не в последнюю очередь повлияло на процессы глобализации и объединения Европы. Но Европейские стандарты не совпадали с американскими (D-AMPS), принятыми годом ранее. А в Японии, например, имели свой уникальный стандарт PDC, более нигде не используемый. Наконец, в середине 1990-х годов начали разрабатывать универсальный стандарт третьего поколения. После его разработки все сети перестроились в соответствии с ним, и весь мир опутался сотами. Начиная с 2006 года, активно идет рост количества абонентов сетей следующего поколения — 3G (от англ. 3 Generation – «третье поколение»). Сети 3G отличаются высокой скоростью передачи данных – до 2,4 Мбит/с. Это позволяет передавать не только речь и обеспечивать комфортный доступ в Интернет, но и принимать ТВ-сигналы, видеозвонки с телефона на телефон. В конце 2006 года в мире насчитывалось уже 364 миллиона абонентов 3G.

Пройдёт несколько десятков лет, а может быть, и того меньше, и наступит такое время, когда каждый человек будет иметь возможность поговорить и увидеть любого, кто в данное время проживает на земном шаре и его окрестностях. Тогда мы сможем сказать без всякого преувеличения, что вот теперь-то люди превратились в единое Человечество, пусть только пока технически.

Темы для докладов и рефератов

Принцип действия сотовой связи.

Простые опыты с сотовым телефоном.

Перспективные направления развития средств сотовой связи.

Дискуссии

Сотовый телефон – средство связи или разобщения?

Литература