От беспроводного телеграфа до связи с космосом

Александр Степанович Попов

Свой первый в мире радиоприемник А. С. Попов продемонстрировал в действии 25 апреля (7 мая) 1895 года во время доклада на заседании физического отделения Русского физико-химического общества. Примерно год спустя опыты по использованию радиоволн для беспроволочной связи продемонстрировал Г. Маркони, причем его аппаратура в основных чертах совпадала с аппаратурой, разработанной А. С. Поповым.
Западный мир даже в то время стремился хоть в чем-то унизить Россию. Поэтому долгое время изобретателем радио считался на Западе Маркони. Уже тогда шла информационная борьба против России.
В 1899 г. была построена первая линия связи, протяженностью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период Первой мировой войны начинают применяться электронные лампы.
В наше время умещающихся на ладони компьютеров и всеобщей миниатюризации электронных устройств сложилось превратное мнение о радиолампах как о безнадежно устаревших и ни на что не годных приборах, место которым разве что только в музеях. Да, электронные лампы уже не играют былой роли, однако многие типы электровакуумных приборов не просто находят применение, но и вовсе незаменимы.
Внешне принцип работы электронных ламп и других электронных вакуумных приборов достаточно прост. Каким-либо образом в замкнутом объеме с глубоким вакуумом создается поток электронов, которым можно управлять с помощью электрических или магнитных полей. Электрический ток, текущий сквозь вакуум, обладает множеством замечательных свойств, благодаря которым электронные лампы могут генерировать или усиливать электрические колебания самых разных частот – от звуковых до радиоволн сверхвысоких частот.
Впервые с эффектом возникновения электрического тока в вакууме столкнулся великий Томас Эдисон еще в 1883 году, однако в то время это открытие не нашло практической пользы — в нем просто не было надобности. А в 1905 году появилась первая электронная лампа — диод, созданный англичанином Джоном Флемингом.
С 1920-х по 1940-е годы был разработан еще целый ряд электровакуумных приборов, в которых также использовался поток электронов, однако назвать эти устройства лампами довольно сложно. Все эти приборы – магнетроны, пролетные и отражательные клистроны, несколько видов ламп бегущей или обратной волны и т. д. – вовсе не имеют стеклянных колб, а принципы их работы лишь отдаленно схожи с принципами работы триодов. Но все равно те же магнетроны и триоды имеют близкие «родственные» связи, что дает право рассказывать о них вместе.
Еще 20 — 30 лет назад электронные лампы применялись повсеместно – от радиоприемников до телевизоров, а еще раньше, в 50-х годах XX века, на лампах и реле работали первые компьютеры. Постепенно частота применения электронных ламп снизилась и почти сошла на нет. Однако некоторые отрасли так и не смогли отказаться от ламп, так как только эти приборы обеспечивают необходимые характеристики.
В частности, в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре класса Hi-End все строится только на радиолампах (примечательно, что многие зарубежные компании закупают некоторые типы радиоламп в России).
Более сильным аргументом в сторону незаменимости электровакуумных приборов является факт их применения в микроволновых печах. В них работают такие устройства, как магнетроны, вырабатывающие мощные радиоволны сверхвысоких частот.
Магнетроны также применяются в мощных радиопередатчиках и приемниках, но в некоторых случаях более удобными и мощными оказываются клистроны, лампы обратной или бегущей волны, а также другие виды электровакуумных приборов. Эти устройства установлены в приемниках и передатчиках спутников связи, центрах связи на Земле, на радиостанциях самолетов и кораблей. И везде, где необходимы большие или даже огромные мощности, очень высокие частоты и стабильность, работают только вакуумные электронные приборы – транзисторы на это не способны.
Так что нельзя говорить о полном забвении электронных ламп и электровакуумных приборов вообще. Они активно применяются в технике.

Советская лампа против американского транзистора
16 мая — день рождения практически неизвестного в широких кругах советского ученого Валентина Авдеева, благодаря которому отечественная техника радиосвязи смогла конкурировать с американской и в военной аппаратуре, и в космической!

Валентин Николаевич Авдеев

Валентин Николаевич Авдеев принес оте­чественным вооруженным силам, пожалуй, пользы едва ли не больше, чем знаменитый Калашников!
На рубеже 1940-х и 1950-х годов в электронике, которая, как и все научные достижения того времени, первым делом попадала в военную индустрию, произошел колоссальный прорыв – американский изобретатель, нобелевский лауреат по физике Уильям Брэдфорд Шокли разработал первый в мире транзистор. Маленький металлический цилиндр размером с наперсток с кристаллом полупроводника внутри и тремя проволочными выводами перевернул саму суть конструирования аппаратуры – он позволял отказаться от радиоламп, огромных по сравнению с транзистором, чудовищно энергопрожорливых, хрупких, ненадежных, имеющих малый срок жизни.
Разумеется, американская военная аппаратура тут же начала стремительно миниатюризироваться. А на пороге была космическая эра – там вопросы компактности и надежности техники вставали еще острее. Да и холодная война с ее гонкой вооружений ставила новые задачи, в решения которых радиолампы уже не вписывались.
Однако заменить лампы в СССР было нечем! Не то чтоб у нас не было транзисторов – были, и разработки велись. Но нагонять изрядное отставание от буржуев не хватало времени – требовалось как-то рубить гордиев узел одним ударом. И решение предложил молодой ученый Валентин Авдеев, создав новый тип электровакуумных приборов – тоже лампы, но конструктивно совершенно иные! Стержневые лампы Авдеева, которые он разработал в Новосибирске, будучи во время войны эвакуированным туда из Ленинграда вместе с заводом «Светлана», были тоненькими стеклянными цилиндриками, ненамного превышавшими по размерам транзисторы той эпохи. Причем название «стержневые» происходит вовсе не из-за характерной формы ламп (это было бы слишком примитивно!), а из-за формы электродов, что гораздо важнее. Авдеев не просто уменьшил классические лампы до тоненьких «трубочек», а создал принципиально иной способ управления потоками электронов внутри лампы за счет изменения потенциалов на стержнях, из-за которых они и стали называться стержневыми.

Музыкальный усилитель звука, собранный инженерами Российского союза инженеров совместно с ДОСААФ РФ.

Но главное – благодаря этому изобретению удалось избавиться почти от всех недостатков традиционных ламп, что позволило строить очень надежную, компактную и экономичную радиоаппаратуру! Стержневые лампы потребляли на порядок меньше энергии и превосходно работали в портативной и миниатюрной технике с батарейным питанием, они не боялись вибраций, функционировали в широчайшем диапазоне температур (от –60 до +125 градусов!), уверенно работали на высоких частотах. Срок службы стержневых радиоламп – 5000 часов (для сравнения, обычные радиолампы работают не более 500 часов, а реально и меньше).
Высокочастотные пентоды 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б, 1Ж29Б и 1П24Б – именно так назывались легендарные лампы, которые обеспечили передачу сигналов первого искусственного спутника Земли в 1957 году. Благодаря этим лампам из космоса на связь выходили и Ю. А. Гагарин, и Г. С. Титов, и другие первые советские космонавты. На этих лампах работала фактически вся военная радиосвязь 1950-х, 1960-х (да и 1970-х) годов в нашей стране, и даже в первых противотанковых управляемых снарядах приемники были построены на авдеевских пентодах – заложенная в конструкцию надежность позволяла выдерживать любые перегрузки!

Радиоспорт на подъёме
В годы Великой Оте­чественной войны радиотехника совершила огромный качественный скачок в своем развитии. Кроме радиовещания и радиосвязи, к тому времени появились такие новые направления радиотехники и электроники, как радиолокация и радиоастрономия. На повестку дня была поставлена задача развития массового телевидения. В этой обстановке во много раз возросли требования к подготовке кадров радиоспециалистов. Академик А. И. Берг в 1946 году писал: «Быстрое развитие радиотехники требует привлечения огромного количества новых кадров… Нам предстоит широко развернуть радиовещание, развить магистральную связь, телевидение, радионавигацию и радиолокацию».
Все это, естественно, ставило новые ответственные задачи перед советскими радиолюбителями, для которых интересы Родины всегда были на первом месте. Нужно было без промедления широко развернуть пропаганду радиотехнических знаний среди населения, усилить подготовку радиотехнических кадров для нужд народного хозяйства и обороны страны.
В период войны в организациях Осоавиахима, в радиошколах и на курсах были подготовлены сотни тысяч радиоспециалистов, которые теперь увольнялись из рядов армии. Их нужно было вовлечь в радиолюбительское движение, использовать опыт и знания вчерашних воинов для воспитания молодежи, подготовки новых отрядов радистов и мастеров радиотехники.
И в наше время ДОСААФ продолжает развивать радиоспорт.
В конце 2016 года Союз радиолюбителей России (СРР) и ДОСААФ подписали соглашение о сотрудничестве по всестороннему и эффективному развитию и популяризации радиолюбительской службы, радиоспорта, а также по патриотическому воспитанию молодежи.
В январе 2017 года Союз радиолюбителей России совместно с ДОСААФ России провели дни активности, посвященные 90-ле�