В книге Владимира Немцова в увлекательной форме рассказывается о путях развития радиоэлектроники и ее применении в нашей стране.
В данный сборник также входят полюбившиеся читателям научно-фантастические повести и рассказы.
Владимир Иванович Немцов
Огненный шар. Повести и рассказы
НЕЗРИМЫЕ ПУТИ
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
РОЖДЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ
Ветер колышет белый парус шторы, пронизанной лучами летнего солнца. Легко взлетела и опустилась на пол фотография маленькой радиостанции.
Мы часто видим готовую вещь и редко задумываемся над тем, как она изготовлялась.
А об этом хочется рассказать- о путях создания конструкции, о поисках исследователя, о его терпеливых опытах, о его увлечениях и разочарованиях.
Хотелось бы ввести молодого читателя в лабораторию, раскрыть ему тайны рождения технической конструкции. В качестве примера я взял историю создания маленького радиоаппарата, который в результате многолетней над ним работы творческого коллектива нашел свое применение на фронтах Великой Отечественной войны.
Передо мной лежит стальной прут антенны. Я сохранил его на память о годах, когда мы строили маленькие радиостанции…
В окне - кусок синего неба, верхушка тополя и белая, выцветшая от времени высокая мачта.
Антенна первых лет радиолюбительства. Была она высока, выше всех окрестных деревьев, и длинный ее провод терялся в глубине соседнего квартала. Да, давно это было. И когда смотришь в окно, ощупывая взглядом крыши домов, вспоминаешь лес антенн на этих крышах.
Сейчас торчат одинокие, заброшенные палки совсем без проводов или с маленькой метелкой. Современные приемники не нуждаются в высоких и длинных антеннах - проволочной метелки, даже куска провода, для них совершенно достаточно.
А вон там, на серебряной крыше, - антенны телевизоров. Какой огромный путь прошла советская радиотехника! Возможно, мы будем видеть друг друга, разговаривая по телефону. Мне пришлось даже потрогать рукой первую модель будущего видеотелефона, когда инженеры демонстрировали этот новый вид связи.
Невольно вспоминаются далекие детские опыты. Мы тоже строили разные телефоны.
Это занятие казалось нам увлекательным, и думается, что в создании маленькой радиотелефонной станции (о ней будет рассказано далее) некоторую роль сыграли и эти опыты. Во всяком случае, они помогли почувствовать, как интересно придумывать и совершенствовать пусть даже примитивные аппараты связи.
Глава первая
СПИЧЕЧНЫЕ КОРОБКИ И ТЕЛЕФОН
Он должен быть настоящий, совсем как у взрослых. С радостным, требовательным звонком и тяжелой трубкой.
Мне тогда казалось величайшим чудом, что невесомый человеческий голос протискивается сквозь тонкую проволоку и бежит по ней на другой конец города.
Но проволоки у нас не было, и нам оставалось только одно: играть в "испорченный телефон". Кто не знает этой смешной игры, когда ее участники садятся в ряд и по очереди передают друг другу сказанное первым слово. Передают до тех пор, пока слово не дойдет до последнего играющего. Пройдя через десяток "передаточных станций", почти любое слово становилось неузнаваемым.
Играли мы серьезно, сознательного перевирания не допускали, но зато выдумывали самые трудные и непонятные слова, часто не имеющие никакого смысла. Позднее я узнал, что передачей таких бессмысленных слов испытывают качество настоящих телефонов - насколько точно они передают речь.
Во время школьных перемен мы строили длинные линии - из нескольких десятков человек. Учителя с недоумением наблюдали, как мгновенно, словно по команде, выстраивалась извивающаяся линия, уходящая далеко в глубину двора. Это был живой телефон, который уже не назывался "испорченным". И это был наш первый телефон.
Первые опыты связи.
Но это не техника. Линия часто рвалась, если из нее выбегало нетерпеливое "передающее звено".
Пришлось построить второй телефон - из спичечных коробок. Это уже техника.
Техника, построенная на принципе передачи звука через натянутую нитку, связывающую две вибрирующие пластинки, то есть тонкие деревянные стенки спичечных коробок. Нитка была прочная, натертая воском или парафином.
Вначале ничего не было слышно. Оказывается, нитка касалась дерева, отчего в ней затухали звуковые колебания, или попросту звук не доходил до другой коробки.
Когда я отвел нитку от дерева, слышно стало громко и разборчиво.
Правда, такой телефон работал на коротком расстоянии, не более сотни метров.
Кроме того, нитку нельзя было вести, как провод, по стене. Тогда мы с товарищем решили сделать электрический телефон.
Мой товарищ обратился к отцу:
- Я решил сделать электрический телефон.
Тот снисходительно улыбнулся:
- Все телефоны электрические.
Взрослые, конечно, забывают, что есть телефоны из спичечных коробок! Но теперь нам нужен телефон, как у взрослых: с проводами, а не с нитками; с настоящими телефонными трубками, а не с коробками; с чувствительными угольными микрофонами…
Мы думали, что трубки достанем от старых настоящих телефонов (одну такую трубку уже раздобыли, но она была без микрофона). Где же достать микрофоны? Решили сделать сами.
И это оказалось самым трудным.
В каком-то старом учебнике физики я нашел описание примитивного микрофона. Он был сделан из угольков. О его чувствительности в книжке рассказывались чудеса.
Он усиливал неслышимые шаги мухи до топота слона (конечно, если муха ползла по микрофону).
Мы сделали эту несложную конструкцию. Товарищ пошел в другую комнату, чтобы оттуда говорить в микрофон. Ему хотелось послушать первому, но я решительно завладел трубкой.
Что было слышно? Треск, шипение, шорохи, свист и, наконец, хрипящий голос, говоривший на непонятном языке. Только тогда я понял, что означает термин "нечленораздельные звуки". Казалось, что человек говорит, прижимая к губам гребешок с папиросной бумагой. Никакими способами нельзя было заставить микрофон передавать нормальную человеческую речь.
Наконец отрегулировали, добились более или менее разборчивой передачи, если не считать пустяка: микрофон стал заикаться. Моему "ассистенту" уже надоело болтать перед микрофоном.
- Я усс… тт… ал, мм…не нна… ддо… - слышал я его заикающуюся речь.
Но оба мы были упрямы: телефон должен работать, чего бы это нам ни стоило!
Начались новые неприятности. От сильного тока карманной батарейки угольки "спекались" друг с другом. Микрофон просто-напросто не работал.
Однажды я услышал удивительно чистую, разборчивую передачу и прибежал в другую комнату. Мой товарищ, закрыв глаза, раскачиваясь из стороны в сторону, бормотал:
- Надоело, надоело. Не получится… не получится.
Он говорил не в микрофон, а прямо в телефон, который должен был держать около уха.
У нас были последовательно соединены микрофон и телефонная трубка. Микрофон, как это часто случалось, замкнулся от спекания угольков. Это оказалось счастливой случайностью. Когда мы говорим перед телефонной трубкой, ее мембрана дрожит, изменяется расстояние между мембраной и магнитом. На концах магнита надеты катушки. От колебаний мембраны в них появляется ток и бежит по проводам в другую телефонную трубку, заставляя колебаться ее мембрану.
Опыты продолжались. Начались, как говорят, "линейные работы". Мы достали звонковую проволоку и протянули ее из одной квартиры в другую.
Наконец телефонная связь наладилась.
В первое время мы невпопад подносили трубки то ко рту, то к уху. Надо было придумать, как вызывать друг друга. Конечно, самое простое - поставить звонок, как это делается в настоящих аппаратах. Но откуда его взять, да еще не один, а два? Можно было поставить зуммеры, как в полевых телефонах, но их тоже нет, а сделать самим трудно.
О нашем телефоне узнали в школе. Некоторые из ребят советовали включить сигнальные лампочки. Однако мы отвергли это предложение. Неудобно все время смотреть в одну точку и дожидаться, когда вспыхнет лампочка.
Вот если бы сделать что-нибудь вроде зуммера, но попроще. Мы уже пробовали включать в линию батарейку и очень часто, то замыкая, то размыкая проводнички, прерывать ток. В телефоне "абонента" слышался треск, но очень кратковременный.
Вызов не получался.
Однако помогла настойчивость. Наконец мы "изобрели" прерыватель из шестеренки от старого будильника.
Около шестеренки укрепили кусок лезвия от безопасной бритвы так, чтобы он касался зубчиков, и включили прерыватель в линию.
Я чиркал колесиком, как в зажигалке, но не по камню, а по стальной пластинке.
Пружинка визжала, и эту визгливую музыку слушал мой приятель.
С тех пор прошло много лет, но я никогда так не радовался изобретению, как этому зубчатому колесику.
Вскоре мы охладели к своему телефону. На смену ему пришло ни с чем не сравнимое увлечение радио.
Глава вторая
ПУТЕШЕСТВИЕ ПЕСНИ
Должен признаться - люблю радио! Осталась эта привязанность еще с далеких детских лет, с первых шагов радиолюбительства. Привык слышать его голос всюду.
Так и сегодня, когда меня неудержимо потянуло за город, в лес.
Дрожат золотые листья. Красные кисти рябины висят над головой. Пахнет грибами и свежестью утра.
Долго я бродил по лесу. Наконец устал и присел на старый, покрытый серым мохом пень. Рядом поставил крохотный чемоданчик с приемником. Тонкий провод антенны я забросил на ветку березы. Щелкнул выключателем. Засветилась шкала, и вот из дырчатого круга в чемоданчике полилась тихая знакомая песня. Казалось, что в лесу перестали шелестеть листья, замолкли птицы, прислушиваясь к неожиданным звукам.
Приплыла песня издалека. Летела она над московскими улицами, затем над полями, лесом. Зацепилась за проводничок антенны, пробежала вниз и, пройдя через приемник, вырвалась из репродуктора.
"Нет, это все не так просто, - размышлял я, прислушиваясь к пению. - Прежде чем долететь до моего уха, песня совершила поистине фантастическое путешествие…
Сколько превращений она претерпела на своем пути!.." Передавался концерт детской самодеятельности.
- Сейчас воспитанник детского дома Костя Голубкин исполнит на рояле "Осеннюю песню" Чайковского, - сообщил диктор.
Робкая первая нота чуть слышно вылетела из громкоговорителя. Мне захотелось мысленно проследить ее путь. Вот если бы с ней совершить путешествие от радиостудии до приемника в лесу!
От микрофона до радиостанции
Осторожно, на цыпочках, войдем мы в студию.
Мягкие драпировки опускаются по стенам. Тишина…
"Слышно, как муха пролетит", - сказал бы ты.
Мух здесь нет. Это страшные враги микрофонов. Представь себе, что если бы муха пролетела совсем рядом с мембраной чувствительного микрофона, то в приемниках мы бы услышали шум самолета.
Еле доставая ногами до педалей, сидит у рояля красный от волнения паренек. Это он взял первую ноту. Нота уже вырвалась, и теперь ее не вернуть.
Попробуем догнать. Представим себе это путешествие.
Звук, ноту, как бы это ни казалось странным, можно даже перегнать. Современные реактивные самолеты летят быстрее звука. Однако наша нота понесется со скоростью света, так как превратится в радиоколебания. Догнать ее не смогут даже самые быстроходные фантастические ракеты, выдуманные писателями.
Но все-таки, почему бы нам и не представить подобное путешествие?
Видал ли ты когда-нибудь замедленную киносъемку?
Прыгает пловец в воду, а кажется, что он плавно опускается вниз, словно на парашюте. Можно проследить за каждым его движением. Называется такой способ съемки "лупой времени".
Вот и придумаем для нашего путешествия тоже своеобразную "лупу времени".
Представим себе, что мы изобрели необыкновенный способ, позволяющий видеть звук и радиоволны. Пусть они еле-еле ползут по экрану нашего аппарата, так же, как пловец в кино при замедленной съемке.
Итак, приготовились к путешествию… Паренек за роялем покосился на диктора и, увидев его ободряющую улыбку, ударил по клавишам.
На какую-то долю секунды раньше других коснулся струны один из молоточков.
Звенящая нота разорвала тишину.
Посмотрим на этот звук нашим воображаемым аппаратом. Сейчас его объектив направлен прямо на рояль. Видишь, как по экрану побежали круги, словно от брошенного в воду камня.
Медленно добежала волна до микрофона. На тонкой подставке, он чем-то напоминает камышинку в пруду. Такой же продолговатый цилиндрик наверху.
Но смотри на экран. Волна проникла в дырочки микрофона. Последуем за ней.
Снимем сетчатый колпачок. Оказывается, перед нами - так называемый ленточный микрофон.
Дрожит от звуковых волн тонкая металлическая ленточка. Находится она в поле сильного магнита.
Что же из этого получается? Ты скажешь (даже не заглядывая в учебник физики), что в движущейся ленточке, которую мы сейчас можем рассматривать как проводничок, должен возникнуть электрический ток.
Таким образом, звуковая нота превратилась в электрические колебания.
Но до чего ж они слабы! Кажется, дойдут по проводу до соседней комнаты - и погаснут…
Продолжим наше путешествие и переключим аппарат, чтобы видеть на экране уже не звуковые волны, а переменный электрический ток. Проследим за проводом.
Смотри! На светящемся экране нашей "лупы времени" видна тонкая, дрожащая полоска. Передвинем объектив, чтобы не потерять ее из виду.
Из студии провод привел нас в соседнюю комнату. Стоят высокие шкафы с радиолампами. Это усилители.
Направим наш аппарат на первый шкаф. Смотри, что делается!
Слабенький электрический ток прошел сквозь усилительную лампу. Сразу же на экране тонкая, еле заметная линия стала жирной, миновала вторую лампу и снова увеличилась по толщине в несколько раз. После нескольких ламп линия превратилась в ленту.
Как вода в трубе, течет по кабелю электроэнергия. Она направляется к радиостанции.
Выйдем на широкую московскую улицу.
Глубоко под асфальтом скрыт толстый кабель, защищенный от воды и вредных помех.
Он в надежной металлической оболочке. Никакие блуждающие, "беспризорные" токи не могут проникнуть в его сердцевину. А токов под землей много - и от электросети и от трамвая. Иной раз даже телефонные разговоры бродят под землей, если поврежден телефонный кабель. Вот и сейчас сотни голосов разбежались в разные стороны. Их никто не слышит, но мы видим их своим аппаратом.
Извилистыми линиями голоса подбираются к кабелю, который идет к радиостанции.
Они проникли бы в его толщу, но он словно бронирован - защищен надежным металлическим экраном.
"Лупа времени" очень чувствительна: несмотря на броню, мы видим, что делается в кабеле. Никаких помех со стороны.
Далеко. Мы устанем, шагая вдоль кабеля. Сядем в машину и поедем прямо на радиостанцию. Вот уже видны ее высокие мачты. Пока выписывают пропуска, мы опять посмотрим на кабель своим аппаратом.
Светится блестящим перламутром его экран, словно у телевизора. Горит красная контрольная лампочка. Мы видим тень кабеля, лежащего под землей. Внутри него - тонкая блестящая полоска, похожая на ртуть в градуснике.
Это наша робкая нота добралась до радиостанции. Длинный путь утомил ее - она опять похудела и сейчас получит дополнительную порцию энергии, чтобы продолжать путешествие.
Но, оказывается, одного усиления ей недостаточно. Даже если бы мы пропустили ноту, превращенную в колебания электрического тока, через десятки усилительных ламп, то все равно она бы не смогла двигаться без провода. Ток, который накаливает лампочку, что висит у тебя под потолком, требует хороших дорог - проводов; значит, и наша нота может идти только по проводам. Ничего не поделаешь. Пешеход двигается только по земле. Для того чтобы летать, он пользуется самолетом.
Как на самый быстроходный самолет, который за одну секунду пролетит триста тысяч километров, посадим нашу ноту на радиоволну.
Цех невидимой продукции
Будто на огромном заводе, на мощной радиостанции, если так можно сказать,
"производятся" волны. Это ее "массовая продукция". В Москве такие "заводы" работают почти без перерывов с шести часов утра до поздней ночи.
Пройдем в главный "цех", где делается "невидимая продукция", то есть волны, которым предстоит облететь весь мир.
Светлый огромный зал. Сложные установки из спиралей блестящих трубок. Это катушки передатчика. Радиолюбители привыкли иметь дело с малюсенькими катушеч ками в своих приемниках. А в такую катушку войдет не один человек.
Вот и лампы. Но как-то не подходит им это название. Подобную "лампочку" не повесишь над столом. Часть этой огромной трубы из меди и стекла все время охлаждается водой. Это настоящая радиомашина.
Собственно говоря, лампы и есть те "станки- автоматы", при помощи которых создаются радиоволны. "Сырьем" для этой продукции служит обыкновенная электроэнергия. Ее подводят к лампам, соединенным с катушками и так называемыми конденсаторами. Все это устройство - генератор радиоволн.
В генераторе начинаются превращения. Ток из постоянного делается переменным и меняет свое направление сотни тысяч, а в иных случаях и миллионы раз в секунду.
Мощными лампами его усиливают. И вот уже готова к выпуску "невидимая продукция" - радиотоки, способные преодолевать бескрайные пространства.
Но посмотрим, что же случилось с нотой. Она, оказывается, тоже готова к путешествию. Ноту, превращенную в электрические колебания, передали генератору (как говорят техники, "колебания звуковой частоты наложили на колебания высокой частоты").
Вот она добралась до проводов антенны. Куда ей деваться?
Здесь ей на помощь пришла радиоволна, возникшая вокруг антенны под действием тока от генератора. Нота как бы крепко вцепилась в волну и вместе с ней полетела в пространство.
А паренек в студии продолжает играть, сосредоточенно наклонившись над клавишами.
Ударяют молоточки, гудят струны. Звуки теснятся в дырочках микрофона. Дрожит обеспокоенная ленточка, и в ней появляется ток…
В такт ударам по клавишам изменяется мощность радиоволны. И не думал маленький пианист Костя Голубкин, что сейчас он как бы управляет огромной радиомашиной.
Стукнул по клавише - и всюду запрыгали стрелки контрольных приборов, ярче засветились лампы.
Техник в генераторном зале посмотрел на их раскаленные аноды. Тысячи киловатт потребляет этот завод…Мы потеряли нашу ноту. Где она? В каких далеких пространствах?