Влияние атмосферных помех на беспроводную связь

 

Некоторые высказывания относительно этих явлений, приводимые в ответ на запрос журнала «Electrical Experimenter», могут оказаться полезными в настоящее время ввиду растущего интереса к этому вопросу и его значения.

Применение этого метода в промышленности привело к созданию более крупных передатчиков, а также увеличению их количества. Появилась настоятельная потребность в преодолении всё больших расстояний и в применении высокочувствительных принимающих устройств, каких ранее не существовало. Все эти и другие новые потребности, объединившись, выявили проблему, существенно ослабили надежность и ухудшили качество этих станций. Дело приняло такой оборот, что консервативные бизнесмены и финансисты пришли к заключению, что этот способ передачи информации предлагает весьма ограниченные возможности, и правительство сочло целесообразным взять руководство на себя. Такого плачевного состояния дел, фатального для капиталовложений и здоровой конкуренции, можно было бы избежать, если бы инженеры-электрики не оставались по сей день в плену у вводящей в заблуждение теории и если бы практикующие пропагандисты этого достижения не допустили, чтобы смелое начинание лишилось технического обеспечения.

С публикацией знаменитых исследований д-ра Генриха Герца стал очевидным вывод о том, что невидимые лучи, исследованием которых он занимался, можно применять для подачи сигнала подобно тому, как для этого служат световые лучи в голографии, и первые шаги в этом направлении были сделаны с помощью его аппарата, который в 1896 году оказался способным привести в действие приемное устройство на расстоянии в несколько миль. Однако за три года до этого, выступая с лекциями перед Институтом Франклина и Национальной ассоциацией электрического освещения, я описал беспроводную систему, принципиально противоположную системе Герца, поскольку она основана на токах, проходящих сквозь землю, а не от излучений, как предполагалось, прямолинейно распространяющихся через атмосферу.

 

Статический заграждающий фильтр Теслы, запатентованный и применявшийся им более двадцати лет тому назад. Он будет подробно описан в ближайшем номере «Electrical Experimenter»

 

Аппарат, кратко описанный тогда мной, состоял из передающего устройства, в состав которого входит первичный контур, возбуждаемый от генератора переменного тока или эквивалентного источника электрической энергии, и вторичного резонансного контура высокого напряжения, соединенного своими выходами с землей и с надземной емкостью, и из соответственно настроенного приемного контура, включая действующее устройство. В том своем выступлении, пользуясь случаем, я уверенно высказался по поводу возможности импульсной передачи таким способом не только сигналов на любое земное расстояние, но и энергии в неограниченных количествах для всевозможных промышленных назначений. Сделанные открытия и полученные экспериментальные данные обязаны своим появлением беспроводной энергетической станции, сооруженной в 1899 году; некоторые из них были изложены в «Century Magazine» в 1900 году, а несколько патентов, предоставленных мне впоследствии в Соединённых Штатах, впечатляюще, как я считаю, подтвердили мое предположение. Между тем установки Герца постепенно улучшались, один за другим устранялись недостатки, так что теперь невозможно обнаружить их следа, а моя система из четырех согласованных (взаимонастроенных) контуров признана повсеместно, при этом приняты не только ее основные принципы, но и каждый элемент системы: искрогаситель, зуммер, тиккер, фоническое колесо, высокочастотный генератор и генератор вращающегося поля, формы разрядников и ртутные прерыватели, преобразователи частоты, катушки, конденсаторы, стабилизирующие системы с приборами и т. д. Это обстоятельство могло бы доставить мне величайшее удовлетворение, если бы не электротехники, которые, ошибочно истолковывая сущность этих явлений, в такой степени нарушают конструкцию и режим работы станции при производстве монтажных работ, что это исключает возможность реализации великого начинания, которое могло быть вполне доступным при должном внимании к основным принципам, один из которых — самый востребованный в настоящее время — полное устранение всех атмосферных и других помех.

За последние несколько лет появлялись различные сообщения, категорично утверждавшие, что найдено идеальное решение этой проблемы, но после внимательного прочтения этих публикаций выяснялось, что открыватели истин игнорируют некоторые факты, тесно связанные с этим вопросом, и пока дело обстоит таким образом, что никакие заявления такого рода не могут считаться обоснованными. В свое время я добился успеха, неукоснительно учитывая эти моменты, и с самого начала безошибочно двигался в нужном научном направлении.

Я, возможно, внесу ясность, ответив на вопрос, заданный мне редакцией журнала «Electrical Experimenter» со ссылкой на опубликованное в последнем номере сообщение, что сигналы можно принимать в любой точке земного шара, — достижение, осуществимость которого я в полной мере доказал экспериментально восемнадцать лет тому назад.

Вопрос поставлен таким образом: как могут электромагнитные волны передаваться на такое расстояние, принимая во внимание кривизну поверхности Земли? Достаточно нескольких слов, чтобы доказать абсурдность утвердившегося мнения, представленного в учебных пособиях.

Мы живем на токопроводящем шаре, окруженном тонким изоляционным слоем воздуха, над которым находится разреженная и токопроводящая атмосфера. Если представить Землю в виде сферы с радиусом в 12½ дюймов, то слой, который можно рассматривать в качестве изолятора для высокочастотных токов высокого напряжения, будет иметь толщину менее 1/64 дюйма. Принято считать, что волны Герца, исходящие от передатчика, доходят до отстоящего на расстоянии приемника с помощью последовательных отражений. Абсолютная невозможность этого станет очевидной, когда после несложного расчета будет доказано, что количество полученной энергии, даже если бы можно было собрать ее всю, составит бесконечно малую величину, и даже увеличение этого количества во многие миллионы раз не сможет привести в действие самый чувствительный из известных приборов. Дело в том, что эти волны не оказывают ощутимого воздействия на приемник и при гораздо меньшем расстоянии. Более того, следует помнить, что со времени первых опытов длина волн возрастала, пока по моей рекомендации не стали применяться волны такой длины, у которых этот вид излучений уменьшен до одной миллиардной.

Когда контур, соединенный с землей и с надземной емкостью, возбуждается, то следствием этого являются два ярко выраженных и независимых эффекта: волны Герца распространяются в направлении, перпендикулярном оси симметрии проводника, и при этом ток проходит сквозь землю. Первый из упомянутых распространяется со скоростью света, второй — со скоростью, пропорциональной косекансу угла, величина которого изменяется по мере прохождения тока от начальной до противолежащей точки земного шара — от нуля до 180. Иными словами, вначале скорость бесконечно велика, и она начинает уменьшаться, сначала быстро, затем медленно, пока не будет пройдена четверть круга, когда ток приобретает скорость света. С этого места скорость постепенно возрастает, достигая бесконечно нарастающей величины в противоположной точке земного шара. В патенте, предоставленном мне в апреле 1905 года, я обобщил эту закономерность распространения: выход всех полуволн на оси симметрии движения идентичен, это означает, что полуволны, пусть даже разной длины, охватывают в своей последовательности точно такую же территорию. В ближайшем будущем благодаря использованию этого явления мы увидим множество замечательных достижений.

Существует огромное различие между этими двумя видами волнового движения в их влиянии на передачу энергии. Волны Герца представляют собой энергию, которая излучается и не возвращается. С другой стороны, энергия электрического тока накапливается и может, по крайней мере теоретически, полностью регенерироваться. Если специалисты освободятся от иллюзий, сопровождающих их работу, они обнаружат, что для преодоления атмосферных помех не требуется ничего иного, кроме должным образом сконструированных передатчика и приемника без каких-либо дополнительных устройств и предохранительных мер. Тем не менее я разработал несколько типов приборов, устраняющих атмосферные помехи даже при использовании теперешнего несовершенного беспроволочного оборудования, когда помехи многократно усиливаются. Изучая эти явления в течение ряда лет, я выяснил, что имеются девять или десять разных причин, ведущих к их усилению, и в свое время представлю полное описание сделанных мной различных усовершенствований в «Electrical Experimenter».

Пока же я только отмечу, что для полного устранения атмосферных помех необходимо переделать всю беспроволочную аппаратуру, которая сейчас применяется. Чем скорее это будет осознано, тем лучше будет для дальнейшего развития этого направления.

«Electrical Experimenter», 1 января 1919 года.