Содержание:
Что такое радио
Радио (от латинского radio — испускать, излучать во все стороны) — это способ передачи сообщений через радиоволны, беспроводную связь [1]. Его изобрели в конце XIX века, и это считается одним из наиболее значимых для человечества открытий. Радио позволило стереть барьеры между людьми, начать передавать информацию на другой конец планеты почти молниеносно.
Изобретение радио стало возможным благодаря накопленному опыту и открытиям ученых. Вот некоторые из них:
- 1845 год — Майкл Фарадей обнаружил электромагнитное поле [2];
- 1864 год — Джеймс Клерк Максвелл вывел уравнение, согласно которому скорость распространения электромагнитных волн тождественна скорости света [3];
- 1887 год — Генрих Герц представил созданный им генератор электромагнитных волн и показал, как волны распространяются в пространстве. Это был прообраз радио, но устройство Герца работало только на расстоянии нескольких метров [4];
- 1894 год — в Индии впервые демонстрируют передачу радиоволн в миллиметровом диапазоне, автор изобретения — физик Джагадиш Чандра Боше. Сигнал прошел через две стены на расстояние 23 м [5].
Получается, изобретатели радио собрали воедино разработки своих коллег и создали прибор для передачи волн.
Кто и когда изобрел радио
Во многих странах был изобретатель, работавший над радиосвязью, и именно его соотечественники считают первым человеком, сделавшим это открытие. Но самые известные имена, претендующие на это звание, — это Попов и Маркони. Оба ученых трудились в разных странах в одно и то же время, независимо друг от друга. Каждый из них внес собственный уникальный вклад.
Русский ученый и изобретатель Александр Попов представил аппаратуру 7 мая 1895 года. А через год, 2 июня 1896 года итальянец Гульельмо Маркони подал в Соединенных Штатах Америки заявку на получение патента в качестве изобретателя радио.
Роль катушки Теслы в создании радио
Третий ученый, которому также часто приписывают первенство в этом вопросе, — американский инженер, серб по национальности, Никола Тесла [6]. По сути, его работа легла в основу изобретений Попова и Маркони.
В 1891 году Тесла сконструировал «резонанс-трансформатор» — устройство для передачи электроэнергии без использования проводов на большое расстояние.
В 1893 году Тесла выступил в Институте Франклина в Филадельфии и описал прибор, очень похожий на готовое радио. В нем должны были быть приемник и передатчик электромагнитных волн, антенна, заземление, контур, катушка, репродуктор и конденсатор. Беспроводная связь для Теслы была частью его большой мечты — передавать электрическую энергию без проводов по всему миру [7].
В 1895 году ученый собирался передать радиосигнал на расстояние 50 миль с помощью антенны, но его лаборатория полностью сгорела. Тесла сделал это уже в 1896 году. Но его опередили Попов и Маркони.
В 1900 году Тесле выдали патент на одно из ключевых устройств для передачи радиосигналов — индукционную катушку. Это резонансный трансформатор, дающий высокочастотное напряжение.
Изобретение радио Александром Поповым
Ученый работал над радиопередатчиком для применения технологии в военно-морском флоте. В 1895 году он выступил перед своими коллегами-физиками с лекцией «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и показал устройство, через которое передавались сообщения азбукой Морзе [8].
Позже он усовершенствовал прибор и увеличил дальность сигнала в несколько раз — с 60 м до 250 м, а затем и до 600 м.
В начале 1900 года с помощью первой радиограммы удалось спасти людей, поэтому мировое сообщество признало открытие Попова. По радио ледоколу «Ермак» отдали приказ спасти 50 рыбаков с льдины [9].
Но Александра Попова интересовала именно практическая часть, он не торопился широко освещать свои разработки, публиковать статьи об исследованиях или оформлять какие-либо документы, в отличие от своего итальянского коллеги.
Как изобрел радио Гульельмо Маркони
Маркони изобрел радиоприемник после Попова — в июне 1896 года — и сразу же озаботился получением патента. Ему выдали документ 2 июля 1897 года. Следующий патент — № 7777 на систему настройки радио — он оформил в 1900 году. 12 декабря 1901 года Маркони передал радиосигнал через Атлантический океан, что ранее считалось невозможным. Сигнал шел из Англии в Канаду на расстояние 3,2 тыс. км [10].
Схемы ученых были очень похожи, Маркони лишь улучшил изобретение Попова, добавив катушки и металлические пластины. Позже он смог привлечь капитал и запустил производство радио, основав компанию «Маркони К°». Здесь уже речь идет не столько о научной, сколько о предпринимательской деятельности. Начав работу над беспроводной связью как простой радиолюбитель, в 1909 году Маркони стал лауреатом Нобелевской премии по физике [11].
Официально изобретателем радио в мировом сообществе признан Маркони, в России — Попов. К примеру, день радио в РФ отмечается 7 мая, в день, когда ученый впервые представил свое изобретение. У США свое мнение на этот счет: там изобретателем радио официально признан Тесла — по результатам судебного заседания, которое прошло через несколько месяцев после смерти ученого — в 1943 году [12].
Настоящее и будущее радио
Настоящее
Радиоволны сегодня используются во многих сферах: сотовая связь, исследовательская работа, медицина, навигация. Но самое популярное и распространенное повсеместно — радиовещание. В США в 1,5 раза больше человек слушают радио, чем пользуются Facebook (принадлежит компании Meta, с 21 марта 2022 года решением суда организация признана в России экстремистской и запрещена) — 293 млн против 180 млн [13]. В России радио слушают большинство жителей страны — 57% [14].
При этом стандартные радиоприемники стали, выражаясь языком биологии, атавизмом. В 2022 году количество слушателей радио через смартфон впервые стало больше, чем через радиоприемник [15]. С каждым годом все больше людей слушают любимые радиостанции в интернете, пользуясь мобильным телефоном, компьютером или умной колонкой. Область охвата радио постоянно расширяется благодаря развитию спутниковых технологий.
Будущее
В будущем с помощью радиоволн возможно смогут получать электричество: новую технологию испытывают ученые университета Южной Флориды [16]. Устройство, которое представляет собой антенну, может поглощать радиоволны низкой интенсивности и превращать в электроэнергию. При разработке антенны использовали метаматериал с высоким поглощением радиоволн.
Исследования спутниковых технологий открыли новые возможности для развития радиоастрономии. В процессе строительства находится самый большой и чувствительный в мире радиотелескоп, Square Kilometre Array (SKA). Проект был задуман еще в 1990-х. Его запуск планируется ориентировочно в 2027 году. SKA будет состоять из двух телескопов — низкочастотного в Австралии и среднечастотного в Южной Африке. Они могут обнаруживать радиоволны из глубокого космоса и наблюдать за ранее не изученными явлениями, например, космическим магнетизмом [17].
Ученые работают над связью света с радиоволнами. Профессор Маркос Кац из Университета Оулу в Финляндии руководит исследованиями по поиску альтернативных способов передачи связи. Он работает над технологией VLC (Visible Light Communication — связь по видимому свету). Возможно, в будущем эта разработка позволит настроить передачу сигнала на импланты, вживленные в биологические ткани [18].