Ли де форест что изобрел
Интересы Фореста к беспроводной телеграфии привели его к изобретению триода (аудиона) в 1906 году, и на его основе он разработал более совершенный приёмник для беспроводного телеграфа. В это время он был членом профессорско-преподавательского состава Арморовского технологического института, в настоящее время это часть Иллинойского технологического института. Сначала он подал патент на двухэлектродное устройство для обнаружения электромагнитных волн, вариант вентиля Флеминга, изобретённого двумя годами ранее. Новшество де Фореста состояло в том, что он применил диод для обработки сигнала, а вентиль Флеминга использовался в силовых цепях. Аудион имеет уже три электрода: анод, катод и управляющую сетку, что позволяет ему не только детектировать, но и усиливать принятый радиосигнал.
В 1904 году передатчик и приёмник Де Фореста, первые в своём роде, были установлены на борту парохода Хаймун, зафрахтованного газетой Таймс.
Де Форест, однако, неправильно понимал принципы работы своего изобретения, за него это сделали другие. Он утверждал, что работа устройства основана на потоке ионов, который создаётся в газе, и предупреждал, что нельзя откачивать газ, создавая в лампе вакуум. Поэтому его первые прототипы аудиона никогда не давали хорошего усиления. Другой американский изобретатель Эдвин Армстронг первым корректно объяснил работу аудиона, а также усовершенствовал его таким образом, что он реально стал давать усиление сигнала.
18 июля 1907 года де Форест сделал первое сообщение корабль-берег с паровой яхты Тельма. Сообщение обеспечило быструю передачу точных результатов ежегодной парусной регаты Межозёрной Ассоциации яхтсменов. Сообщение было принято его ассистентом Франком Бутлером в Монровилле, штат Огайо в павильоне Фокс Док, расположенном на острове Южный Басс на озере Эри.
Форесту не нравился термин «беспроводной», и он выбрал и ввёл новое название «радио».
Де Форест изобрёл аудион в 1906 году, доработав диодный детектор на вакуумной лампе, незадолго до того изобретённый Джоном Флемингом. В январе 1907 года он подал патентную заявку на аудион, а в феврале 1908 года получил патент США номер 879532. Устройство назвали лампой де Фореста, а с 1919 года стали называть триодом.
В 1910 году Форест переехал в Сан-Франциско на работу в Федеральной Телеграфной Компании, которая в 1912 году начала разработку первой глобальной системы радиосвязи.
В 1913 году Генеральный прокурор Соединённых Штатов предъявил иск де Форесту в мошенничестве, заявив от имени его акционеров, что его заявка на принцип регенерации является «абсурдным» обещанием (позднее он был оправдан). Не имея средств платить по счетам адвокатов, Форест продал свой патент на триод компаниям AT&T и Bell Systems в 1913 году за 50 тысяч долларов.
Форест подал ещё одну заявку на изобретение метода регенерации в 1916 году, что стало причиной продолжительной судебной тяжбы с плодовитым изобретателем Эдвином Армстронгом, чья заявка на этот же метод была подана на два года раньше. Тяжба длилась двенадцать лет, пройдя извилистыми путями через апелляционные процессы и дойдя в конечном итоге до Верховного Суда. Верховный Суд вынес решение в пользу Фореста, хотя многие историки считают это решение ошибочным.
В 1916 году на радиостанции 2XG в Нью-Йорке Форест сделал по радио первую рекламу (своей продукции), а также первый радиорепортаж с президентских выборов Вудро Вильсона. Спустя несколько месяцев Форест перенёс свой ламповый передатчик на мост High Bridge в Нью-Йорке. Подобно Чарльзу Герольду из Сан-Хосе, штат Калифорния, который вёл радиовещание с 1909 года, Форест получил лицензию на экспериментальное радиовещание от департамента торговли, но, как и Герольд, прекратил радиовещание в апреле 1917 года, когда США вступили в первую мировую войну.
Долгая дорога в Голливуд
В бурной ранней истории беспроводной связи и радиотехники начала ХХ века насчитывается много ярких имен изобретателей, внесших значительный вклад в разработку приборов и механизмов для эффективного приема и передачи радиосигналов. И одним из наиболее интересных персонажей этого периода «бури и натиска» был Ли де Форест — плодовитый американский изобретатель, получивший порядка 180 национальных и зарубежных патентов (согласно ряду альтернативных источников, к концу своей долгой жизни (он прожил 87 лет) де Форест был обладателем 300 различных авторских документов).
Сам он без ложной скромности называл себя «отцом радио» (Father of Radio, именно под таким названием он опубликовал свою автобиографию), хотя его современники не признали за ним подобного титула, да и в целом относились к его научно-техническим заслугам с изрядной долей скепсиса (и для этого у них, объективно говоря, были определенные основания). Безусловно, по части радиоотцовства Ли де Форест сильно погорячился, но, по крайней мере, главное его достижение, триод (трехэлектродная электронная лампа), стало одним из важнейших изобретений первой половины ХХ века, давшим мощный толчок дальнейшему развитию электронной техники. Были у де Фореста и другие серьезные инновационные заслуги (в конце концов, такое количество патентов не шутка), в частности, он считается одним из пионеров звукового кинематографа. Однако остался за ним и довольно длинный шлейф плагиаторства, значительную часть своей жизни (и заработанных денег) он потратил на участие в различных судебных тяжбах и процессах, а его многолетняя патентная война с Эдвином Армстронгом, длившаяся с 1915 по 1934 год, вошла в качестве классического образчика в анналы патентной юриспруденции ХХ века.
Технология вместо теологии
Ли де Форест родился в городке Каунсил-Блаффс (штат Айова) 26 августа 1873 года. Его отец был священником конгрегационалистской протестантской церкви и, как нетрудно догадаться, очень рассчитывал на то, что сын последует его примеру и выберет для себя путь духовного служения.
В 1879 году семья де Форест переехала в Талладегу (штат Алабама), где отец Ли получил должность ректора миссионерского колледжа — открытого учебного заведения, основными учениками которого были афроамериканцы. Ли учился в этой же школе и, будучи весьма одаренным ребенком, очень рано увлекся техническими опытами и экспериментами, придумывая различные механические и электрические приборы.
В 1891 году его приняли в подготовительную школу для мальчиков Mount Hermon в штате Массачусетс, которая, по первоначальной задумке его отца, должна была стать трамплином для поступления Ли в Yale Divinity School (буквально — «Школа Всевышнего»), специализированного теологического факультета Йельского университета. Однако юноша, который еще в подростковом возрасте загорелся мечтой стать великим изобретателем, сумел-таки убедить отца, что теология не его стезя и ему лучше получить естественнонаучное образование (в одном из своих писем отцу он открыто заявил, что собирается стать инженером и изобретателем, потому что «обладает большими талантами в этом направлении»).
В итоге после окончания Mount Hermon Boys’ School Ли был зачислен в Научную школу Шеффилда при Йельском университете и, проучившись там три года, стал бакалавром технических наук, продолжил обучение в аспирантуре (в физической лаборатории Sloane) и в 1899 году получил степень PhD, защитив диссертацию «Отражение герцевых волн (волн радиочастотного диапазона. — “Стимул”) от концов параллельных проводов».
Коммерческий рок
Вскоре после окончания аспирантуры Ли устроился на работу в лабораторию телефонии Western Electric Company в Чикаго. Там он изобрел свой первый прибор — модифицированный приемник («респондер»), в котором использовал жидкий электролит вместо применявшихся до этого в радиоволновых детекторах-когерерах металлических опилок, и в дальнейшем сильно увлекся темой беспроводной телеграфии (к слову, он был одним из первых, кто позднее предложил называть ее «радиотелеграфной связью»). Главным же объектом его внимания на долгие годы стало исследование механизмов передачи и приема звуковых сигналов при помощи радиоволн.
В Western Electric Company он, впрочем, надолго не задержался, и, сменив еще несколько мест работы, осенью 1901 года подался в Нью-Йорк, где уже в начале 1902-го создал свою первую частную компанию со звучным названием American De Forest Wireless Telegraph Company (Американская беспроводная телеграфная компания де Фореста).
Компания де Фореста, главным спонсором которой стал пронырливый нью-йоркский биржевой финансист Абрахам Уайт (он стал ее президентом, а де Форест — «научным директором»), попыталась, ни много ни мало, составить конкуренцию Гульельмо Маркони, который к тому времени уже начал активно осваивать американский рынок связи. Однако первая попытка де Фореста внедриться на этот рынок оказалась неудачной: использовавшийся им сначала модифицированный приемник-«респондер» не оправдал возлагавшихся на него надежд.
В 1903 году де Форест посетил лабораторию коллеги-изобретателя Реджинальда Фессендена и, вдохновившись работой созданного им электролитического детектора («жидкого бареттера», балластного резистора), разработал свою вариацию этого прибора. Фессенден обвинил де Фореста в нарушении авторских прав и подал в суд. Суд принял сторону Фессендена и вынес запрет на дальнейшее использование де Форестом модернизированной версии этого устройства (в дальнейшем де Форесту еще не раз пришлось отстаивать в суде свои изобретения, которые, по правде сказать, были более или менее оригинальными модификациями чужих идей, но эта первая судебная тяжба была чуть ли не единственным его юридическим поражением).
Несмотря на эту неприятную историю, де Форесту вскоре удалось достичь заметных успехов как на техническом, так и на коммерческом фронте. Так, в 1904 году он смог наладить работу демонстрационной беспроводной телеграфной станции в Пуэрто-Рико. Благодаря этому удачному опыту, а также шумной и весьма действенной PR-кампании и рекламе American De Forest, организованной на деньги Уайта, в 1905 году фирма де Фореста выиграла большой госконтракт для американских ВМС на установку разветвленной сети радиотелеграфных станций в самих США, а также в Панаме, на Кубе и в Пуэрто-Рико.
Уайт использовал этот факт для последующей энергичной раскрутки компании на фондовой бирже, однако биржевой хайп был очень недолгим: взлетевшие котировки акций American De Forest явно не соответствовали ее реальной стоимости: пресловутый контракт с ВМС США так и не был выполнен до конца, а устанавливавшееся в разных городах Америки в рамках PR-промоушена радиооборудование, по сути, не нашло тогда практического применения.
Вскоре де Фореста и двух его коллег по бизнесу обвинили в биржевом мошенничестве (искусственном завышении цен на акции), он снова оказался в суде, но на этот раз был оправдан. Тем не менее, разуверившись в дальнейших коммерческих перспективах American De Forest и окончательно разругавшись с Уайтом, в ноябре 1906 года он продал за бесценок свою долю в компании и снял с себя все управленческие полномочия.
Этот первый большой бизнес-провал стал очень большим потрясением для де Фореста (уход из American De Forest он сам назвал в одном из писем «похоронами любимого ребенка»), от которого он, по большому счету, так и не сумел оправиться, несмотря на предпринятые позднее многочисленные попытки доказать себе и другим, что он может достичь серьезного коммерческого успеха, продвигая свои инновационные продукты.
Ли де Форест был исключительно креативным и энергичным изобретателем, но бог торговли Гермес его почему-то сильно невзлюбил. Создаваемые де Форестом компании одна за другой банкротились, в лучшем случае переходили в чужие руки, и чуть ли не единственным его удачным финансовым решением биографы признают своевременную продажу в 1931 году одной из своих недолговечных компаний крупнейшему игроку американского радиокоммуникационного рынка RCA (Radio Corporation of America).
Аудион де Фореста
Самое знаменитое изобретение Ли де Фореста, трехэлектродная электронная лампа, изначально была названа ее создателем «аудионом» (от «аудио» и «ион»). Были у нее и другие названия (например, «вакуумная трубка» и «катодное реле»), но с конца второго десятилетия прошлого века самым популярным стал лаконичный вариант «триод».
Инновационная схема де Фореста фактически была разработана в результате долгого и мучительного экспериментирования с созданным в 1904 году британцем Джоном Эмброузом Флемингом так называемым колебательным клапаном (или клапаном-диодом), довольно сырым прототипом будущей радиолампы, который позволял выпрямлять принимаемые высокочастотные сигналы. В 1905 году Флеминг опубликовал статью с общим описанием своего изобретения в журнале «Труды Королевского общества», но сам доводить до ума ее тогда не стал, посчитав, что для этого необходимо потратить слишком много времени и усилий.
Ли де Форест, напротив, буквально вцепился в эту перспективную идею Флеминга и методом проб и ошибок уже к концу 1906 года сумел придумать решение ключевой проблемы усиления принимаемых радиоволн. Де Форест пришел к выводу, что эффективность работы двухэлектродной лампы Флеминга можно резко повысить, добавив в нее третий электрод.
В результате последующих опытов с различными конфигурациями модифицированного клапана-диода де Форест наконец нашел самый удачный вариант, вставив никелевую проволочную спираль (он назвал ее «сеткой») между нитью накаливания лампочки, помещенной в другой электрод цилиндрической формы, и токоприемной пластиной. Аудион-триод де Фореста, в отличие от клапана-диода Флеминга, не только детектировал и выпрямлял сигнал, но и заметно его усиливал. Кроме того, де Форест добавил к своей конструкции головной телефон вместо гальванометра, использовавшегося Флемингом для визуализации получаемых сигналов, что позволило определять качество работы прибора на слух (по силе звучания этих сигналов).
Изобретенная де Форестом трехэлектродная электронная лампа (официальный патент на аудион он получил в феврале 1908-го) очень быстро стала важнейшим базовым элементом нового электронного века, широко использовавшимся при разработке трансконтинентальных линий телефонной связи, в радарах и других радиоустройствах, и оставалась им вплоть до появления в конце 1940-х годов полупроводниковых транзисторов.
При этом сам Ли де Форест, как это, впрочем, часто бывало с одаренными изобретателями, не обладавшими глубокими теоретическими знаниями, так толком и не разобрался в физических принципах работы своего волшебного аудиона. В частности, он изначально полагал, что стеклянная колба обязательно должна быть заполнена инертным газом (об электронном характере происходивших внутри нее физических процессов он долгое время даже не подозревал), хотя, как показали дальнейшие эксперименты его коллег-изобретателей, куда более эффективным решением оказалось использование внутри триода вакуума.
Аудион де Фореста вскоре был существенно усовершенствован его соотечественником Эдвином Армстронгом, который разработал так называемую схему с положительной обратной связью (сам Армстронг назвал эту схему «регенеративной», и ее важнейшим элементом было включение колебательного контура в цепь с сеткой аудиона-триода), позволившую добиться значительно более мощного усиления принимаемых сигналов радиоволн.
С некоторым запозданием де Форест тоже пришел к этой идее и сделал свою версию усиленного аудиона. В 1915 году два инноватора впервые схлестнулись друг с другом в суде (помимо де Фореста и Армстронга патентные притязания на изобретение метода регенерации также предъявили немец Александр Майсснер и будущий нобелевский лауреат по химии Ирвинг Ленгмюр, но их заявки американская Фемида довольно быстро завернула).
Ли де Форест настаивал на том, что регенеративная схема была им придумана «на бумаге» раньше, чем Армстронгу удалось представить первые демонстрационные образцы своей трехэлементной лампы с усилением сигнала широкой публике, но патентный суд в первой инстанции после долгих разбирательств в мае 1921 года вынес решение не в его пользу. Однако вскоре этот легендарный судебный процесс перешел в новую стадию: де Форест подал апелляцию, и спустя еще три года окружной суд округа Колумбия посчитал, что представленные им свидетельства (прежде всего записи в его лабораторных тетрадях образца 1912 года) являются достаточным основанием для того, чтобы признать за ним патентный приоритет. Армстронг по вполне понятным причинам не признал это спорное постановление и подал встречную апелляцию уже в Верховный суд США. Последний подтвердил вердикт окружной инстанции в 1928 году и еще раз пришел к тому же неутешительному для Армстронга выводу после его повторной апелляции в 1934-м. Дело было наконец закрыто, но победа де Фореста оказалась пирровой: помимо того, что он очень сильно потратился на суды, формальное признание его приоритета было встречено научно-техническим сообществом США в штыки, и в дальнейшем де Форест стал в нем чуть ли не изгоем.
Почти голливудский финал
Второе после аудиона-триода важное изобретение де Фореста — метод прямого наложения звука на кинопленку (в виде дорожки с переменной оптической плотностью), позволяющий добиться идеальной синхронизации аудиозаписи и видеоизображения. Этот метод был в общих чертах разработан де Форестом еще во второй половине 1910-х. В 1919 году он подал патентную заявку на это изобретение, названную на удивление просто: «Метод записи и воспроизведения звука». Однако предложенное им техническое решение на самом деле было весьма изощренным, в частности, оно базировалось на использовании многих его предшествующих наработок и экспериментальных методик.
Для коммерциализации новой технологии в ноябре 1922 года де Форест создал очередную фирму, De Forest Phonofilm Company, и на протяжении последующих нескольких лет упорно пытался заинтересовать своей системой sound-on-film владельцев ведущих голливудских киностудий. Он даже затеял на свой страх и риск кустарное производство короткометражных демонстрационных фильмов, но и на этом поприще де Фореста преследовали сплошные коммерческие неудачи. Акулы Голливуда (точнее говоря, Fox Film Corporation) в итоге обвели его вокруг пальца, заключив сепаратное соглашение с главным партнером де Фореста Теодором Кейсом на использование разработанных последним самостоятельных патентов.
Сам же де Форест позднее называл 1920-е годы потерянным десятилетием, временем несбывшихся надежд на массовое внедрение его «говорящих кинопленок». В результате краха фондового рынка США в 1929 году он едва не разорился, а после завершения затратной судебной эпопеи с Армстронгом был вынужден продать свой загородный особняк на берегу Гудзона.
Последним его бизнес-проектом было мелкосерийное производство в середине 1930-х диатермических машин (диатермия — экспериментальный метод лечения, когда тело пациента прогревается токами высокой частоты). Зато последние четверть века, прожитые окончательно отошедшим от мирской суеты Ли де Форестом вместе со своей четвертой женой, актрисой кино Мэри Москвини в Голливуде (к слову, Ли был старше ее на 28 лет), по его собственному признанию, были самыми счастливыми в его жизни.
Ли де Форест скончался от сердечного приступа 1 июля 1961 года на 87-м году жизни. В некрологе The New York Times было деликатно написано: «Несмотря на то что он получил более 300 американских и зарубежных патентов и был одним из пионеров в области беспроводной связи, ему ни разу так и не удалось в полной мере воспользоваться финансовыми плодами своей изобретательской деятельности». В 1956 году французское правительство наградило его орденом Почетного Легиона (главной заслугой де Фореста при этом было названо создание триода), а всего за год с небольшим до его смерти, в 1960-м, он, наконец стал «своим» и для голливудской академии, наградившей его «Оскаром» «за пионерские изобретения, которые добавили звук в киноленты».
Ли де Форест и первые шаги электроники
Какой нации не хотелось бы назвать одного из своих сыновей изобретателем радио и числить приоритет великого открытия за своей родиной? Вот почему уже столетие не утихают споры среди историков науки.
Приводятся убедительнейшие доводы и мнения, в которых фигурирует не так уж много имен: Максвелл (Англия), Герц (Германия), Бранли (Франция), Попов (Россия), Маркони (Италия).
Среди этой плеяды великих умов, каждый из которых заслуживает чести быть включенным в «жизнеописание» нового средства связи, можно встретить и других ученых, «рангом пониже». Но даже среди них американский инженер Ли де Форест кажется фигурой, на первый взгляд, не совсем подходящей для роли основателя радио. Ведь к исследованиям в области радиотелеграфии он приступил, уже после того как первые сигналы были переданы через Атлантику, а искровой телеграф, как тогда называли радио, достаточно широко использовался на практике. Но почему же на родине инженера-ученого, в США, его имя произносят в сочетании со словами «отец радио» и даже «дедушка телевидения»? Ведь для этого должны быть веские основания. И они есть.
Радиотелефон – это актуально
Конец ХIХ в. был ознаменован событием, которому вначале придали мало значения. Ассистенты А. С. Попова – П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий обнаружили с нынешней точки зрения «самоочевидную» вещь.
Пытаясь найти неисправность в радиоприемнике «прозвонкой» электрических цепей с помощью обыкновенной телефонной трубки, они отчетливо услышали радиосигналы азбуки Морзе ближайшей радиостанции.
Во-первых, это означало, что с помощью радиоволн можно передавать звуковые сигналы. Во-вторых, появилась возможность принимать на слух маломощный сигнал, на который не реагировало реле приемника – непременный элемент первых конструкций.
26 июля 1899 г. А. С. Попов получает российскую привилегию и патенты в Англии и Франции на «Телефонный приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн по системе Морзе» [2]. Испытания новой системы связи было решено провести на действующей эскадре Черноморского флота. Во время летней кампании 1901 г. в районе Новороссийска дальность передач временами достигала 80 миль (около 150 км). Хотя зона уверенного приема была чуть меньше, но вывод, что радиоволны воспринимаются и за линией горизонта, был однозначен [3].
Первоначальный вариант газового детектора Здесь уместно привести классический пример «благоглупости», когда бюрократия стоит на пути развития прогресса. «Командование Черноморского флота, – сообщил Рыбкин, – запретило использование радиотелефонов на флоте, ссылаясь на то, что телеграфная лента является документом, в то время как доверять радисту, принимавшему на сл потребовали подтверждать гербовой печатью. А время шло, впереди были трагедии Цусимы и «Титаника», однако никаких стимулов для проведения исследовательских работ в области передачи человеческой речи по радио не было.
В США в тот период такие работы уже начались. Их результаты показали, что искровые передатчики для этой цели не годятся и частота несущей волны должна составлять не менее 10 тыс. периодов в секунду.
Вопросами радиотелефонии занялся инженер Р. Фесенден, создавший высокочастотные электромашинные генераторы (альтернаторы). С 1906 г. с их помощью и были проведены первые радиотелефонные переговоры на побережье Атлантики. Кстати, их темой была стоимость рыбы на Бостонском рынке.
Судоводители в США отказались изучать правила работы на телеграфном ключе, поэтому было решено иметь радистов только на пассажирских судах (другие суда оборудовались только радиотелефоном).
«Аудион» – так названо изобретение
Ли де Форест появляется на арене работ по искровому телеграфу в 1900 г. Сменив несколько лабораторий пионеров нового вида связи, в 1902 г. он организует собственную «Американскую компанию беспроволочного телеграфа».
Из электротехники ему было известно, что при облучении воздуха пламенем горящей свечи он становится проводимым. То же происходило при нагревании любого разреженного газа. Уверенный, что рано или поздно среди светящихся под действием электрического тока газов может быть найден хороший детектор для волн Герца, Ли де Форест приступает к экспериментам.
Уже в 1903 г. он произвел очень удачный и перспективный опыт. Две платиновые обкладки воздушного конденсатора «лизало» пламя горелки, а на плазму внутри его действовало поле электромагнитной катушки, включенной между антенной и землей (рис. 1).
С помощью этого детектора Ли де Форест принял сигналы с судна, стоящего в Нью-Йоркской гавани. Первый успех окрылил изобретателя. Но применить такое устройство на практике не представлялось возможным. «Было очевидно, что для судовой радиостанции приспособление с газовым пламенем неприемлемо, – записал изобретатель, – поэтому я стал искать способ нагревать газ непосредственно электрическим током».
Проще всего для этой цели было использовать обыкновенную эдисоновскую электролампочку, введя туда платиновые пластинки электродов и обернув частью приемной катушки стеклянный баллон лампы. Впоследствии один из платиновых электродов был удален, а вместо него была применена раскаленная нить лампы (рис. 2). Радиоприемник с таким детектором работал не хуже других аналогичных приборов, но и не лучше.
Проводя многочисленные опыты, Ли де Форест однажды обернул стеклянный баллон лампы металлической фольгой, соединенной с антенной. Приемник стал более чувствительным. «В тот момент, – вспоминает ученый, – я понял, что эффективность лампы может быть увеличена, если третий электрод поместить внутрь». Что экспериментатор и поспешил сделать. Качество приема возросло.
Дальнейшие опыты приводят изобретателя к мысли, что это эффективным, если поместить его между нитью накаливания и токоприемной пластиной. «Очевидно, – догадывается Ли де Форест, – что третий электрод не должен быть сплошной пластиной».
Начались поиски материалов, форм и размеров электрода, а также места его расположения между двумя выводами лампочки.
Наиболее удачной оказалась конструкция, в которой роль одного электрода выполняла раскаленная нить накала лампочки, помещенной в другой электрод в виде цилиндра. Между ними и располагался третий электрод, выполненный в виде проволочной спирали (рис. 3).
Свое детище изобретатель назвал «аудионом» (от латинского «аудио» – слышать и греческого «ион» – идущий). Качество работы устройства определялось по силе звучания принимаемого сигнала на слух, и она превосходила все применявшиеся до этого приборы. Позже с легкой руки английского электротехника Вильяма Икклза лампы с тремя электродами стали называть триодами.
Поиски истины и открытие
Флотские радисты (а именно на флоте применялось новое средство связи), стремясь увеличить чувствительность аудионов, разогревали нить накала до недопустимых пределов, и они перегорали. Специалисты военно-морского флота, не разобравшись в проблеме, дали распоряжение «не приобретать аудионы, а пользоваться старыми детекторами».
Ученые не находили ничего нового в конструкции Ли де Фореста. Вот что писал изобретатель диода Флеминг: «В октябре 1906 г. д-р Форест описал прибор, названный им аудионом, который является простым повторением моего, описанного восемнадцатью месяцами раньше. Введенное изменение не дает существенного различия в действиях прибора как детектора» [6]. Написано это в 1907 г., но даже в 1908-м француз К. Тиссо подтверждает приоритет Флеминга.
Интересен тот факт, что оба изобретателя оригинальных электронных приборов, принявших электрон как реальность, подходили к определению приоритета с разных позиций. Флеминг считал приборы электронными, а Ли де Форест – ионными. Однако ничего удивительного в этом нет.
Существовавшие в то время вакуумные насосы, предназначавшиеся для производства электрических лампочек накаливания, были настолько несовершенными, что это позволяло трактовать процессы, происходящие в аудионе, двояко. Ли де Форест считал, что его прибор работает по принципу ионизации глубоко разреженного газа. Только изобретение диффузионных вакуумных насосов и многолетние исследования позволили досконально изучить возможности радиолампы с дополнительным электродом и убедиться в электронном характере его внутренних процессов.
Поистине революционной стала способность аудиона усиливать поступающий на него сигнал. Радиоприемники теперь могли воспринимать сигналы удаленных радиостанций или очень слабые. Мощности передатчиков могли быть уменьшены, что способствовало более широкому распространению радиотелефона.
Однако развитие систем передачи человеческой речи не ставило своей задачей внедрение радиовещания, информации или музыкальных перике нужна была радиотелефония для деловой и выгодной двусторонней связи, но случилось непредвиденное.
Всем надоела назойливая радио- и телереклама. Но ради исторической справедливости нужно признать, что радиореклама появилась раньше радиовещания. И самое непосредственное отношение к ней имеет не кто иной, как изобретатель аудиона.
Вот что писал сам Ли де Форест: «В 1909 г. я производил радиотелефоны для США. Каждый комплект был испытан с помощью записей фонографа. К моему удивлению, многие радиолюбители и профессиональные операторы наслаждались этими контрольными передачами. Естественно, мне пришла идея относительно радиовещания. Привлекательная музыка и интересные программы могли передаваться в эфир, создавая спрос на беспроводное оборудование».
В целях рекламы были организованы первые трансляции в прямом эфире из Нью-Йоркской «Метрополитен опера», а в ноябре 1916 г. была воплощена идея пере- дачи процедуры подсчета голосов во время президентских выборов. Именно она резко повысила интерес к широковещательным передачам по радио.
Впервые в мире регулярное радиовещание началось в США из города Питсбурга с 1921 г. Первая радиореклама, в которой расписывались достоинства и низкая стоимость квартир в высотках Лонг-Айленда, была передана в 1922 г. из Нью-Йорка. Однако к ней Ли де Форест не имел никакого отношения.
Еще одно открытие
Успешно внедрив свой аудион в радиоприемник, Ли де Форест не мог пройти мимо идеи использовать его в радиопередатчике. Дело в том, что генерирование радиоволн сопряжено с устройствами, осуществляющими колебательные процессы. Таких излучателей колебаний в природе множество. Это и звучащий колокол, и голосовые связки, и качающаяся под потолком люстра, и маятник настенных часов.
В электричестве можно создать источник колебаний, объединив в цепь заряженный конденсатор и индуктивность, образовав так называемый колебательный контур. Все природные колебательные системы выдают затухающие колебания. Струна через какое-то время перестает звучать, морские волны успокаиваются. Колебания в контурах тоже затухают.
Для высококачественных радиопередач требуются колебания незатухающие. А это непросто сделать. Для длинноволнового диапазона можно создать машинный генератор высокочастотных колебаний. А как решить вопрос с колебательным контуром, обеспечивающим колебания практически любой частоты?
Вот, например, в настенных часах для создания незатухающих колебаний маятника в течение нескольких суток были встроены специальные механизмы, которые регулярно подталкивают маятник в строго определенный момент по фазе его движения. Энергия для этого берется у поднятых гирь или заведенной пружины. Устройство называется анкерным механизмом.
А как быть с колебательным контуром? Ли де Форест включает колебательный контур в цепь сетки своего аудиона, и по электрическим цепям усиленный сигнал с колебательного контура вновь попадает на этот же контур, «подталкивая» в нужный момент колебания, чтобы амплитуда иткрытие в электротехнике было названо положительной обратной связью и ныне применяется в тысячах разных устройств.
Патент на эту систему Ли де Форест получил в 1915 г. Теперь никакого труда не составляло получать электрические колебания нужных частот. Правда, первые ламповые генераторы сначала не могли обеспечить потребных для передатчиков мощностей. Начнется жесточайшая конкуренция между альтернаторами и ламповыми генераторами. В конце концов альтернаторы исчезнут из употребления, а электронная лампа займет подобающее ей место.
Но изобретатель аудиона был бы не американцем, если бы не нашел практического применения своему устройству не только на радио. Он создает первый электронный музыкальный инструмент.
Сконструировав на аудионах электрический генератор звуковых частот по одному триоду на каждую октаву и усилив сигналы, он подает их в громкоговорители, расположенные по периметру комнаты. Так попутно решаются вопросы объемного звука. Но, главное, изменяя настройку колебательных контуров, Ли де Форесту удалось получить чарующие, непривычные для человеческого слуха звуки.
Свой инструмент Ли де Форест назвал «аудион-пиано». При этом были высказаны пророческие слова: «Я надеюсь, что с помощью этой маленькой электронной лампы смогу сделать инструмент достаточно совершенный, чтобы музыканты могли реализовывать свои самые богатые музыкальные фантазии».
«Великий немой» заговорил
Кинематограф появился почти одновременно с первым радиоприемником. Братья Луи и Огюст Люмьер в марте 1895 г. провели опытную демонстрацию первых документально снятых кадров. К концу того же года был построен первый коммерческий кинотеатр в Париже. Изначально фильмы нельзя было даже считать таковыми, впрочем, кинотеатры и относились к «техническим аттракционам» под названием «живая фотография».
Но очень скоро эти аттракционы стали серьезными конкурентами обычному театру. Нарождается новый вид искусства, более дешевый и мобильный. Вскоре вся территория США покрылась сетью кинотеатров, которые посещали до 5 млн зрителей в день. Стало ясно, что это также и большой бизнес [7].
Но долго ли можно заинтересовывать людей хотя и художественной, но мимикой и краткими субтитрами? Появление на экранах выдающихся актеров подняло престиж нового искусства до звания «великого немого», но, как говорят англичане, «чудо – только девять дней чудо». Количество посетителей кинотеатров стало сокращаться.
Чтобы исправить положение, стали нанимать специальных музыкантов-таперов, сопровождавших киносеансы исполнением музыки. Великий А. Эдисон приспособил для этой цели свой фонограф.
Некий изобретатель Гомон предложил почтеннейшей публике «хронофон». Под громким названием скрывалась обыкновенная грампластинка, вращаемая синхронно с кинолентой электродвигателем, где движение губ актеров более или менее совпадали со звуком. Но граммофон стоял возле киноэкрана, а проектор в другом конце зала. Управлять такой системой было сложно. Про качество звукаест оказался, что называется, не у дел.
Электротехнические фирмы сливались в конгломераты. Гигантским компаниям он был не нужен, а довольствоваться положением рядового инженера с месячным жалованьем не позволяла гордость. И Форест решил заняться проблемами озвучивания фильмов.
Его идея заключалась в том, что «световой зайчик» записывал на светочувствительной пленке вариации звука на звуковую дорожку параллельно изображению. Синхронность была идеальная. С помощью аудионов можно было добиться любой громкости.
Для рекламы своего нового изобретения с 1923 по 1927 г. Ли де Форест снял более 100 звуковых короткометражек со многими известными актерами, предвосхитив появление современных видеоклипов.
Изобретатель для рекламы своего «фонофильма» удивил соотечественников тем, что воспроизвел на киноэкране выступление 30-го президента США Кулиджа на лужайке перед Белым домом. Впервые американский лидер заговорил с экрана. Публику эта новинка привела в восторг. Снова началась кинолихорадка. Нарождался
«Золотой век» Голливуда.
Но воспользоваться этим успехом изобретателю не пришлось. «Адвокаты фирм «Вестерн Электрик» и «Телефон Компани», – записал биограф де Фореста М. Уилсон, – успешно обвели его вокруг пальца и воспользовались его изобретением безвозмездно».
Большую и плодотворную жизнь прожил американский инженер Ли де Форест. Человечество многим ему обязано. Одним из первых он поверил в существование электрона, вместе с Флемингом заложил основы радиоэлектроники.
Результаты его исследований нашли применение во многих привычных вещах: от суперсовременного мобильного телефона до штрих-кода на товарах. Однако, несмотря на многочисленные ходатайства, Нобелевской премии он так и не был удостоен.
5 октября 1956 г., спустя 50 лет после изобретения радиолампы (аудиона), правительство Франции наградило Ли де Фореста орденом «Почетного легиона». На вручении награды прозвучали слова, что «открытие Ли де Фореста является одним из величайших в истории науки и техники, а специалисты всех областей науки должны выразить свое почтение, свою признательность и свое восхищение». Произнес эти слова лауреат Нобелевской премии, физик Луи де Бройль, один из создателей квантовой физики. А он-то знал, что говорил.
1. Митчелл Уилсон. Американские ученые и изобретатели. – М., Знание, 1964. С. 129.
2. Родионов В. М. Зарождение радиотехники. – М., Наука, 1985. С. 87-89.
3. Попов А. С. К 50-летию изобретения радио: Сб. документов. – Л., 1975, С. 205-206.
4. Рыбкин П. Н. Десять лет с изобретателем радио. – М., Связьиздат, 1946. С. 48-49.
5. Фессенден Р. Беспроволочная телефония // Электрические колебания и волны: Сборник. Вып. 1. – СПБ, 1910. С. 65-116 6. Флеминг Д.А. Новые шаги в развитии телеграфирования с помощью электрических волн/ «Электрические колебания и волны». Сборник. Вып. 1. СПБ, 1910, с. 50-51
6. Энциклопедический словарь Гранат. Т. 24, изд. 13, М., 1914