ВКЛАД ПЕТЕРБУРГА В СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ

admin Статьи из газеты №24 (2013) 0 Comments

Наш город внес принципиально важный вклад в развитие многих областей, и в особенности, в открытие основных видов электро-магнитной связи и передачи информации: по металлическим проводникам (21 октября 1832 г.), по радио (7 мая 1895 г.) и по искусственным оптическим линиям передач, в том числе, и по волоконным световодам – оптическим волокнам (30 декабря 1957 г.). Об этом, в год 310-летия нашего города, мы хотели бы напомнить не только научно-технической, но всей общественности города.

Быстрая, в отличие от почтовой, связь, прежде всего, необходима правительству любого государства для оперативного управления им. С доисторических времен до середины XIX в. , для этой цели использовались световые сигналы (костры, факелы, хорошо видимые предметы), а с конца XVIII в. так называемые семафорные телеграфы с использованием для визуального приема сигналов оптических приборов. Так в XII в. до н.э. из Малой Азии в Грецию (550 км.) по цепочке последовательно зажигаемых костров (9 из них на вершинах гор, находящихся на островах) был передан сигнал о падении легендарной Трои. Во II в. до н.э. историк Полибий описал квадратную таблицу, разработанную греческими учеными Клеоксеном и Демокритом для передачи букв греческого алфавита с помощью факелов, указывающих номер строки и столбца таблицы.

Первые применяемые для постоянного использования конструкции т.н. семафорных телеграфов разработали К. Шапп (1792, Франция) и независимо от него И. П. Кулибин (1794, Россия). Согласно архивным данным, аппарат Кулибина мог передавать сигналы и ночью. Первая телеграфная линия, длиной 8,5 км. с одной промежуточной станцией была построена и успешно испытана К. Шаппом во Франции уже в 1794 г. Подобные линии стали строить и в других странах Европы. К 1852 г. только во Франции было сооружено около 5 тыс. км линий оптического телеграфа с 550 башнями для связи столицы с 28 крупными городами. В России в 1833-1834 гг. на основе телеграфа Шато (Франция) была построена правительственная линия «Зимний дворец-Стрельна, Ораниенбаум-Кронштадт», а в 1835-1838 гг. «Санкт-Петербург-Варшава» 1200 км., 149 башен. Ее обслуживало 1908 чел., работала до 1854 г. Надежность и средняя скорость передачи по таким линиям была очень малой, из-за особенностей открытой среды передачи, а сама передача – трудоемкой.

Реальная возможность построения более эффективных и потому более перспективных средств связи появилась лишь на основе творческого использования соответствующих достижений в области науки и техники, в частности, в области электричества. И такое достижение датского ученого Ж. К. Эрстеда (1777-1831 гг.), открывшего явление электромагнетизма (магнитное действие электрического тока) в 1820 г., для этой цели первый в мире использовал Павел Львович Шиллинг (1786-1837 гг.) – русский изобретатель и востоковед, Член-Корреспондент Петровской Академии Наук.

Он создал первый пригодный к использованию электромагнитный телеграфный аппарат («стрелочный телеграф») и осуществил с его помощью по металлическим проводникам первую успешную опытную передачу в доме номер 7 по Марсовому полю 9/21 октября 1832 г. (об этом свидетельствует мемориальная доска на этом доме с соответствующей надписью). Эту дату следует также считать датой открытия направления электрической связи. Прием электрического телеграфного сигнала на приемной стороне линии отмечался поворотом магнитных стрелок и регистрировался оператором, т.е. прием сигнала не был автоматическим. Демонстрация этого электромагнитного телеграфного аппарата в России и за рубежом побудило ученых и изобретателей разных стран к созданию более совершенных конструкций таких аппаратов. И самым совершенным, простым, компактным и удобным в работе (принятый сигнал в виде точек и тире автоматически записывался на бумажную ленту) оказался аппарат, созданный в 1837 г. американским художником и изобретателем С. Морзе. Его аппарат широко использовался во многих странах мира более полувека. Можно отметить, что если первая линия с аппаратом Морзе Вашингтон–Балтимор была проложена в 1843 г. (длина 60 км), то к 1866 г. в Америке уже было проложено около 80 тыс. км телеграфных линий. В Европе в 1865 г. насчитывалось уже 150 тыс. км линий электросвязи, из них 35400 км в России, во Франции 31600 км, в Англии 25700 км. В 1871 г. была открыта телеграфная линия Москва-Владивосток длиной около 12000 км. Имя С. Морзе было известно большинству людей планеты. Однако приоритет П. Л. Шиллинга в создании первого электромагнитного телеграфного аппарата и первого успешного осуществления передачи сигнала и тем самым открытия эры электрической связи никто не оспаривает и не оспаривал.

Второй (по времени появления) основной способ связи и передачи информации: беспроводной телеграф, т. е. радио и радиосвязь также в нашем городе открыл русский физик-электротехник, преподаватель офицерских минных классов в Кронштадте, потом профессор и директор СПб электротехнического института Александр Степанович Попов (1859-1905/6 гг.), о чем им впервые публично было доложено на заседании Русского физико-химического общества 7 мая 1895 г., и что было отмечено в протоколе и местной печати. А. С. Попов использовал при создании своего прибора экспериментальное доказательство существования электромагнитных волн, открытое немецким физиком Генрихом Герцем (1857-1904 гг.), вибратор Герца, в качестве передатчика сигнала, основанный на открытой Бранли чувствительности металлических опилок к воздействию электромагнитных волн – прибор когерер, использовался как детектор, а реле для подключения электрического звонка, который во время прихода электромагнитного сигнала молоточком бил по пробирке с опилками, встряхивая, восстанавливал их чувствительность к приходу нового электромагнитного телеграфного сигнала. Летом 1896 г. А. С. Попов подробно описал в статье не только конструкцию своего изобретения, но и результаты его исследования и использования в журнале указанного общества, которая стала известной не только в Европе, но за океаном.

А. С. Попов не брал патент на свое изобретение. Он, как и многие ученые, считал достаточным публикацию о своих исследованиях в научных журналах, делая их достоянием всего общества. Этим обстоятельством и воспользовался итальянский радиотехник, изобретатель и предприниматель Гульельмо Маркони (1874-1937 гг.), получив в 1897 г. в Англии патент на изобретение радиоприемника, принципиально тождественного приемнику, созданному Поповым в 1895 г., и в том же году организовал акционерное общество для его производства. Английское законодательство это позволяло, но во Франции, Германии, России и за океаном в выдаче патента ему было отказано, со ссылкой на изобретение А. С. Попова. Фактический приоритет изобретения А. С. Поповым радио Советское правительство доказательно провозгласило всему миру в дни 50-летия первого доклада о нем своим Постановлением от 3 мая 1945 г., которым оно день 7 мая установило ежегодным профессиональным праздником: День Радио – теперь день всех работников электросвязи. Ныне фактический приоритет А. С. Попова в открытии радио признан практически учеными всего мира. И его имя знакомо буквально каждому школьнику в нашей стране.

Третий вид связи и передачи информации – по искусственным оптическим линиям передачи (ОЛП), в т.ч. по волоконным световодам (оптическим волокнам), ставший основным после 1988 г. (В 1988 г. проложен первый трансатлантический волоконно-оптический коммуникационный кабель между Европой и Америкой, способный обрабатывать 40 000 телефонных звонков), предложили 30 декабря 1957 г., так же в Санкт-Петербурге (Ленинграде) и впервые в мире сотрудники НИИ Дальней связи (Ленинград, ул. Чапаева, д. 17) Олег Федорович Косминский (1924-2002 гг.) и Василий Николаевич Кузьмичев (1928 г.р.). В своем докладе Научно-Техническому Совету НИИ о результатах инициативной поисковой работы они впервые указали на огромные потенциальные информационные возможности оптического диапазона электромагнитных волн, на несколько порядков превышающие аналогичные возможности радиодиапазона, и предложили использовать их посредством создания оптических многоканальных (высокоскоростных) систем передачи (ОМСП) с искусственными линиями передачи, в т.ч. в виде волоконных световодов (ВС) (Тончайших (0,19 мм) двухслойных оптических волокон). Кстати, эти специалисты были сокурсниками по ЛЭИС им. проф. М. А. Бонч-Бруевича. В. Н. Кузьмичев еще на третьем курсе высказал идею многоканальной оптической связи на основе использования фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) в качестве приемника и электрооптического безинерционного модулятора света на передающем конце. Однако преподаватель курса Радиолиний и линий связи запретил обсуждать эту тему, поскольку «оптическая связь это инфракрасная техника, а она вся сов. секретна». Ранее подобные проблемы не рассматривались даже в научно-фантастической литературе, а созданные до 1957 г. устройства специальной оптической связи обеспечивали только передачу сигналов одного человеческого разговора в пределах прямой видимости.

В 1957-1962 гг. в институте были разработаны и проверены экспериментально основы построения ОМСП различного назначения (получено четыре пионерских авторских свидетельства). Здесь же в 1958 г. опробовано оптическое волокно как линия передачи сигналов – оптический лучевой волновод, защищен авторским свидетельством в 1963 г. Волоконный световод был самым привлекательным для ОМСП: малые габариты и защищенность от электропомех, а главное, огромная экономия металлов и др. материалов. Но потери сигнала в ВС того времени на 3-4 порядка (примерно 1000 дб/км.) превышали приемлемые для ОМСП. К сожалению, специалисты ГОИ им. С. И. Вавилова, уже зная причины этих потерь (образования примесей в процессе получения стекла), отрицали технологическую возможность их устранения. Поэтому первые экспериментальные лазерные ОМСП строились в СССР с использованием неон-гелиевых лазеров и линзового оптического лучевого волновода.

О возможности использования волоконных световодов (ВС) в качестве линии передачи в ОМСП в зарубежной печати впервые упомянуто в 1966 г. (через 7 лет), но уже с указанием на возможность уменьшения потерь в них до приемлемой величины путем устранения примесей в исходных стеклах (фирма STL, Англия) Као и Хокхем. Такую возможность реализовала фирма Corning Class (США), получив в 1970 г. отрезок ВС с потерями менее 20 дб/км. В том же 1970 г. советский академик Ж. И. Алферов со своими сотрудниками впервые создал полупроводниковый лазер с непрерывной генерацией, работающий при комнатной температуре (ранее работал лишь при температуре жидкого азота минус 77 градусов по Цельсию). Также под руководством академика Ж. И. Алферова были созданы быстродействующие и малошумящие фотоприемники ближней ИК (инфракрасной) области спектра для ОМСП.

Таким образом, в 1970 г. открылись технические возможности построения экономичных сетей связи и передачи информации на основе волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). Для сравнения: коаксиальный кабель между Москвой и Санкт-Петербургом емкостью 7500 телефонных каналов требует 940 тонн меди, 1000 тонн стали и 1800 тонн свинца. Волоконно-оптический кабель той же информационной емкости содержит всего 50 кг. стекла, причем уже после прокладки его емкость может быть многократно увеличена.

Необходимо отметить, что СССР в области создания первых образцов высокоскоростных ВОСП вплоть до конца 1991 г. занимал лидирующее положение, чем увлекал к этим работам другие страны. Так, на международную выставку в Москву «Связь-75», СССР (НИИ ДС с предприятиями соисполнителями) подготовил (под руководством О. И. Горбунова) и представил первые в мире образцы цифровых ВОСП. На 120 телефонных каналов (8.448 мбит) и на один телевизионный канал (114 мбит) Япония к этому времени могла подготовить образцы менее перспективной ВОСП – аналогово-импульсную с частотой следования 40 мгц. И в этом же 1975 г. она приняла национальную 10-летнюю программу развития ВОСП, которую успешно выполнила. В 1991 г. на международную выставку в Женеве «Телеком-91» СССР (НИИ ДС с 27 предприятиями-соисполнителями, обеспечившими создание необходимой компонентной базы) подготовил под руководством Ю. В. Светикова и представил действующий образец оконечного оборудования ВОСП на 10 Гигабит/с со спектральным уплотнением четырех оптических несущих. Аналогов этому оборудованию на этой выставке также не было.

В конце 1991 г. финансирование работ по ВОСП было фактически прекращено, не удалось даже завершить отчет и опубликовать статьи, отражающие достижения того времени. Так был положен конец планомерному и успешному развитию отечественной оптической дальней связи.

Однако, работы в мире по созданию высокоскоростных ВОСП успешно продолжаются. К настоящему времени подготовлены технические и производственные возможности создания ВОСП со скоростью передачи до 10 терабит/с (10 в 12 степени) т. е. при такой скорости в одну секунду можно передать видеосборник на 200 часов видео показа. По данным академика Е. М. Дианова (Москва, скорость экспериментальных ВОСП (по одному волокну) уже составляет 25 терабит в сек., а теоретический предел около 500 терабит в сек. К настоящему времени все континенты связаны подводными ВОСП, длина линий которых составляет 600 тыс. км., а суммарная длина ОВ в наземных ВОСП составляет 10 в 9 степени км. Ожидается, что к 2015 г. эта цифра удвоится. Во многих странах успешно решается программа «волокно — в каждый дом», скорость передачи 10 гигабит в сек. Человечество уверенно строит информационное общество, в котором любой его член может получить любую информацию в любом месте. К сожалению, Россия, несмотря на ее пионерский вклад в открытие этого направлении и высокий уровень академической науки, оказывается на обочине этого инновационного процесса из-за изменения государственной политики в области развития отечественной науки и техники.

В. Н. КУЗЬМИЧЕВ, Почетный работник промышленности средств связи СССР

Ю. В. СВЕТИКОВ, кандидат технических наук, доцент


 

Дорогие читатели, поддержите газету! Наша газета в Ваших руках, всё, что Вам нужно сделать, это нажать на кнопку Вконтакте, которая находится выше этой надписи. Вы можете сделать репосты любого числа наших статей. Помогите газете и мы будем писать еще больше, интереснее и активнее!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *