Заглянем

в будущее

 

 

(Радиоэлектроника сегодня и завтра)

 

 

 

Под общей редакцией

Члена-корреспондента Академии наук СССР

В. И. Сифорова

 

 

 

 

 

Государственное издательство

политической литературы

 

Москва

1957

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отзывы и пожелания читателей просим направлять по адресу: Москва, В-71, Б. Калужская, 15, Госполитиздат, редакция массово-политической литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоэлектроника - наука нашего будущего

 

«Шестая пятилетка будет пятилеткой широкого внедрения новой техники во все отрасли народного хозяйства».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Мы живем в эпоху величайшего прогресса науки и техники. На глазах одного человеческого поколения сбылось то, что в течение многих столетий было лишь прекрасной мечтой. Человек поднялся в воздух, овладел неисчерпаемой энергией, скрытой в недрах атома. Не сегодня-завтра мы с вами станем свидетелями первого межпланетного полета.

К числу замечательных достижений человеческого гения относится и радио.

Радио... Как близко и привычно оно каждому из нас!

Владимир Ильич Ленин называл радио газетой без бумаги и «без расстояний», считал его делом гигантски важным, мечтал о том времени, когда с помощью радиотелефона вся Россия будет слышать газету, читаемую в Москве.

И такое время наступило. Осуществилась пророческая мечта великого Ленина. Радио прочно вошло в нашу жизнь. С его помощью мы узнаем о всех событиях в Советской стране и за ее рубежами. Оно связывает самые отдаленные уголки нашей Родины с Москвой.

Миллионы людей во всем мире слушают передачи московских радиостанций. Ведь советское радио служит делу мира и дружбы между народами, непрестанно пропагандирует великие идеи ленинизма.

Но не только в этом огромная роль радио. Рожденное вначале как средство беспроволочной связи, оно превратилось впоследствии в новую, неисчерпаемую область науки, получившую название радиоэлектроники.

Радиоэлектроника - поистине «универсальная» наука, своим бурным развитием она способствует быстрому прогрессу других отраслей науки и техники.

С помощью радиоэлектроники управляют самолетами и кораблями, автоматическими заводами и электростанциями, «видят» в тумане и в полной темноте, решают сложные математические уравнения, изучают звезды; радиоэлектронные приборы применяются в авиации, мореплавании, метеорологии, медицине, металлургии и во многих других областях народного хозяйства.

Более того, благодаря радиоэлектронике появились новые самостоятельные области науки. К их числу относится, например, атомная энергетика. По словам виднейшего советского радиоспециалиста академика А. И. Берга, «использование атомной энергии стало возможным в значительной мере благодаря применению радиоэлектронных методов в физике».

С радиоэлектроникой тесно связана также новая наука - кибернетика, развитие которой позволит полностью автоматизировать большую часть того, что делается сейчас руками человека.

Во всех странах мира развитию радиоэлектроники уделяют исключительное внимание. Например, в США радиоэлектронная промышленность занимает третье место, уступая лишь сталелитейной и авиационной промышленности.

Радиоэлектроника - мощное орудие научного прогресса. Пренебречь этим орудием - значит безнадежно отстать. Вот почему каждый советский человек, на каком бы участке коммунистического строительства он ни работал, проявляет большой интерес к радиоэлектронике - науке нашего будущего. Недаром партия придает важнейшее значение развитию радиоэлектроники, ее глубокому внедрению во все отрасли народного хозяйства.

«Всемерно развивать радиотехническую и приборостроительную промышленность...» - говорится в директивах XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы.

И когда перелистываешь этот замечательный документ, то на каждой его странице видишь, какие блестящие перспективы и какие почетные задачи стоят перед радиоэлектроникой завтрашнего дня.

Познакомимся же с новейшими достижениями в области радио и попробуем заглянуть в его ближайшее будущее. Но прежде нам придется ответить на вопрос, который, безусловно, возникнет у многих читателей: «А что же все-таки представляет собой радиоэлектроника, на чем она основана, каковы ее главные «секреты»?».

 

Что такое радиоэлектроника

 

Слово «радиоэлектроника» возникло как сумма двух слагаемых. Первое из них - «радио», второе - «электроника». Коснемся истории каждого из этих слов, а также их «содружества». В конце девятнадцатого века, когда электротехника достигла уже довольно высокого уровня, ученые начали все чаще задумываться: а нельзя ли осуществить телеграфную связь без проводов? Многие выдающиеся физики того времени пытались решить эту задачу - и отступали. Дело в том, что они шли неверной дорогой, и все их опыты были обречены на неудачу.

Иной, правильный путь избрал выдающийся русский ученый-физик Александр Степанович Попов, открывший радио. Он решил применить для беспроволочной связи быстрые электрические колебания, или электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (около 300 тысяч километров в секунду). Существование таких волн теоретически предсказал английский ученый Максвелл, а немецкий физик Герц обнаружил их опытным путем.

7 мая 1895 года А. С. Попов сделал доклад о своем открытии, а 24 марта 1896 года продемонстрировал первую беспроволочную телеграфную передачу. Изобретение А. С. Попова впоследствии получило название «радио» (это слово по-русски означает излучение). Но первые радиоприемники были еще очень несовершенны. Одним из их недостатков оказалась низкая чувствительность к электромагнитным волнам. Ведь энергия радиоволн, распространяющихся в пространстве, невелика и с расстоянием становится все меньше. А приемник Попова «откликался» лишь на сравнительно сильные сигналы. Поэтому его «дальнобойность» была мала.

Как же быть? Как добиться существенного роста «дальнобойности»? Первое время ученые не могли ответить на этот вопрос. Казалось, радиотехника, едва родившись, очутилась в тупике.

Но наука не знает тупиков. На помощь пришла «волшебная» лампа, совершившая в области радио подлинный переворот.

Речь идет о радиолампе, или, как ее называют иначе, об электронной лампе. Что же представляет собой этот замечательный прибор, как он устроен и как работает?

В конце прошлого века ученые, занимавшиеся усовершенствованием осветительной лампочки, столкнулись с любопытным явлением. Был проделан такой опыт. Внутрь лампового баллона поместили небольшую металлическую пластинку. Между пластинкой и нитью лампы включили электрическую батарею и чувствительный гальванометр - прибор для обнаружения тока. Как и следовало ожидать, стрелка гальванометра осталась неподвижной. Ведь электрический ток течет только по замкнутым цепям, а между пластинкой и нитью лампы имелся разрыв, «пропасть», непреодолимая для тока.

Но вот лампу включили, и нить раскалилась. Здесь-то и произошло невероятное. Стрелка гальванометра поползла вправо. Значит, в разомкнутой цепи начал течь ток! Он «перепрыгивал» пространство между пластинкой и раскаленной нитью, словно бегун - небольшую канавку. Ток появлялся только тогда, когда к пластинке присоединяли положительный полюс батареи, а к нити - отрицательный. Достаточно было поменять полюсы местами, как ток тотчас прекращался.

Почему ток течет через безвоздушное пространство между нитью и пластинкой? Отчего он появляется лишь в том случае, если «плюс» батареи подключен к пластинке, а «минус» к нити?

Электротехника того времени оказалась не в состоянии объяснить это странное явление. Но вскоре «головоломку» удалось решить.

Дело в том, что нить лампы делается из металла. А металлы отличаются тем, что в них много свободных, не связанных с атомами электронов - мельчайших электрически заряженных частиц. Эти «бездомные» электроны блуждают между атомами металла. По мере нагрева нити скорость их движения возрастает. Наконец, они начинают «выпрыгивать» наружу. Когда нить раскалена, вокруг нее образуется облачко электронов. Обычно они «висят между небом и землей». Но как только пластинка приобретает положительный заряд, электроны дружно устремляются к ней. А ведь поток электронов, движущихся в одном направлении, и есть электрический ток.

Что же заставляет электроны стремглав нестись к положительно заряженной пластинке?

Из теории электричества известно, что электрические заряды различных знаков притягиваются, а одинаковых - отталкиваются. Электроны всегда заряжены отрицательно. Поэтому их и притягивает пластинка, соединенная с положительным полюсом батареи. Пластинка же, подключенная к отрицательному полюсу, напротив, отталкивает электроны. Ясно, что в этом случае никакого тока не возникает. Ток отсутствует и тогда, когда лампа не горит, потому что холодная нить не испускает электронов.

Металлическую пластинку (положительный электрод) назвали анодом лампы, а ламповую нить (отрицательный электрод) - катодом.

Простейшая радиолампа, в которой имеется всего лишь два электрода - катод и анод, - получила название диода.

С помощью двухэлектродной лампы можно выпрямлять колеблющийся, или как говорят обычно, переменный, ток. Диод превращает его в постоянный, то есть текущий в одну сторону. Действительно, если подключить такую лампу к осветительной сети, ток будет течь только в одном направлении короткими толчками - импульсами - в те моменты, когда на анод поступает положительный заряд. Когда же анод заряжен отрицательно, лампа вообще не пропускает тока; она, как говорят, «заперта».

Вскоре электронная лампа была усовершенствована. Между анодом и катодом ввели дополнительный электрод, сделанный в виде металлической решетки или проволочной спирали, - так называемую сетку. Получилась трехэлектродная лампа - триод¹ (¹ названия ламп - диод, триод и другие происходят от древнегреческих числительных 2, 3 и т.д. по числу электродов).

Она обладает поистине «волшебными» свойствами. С ее помощью можно во много раз усиливать электрические колебания. Вот почему такую радиолампу называют усилительной.

Какова же роль сетки в усилительной лампе?

Сетка управляет потоком электронов, несущихся сквозь нее к аноду. Поэтому сетку называют иногда управляющим электродом.

Если управляющая сетка заряжена положительно, она ускоряет движение электронов, помогает им оторваться от катода и достичь анода лампы. Если же на сетке имеется отрицательный заряд, то этот заряд, отталкивая электроны, мешает им «пробиться» к аноду.

Сетка расположена очень близко от катода, гораздо ближе, чем анод. Поэтому она значительно сильнее влияет на движение электронов. Если отрицательный заряд на сетке достаточно велик, лампа «запирается» - перестает пропускать ток, - даже когда анод заряжен положительно. Но вот «минус» на сетке стал чуть меньше - через лампу начинает течь слабый анодный ток (поток электронов, проходящий через анод лампы). Отрицательный заряд продолжает уменьшаться - анодный ток растет и растет. Ничтожные изменения сеточного заряда приводят к резким изменениям силы анодного тока.

А что если величина заряда на управляющей сетке колеблется? В этом случае колеблется и сила анодного тока. И подобно тому, как огромный экран кинематографа в точности воспроизводит миниатюрное изображение, запечатленное на кинопленке, мощные колебания анодного тока «копируют» слабые колебания сеточного заряда.

Применение усилительных ламп резко увеличило «дальнобойность» радиоприемников: ведь слабые электрические колебания, воспринятые антенной приемника, можно было теперь во много раз усилить! Нужно ли говорить, какой колоссальный толчок получила радиотехника.

Электронная лампа нашла и еще много применений. Если раньше при записи на граммофонную пластинку певцам приходилось изо всех сил кричать в огромный рупор, то ныне им не приходится надрывать голос: к их услугам чувствительные микрофоны с ламповыми усилителями.

Электронные устройства постепенно взяли верх над многими механизмами. Появились электронные счетчики, манометры, различные автоматические приборы.

Так возникла электроника - наука, занимающаяся разнообразными применениями электронных ламп.

Радиотехника и электроника дополняли друг друга, способствовали взаимному прогрессу. Развитие радиосвязи, телевидения, радиолокации требовало непрерывного совершенствования усилительных ламп, создания принципиально новых электронных приборов.

В наши дни радиотехника и электроника настолько тесно переплетаются, что подчас трудно даже сказать, где кончается одна и начинается другая. «Содружество» их дало поистине замечательные результаты. Еще большие успехи оно даст в будущем. Вот почему следует рассматривать их вместе, как одну науку - радиоэлектронику.

О некоторых новейших достижениях и перспективах развития этой науки и рассказывается ниже.

 

Ядерная «артиллерия»

 

«Значительно расширить в шестой пятилетке применение атомной энергии в мирных целях построить в течение 1956-1960 годов атомные электростанции общей мощностью 2-2,5 миллиона киловатт... Развернуть работы по созданию атомных силовых установок для транспортных целей. Построить ледокол с атомным двигателем».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Мы вступаем в эру атомной энергии. На наших глазах ученые овладели могучей, неиссякаемой силой, которую природа до сих пор держала «под замком». Эта сила заключена в ядре атома.

В самом ближайшем будущем атомная энергия неузнаваемо преобразит промышленность и транспорт, сделает жизнь человека богаче и краше.

Будущее начинается уже сегодня. Перестала быть новинкой первая электростанция, работающая на атомном «топливе». Строятся новые, более мощные электростанции, проектируются атомные корабли...

Как же удалось ученым одержать грандиозную победу над природой, каким ключом открыли они «замок», под которым хранилась энергия атома?

Этот ключ - радиоэлектроника.

Вспомним строение атома. В атоме любого вещества есть положительно заряженное ядро. Вокруг него вращаются отрицательно заряженные электроны.

Атомные ядра, как и сами атомы, имеют сложное строение. Ядро состоит из мельчайших частиц - протонов и нейтронов. Протон заряжен положительно, у нейтрона вовсе нет заряда. Частицы, входящие в состав ядра, удерживаются особыми силами притяжения, которые во много раз больше, чем силы электрического отталкивания, действующие между протонами и стремящиеся разобщить их. В ядре «спрессована» почти вся масса атома, поэтому оно обладает колоссальной прочностью.

Расщепить атомное ядро на части - осуществить так называемую ядерную реакцию - чрезвычайно трудно. Для того чтобы удалить из ядра протон, либо нейтрон, нужно побороть колоссальные силы ядерного притяжения. Неудивительно, что только в двадцатом веке ученые научились воздействовать на атомные ядра, изменять их состав, выделять гигантские количества скрытой в них энергии. Как же удалось это сделать?

Во время войны на пути нашей наступающей армии встречались мощные железобетонные укрепления противника. Казалось, никакая сила не в состоянии их разрушить. Но вступала в бой тяжелая артиллерия, и от вражеского дота не оставалось камня на камне.

Чтобы расщепить атомное ядро, тоже необходима могучая «артиллерия», нужны свои «бронебойные» снаряды. Ясно, что они не должны быть больше обстреливаемых ядер, иначе получится стрельба «из пушек по воробьям». Ученые решили использовать в качестве таких снарядов сами ядра, а также частицы, входящие в их состав, - протоны и нейтроны.

Но, для того чтобы эти крошечные снаряды смогли «разбомбить» атомное ядро, им надо придать колоссальную скорость. Как это сделать?

Прежде всего был найден природный источник ядерных снарядов. Известно, что радий, распадаясь, непрерывно выбрасывает в окружающее пространство ядра гелия, которые несутся со скоростью 20 тысяч километров в секунду. Еще в 1919 году английский ученый Резерфорд использовал эти снаряды для бомбардировки и расщепления ядер азота.

Но радий чрезвычайно дорог. Кроме того, испускаемые им частицы не обладают достаточной энергией для разрушения ядер многих химических элементов.

Роль ядерных пушек, выбрасывающих частицы-снаряды с нужной скоростью, сыграли сложные радиоэлектронные устройства - ускорители заряженных частиц.

По принципу действия ускоритель напоминает радиолампу. Электроны, испускаемые раскаленным катодом, приобретают большую скорость благодаря положительно заряженному аноду, который их притягивает. Энергия электронов в радиолампе измеряется в условных единицах - электронвольтах. Если, например, напряжение на аноде лампы равно 100 вольтам, то каждый электрон приобретает энергию порядка 100 электронвольт. В телевизионной трубке анодное напряжение исчисляется тысячами вольт. Соответственно возрастает и энергия электронов. Наконец, в рентгеновских трубках, где напряжение еще выше, энергия ускоренных частиц достигает сотен тысяч электронвольт.

Для расщепления атомного ядра необходимы миллионы электронвольт.

А нельзя ли достичь этой величины, непрерывно повышая напряжение на электроде ускорителя? Вначале так и пытались сделать. Не тут-то было! В какой-то момент между электродами проскакивала настоящая молния - мощная электрическая искра. Значит, повышать напряжение можно лишь до известного предела.

Тогда ученые пошли на хитрость. Вместо пары электродов - катода и анода - они взяли целый ряд металлических цилиндриков и расположили их в одну линию на определенных расстояниях друг от друга. К этим цилиндрикам-электродам подвели электрическое напряжение, только не постоянное, как раньше, а переменное. Частоту электрических колебаний строго согласовали с размерами цилиндриков и расстояниями между ними. При таком устройстве каждый цилиндрик как бы подталкивает пролетающую сквозь него частицу. Толчки следуют друг за другом с частотой переменного напряжения, подведенного к электродам. А поскольку электрические колебания согласованы с движением частицы, то и эти толчки происходят не как попало, а в такт, то есть в одном направлении.

Всякий из нас знает, что даже ребенок может раскачать тяжелые качели, если будет толкать их в такт колебаниям. Вот и здесь сравнительно малое напряжение способно придать частице колоссальную энергию - десятки миллионов электронвольт.

Ускорители, построенные по такому принципу, называют линейными (ускоряющие электроды расположены здесь вдоль прямой линии). Их недостаток - чрезмерно большие размеры. Например, линейный ускоритель, сообщающий протонам энергию, равную 32 миллионам электронвольт, имеет длину около 20 метров.

Стремясь избавиться от этого недостатка, ученые создали новый вид ускорителей - циклотрон.

В циклотроне движение ускоряемых частиц происходит по спирали. Здесь имеется всего лишь два ускоряющих электрода, но каждая частица проходит их несколько сотен раз.

Какая же сила заставляет частицы в циклотроне двигаться по спирали? Их держит «на привязи» мощный электромагнит, подобно тому как Луна удерживается притяжением Земли. Если бы скорость частицы была неизменна, частица двигалась бы по круговой траектории. Но следует принять во внимание ускоряющее переменное напряжение, поданное на электроды. Оно заставляет частицу двигаться все быстрее. При этом центробежная сила растет, электромагниту становится все труднее удерживать частицу, и она постепенно удаляется от центра вращения, двигаясь уже не по кругу, а по спирали. Достигнув определенной скорости, частица, словно камень из пращи, устремляется наружу, проходит через отверстие, затянутое тонкой металлической фольгой, и поражает «цель».

Линейные ускорители и циклотроны способны придать протонам энергию в несколько десятков миллионов электронвольт. Этого достаточно, чтобы разрушить ядра многих химических элементов. Но наиболее массивные ядра требуют еще более «крупнокалиберной» артиллерии.

Чем же ограничивается разрушительная сила циклотрона?

Ученые установили, что масса частицы, движущейся со скоростью, близкой к скорости света (приблизительно 300 тысяч километров в секунду), возрастает. Это явление нарушает согласованность в работе циклотрона. Переменное напряжение не только перестает «подталкивать» частицы, а, напротив, начинает тормозить их. Дальнейший рост скорости становится невозможным.

В 1944 году советский физик В. И. Векслер нашел способ компенсировать увеличение массы частиц, движущихся с «околосветовой» скоростью. Такое же открытие год спустя сделал американский физик Е. М. Мак-Миллан.

Как оказалось, достичь компенсации можно двумя путями: постепенно изменяя либо частоту переменного напряжения, либо силу электромагнита (можно одновременно менять и то и другое).

Вскоре был создан новый ускоритель, получивший название синхроциклотрона, или фазотрона. В нем сила электромагнита остается все время неизменной, а частота ускоряющего переменного напряжения изменяется в зависимости от скорости, которую достигла частица.

Крупнейший синхроциклотрон мира построен в Советском Союзе Институтом ядерных проблем Академии наук. В этом ускорителе протоны достигают скорости 240 тысяч километров в секунду и приобретают энергию 680 миллионов электронвольт.

Синхроциклотрон Академии наук - колоссальное сооружение, занимающее несколько этажей большого здания. Управление всеми агрегатами ускорителя осуществляется с одного пульта, находящегося в другом корпусе. Между ускорителем и пультом проложено более двухсот километров проводов.

В том же корпусе, что и пульт, помещается электростанция, питающая постоянным током электромагнит синхроциклотрона. Электромагнит весит семь тысяч тонн; диаметр его полюсов - 6 метров. Между полюсами расположена вакуумная камера, внутри которой и происходит ускорение движения частиц. Два мощных насоса откачивают из камеры воздух до давления в миллиардные доли атмосферы. В состав синхроциклотрона входит генератор, мощности которого позавидует иная радиовещательная станция.

Синхроциклотрон отгорожен защитной стеной из бетона, задерживающей радиоактивные излучения. В этой стене проделаны узкие амбразуры, сквозь которые ускоренные частицы тонким пучком выходят наружу, где воздействуют на различные приборы - счетчики, фотографические камеры и т.д. - или на химические элементы, ядра которых необходимо расщепить.

Был проделан, например, следующий опыт. Тонкую пластинку чистой меди бомбардировали протонами, а затем растворили в азотной кислоте. Химический анализ обнаружил в растворе помимо меди цинк, хром, железо, натрий, марганец. Эти элементы возникли в результате расщепления атомных ядер меди.

Синхроциклотрон позволил ученым получить ряд новых радиоактивных изотопов («меченых» атомов), применяемых в металлургии, сельском хозяйстве, медицине и т.п. С его помощью был накоплен богатый экспериментальный материал, обогативший современную ядерную физику.

Но и синхроциклотрон - не вершина ядерной артиллерии. Уже созданы так называемые синхрофазотроны, в которых изменяется не только частота переменного напряжения, но и величина магнитного поля. Это дало возможность получить частицы с энергией, исчисляемой миллиардами электронвольт.

В США построен синхрофазотрон, ускоряющий протоны до энергии свыше 6 миллиардов электронвольт. В нашей стране заканчивается монтаж синхрофазотрона, обеспечивающего получение потока протонов с энергией в 10 миллиардов электронвольт. Электромагнит такого ускорителя весит 36 тысяч тонн. Путь, проходимый протонами в этом синхрофазотроне, составит 900 тысяч километров, что в два с лишним раза больше расстояния между Землей и Луной. Каждая частица в процессе ускорения совершит 4,5 миллиона оборотов, затратив всего 3,3 секунды. Новый ускоритель, бесспорно, обогатит ядерную физику многими замечательными открытиями.

«В настоящее время ясно, - пишет член-корреспондент Академии наук СССР В. И Векслер, - что дальнейшие успехи науки, касающиеся природы ядерных сил, целиком зависят от уровня развития техники ускорителей и идей, вложенных в конструкцию этой мощнейшей ядерной артиллерии.

В этой области несомненно в ближайшее время появятся новые средства, которые позволят еще полнее и более экономично решать интереснейшие задачи современной физики и еще глубже проникнуть в природу материи».

Такова роль радиоэлектроники в дальнейшем прогрессе ядерной физики и атомной энергетики.

Атомная энергия в нашей стране, в руках советских людей является мощным оружием в борьбе за построение коммунистического общества.

 

Дело государственной важности

 

«Обеспечить разработку новых средств автоматики основанных на использовании последних достижений физики, электроники и радиотехники»

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Еще в глубокой древности человек сознавал слабость своей мускульной силы, пытался заменить ее чем-то гораздо более мощным. Наши предки стремились воспользоваться, где только можно, энергией воды и ветра: строили водяные колеса, ветряные мельницы. В дальнейшем люди научились использовать энергию пара и электричества. Ручной труд стал все более заменяться машинным. Так, на земляных работах лопату сменил экскаватор; кузнецы получили паровой молот, шахтеры - угольный комбайн.

Такую замену человеческого труда работой различных машин называют механизацией. При этом человек продолжает принимать самое активное участие в производственном процессе: управляет работой машины, устанавливает нужный режим, непрерывно наблюдает за выполнением технологических операций.

Взять, например, токарный станок. Рабочий закрепляет заготовку, подводит резец, регулирует подачу. Вот, наконец, деталь обработана. Теперь ее нужно вынуть, вставить следующую заготовку и т.п.

Ясно, что механизация еще не освобождает человека от многих довольно трудных обязанностей. Управление сложным механизмом требует высокой квалификации. Одно неверное движение - и неизбежен брак.

Более высокая ступень в развитии техники - автоматизация производства. Здесь уже большая часть функций рабочего переходит к автоматически действующей машине. Автоматы «самостоятельно» обрабатывают изделие; обеспечивают смену заготовок, определенную последовательность операций; поддерживают нужную температуру или, скажем, силу электрического тока; в случае неисправности приостанавливают производственный процесс и подают аварийный сигнал.

Человек уже не принимает непосредственного участия в работе автоматических машин, он только налаживает их и время от времени проверяет.

Внедрение автоматизации в народное хозяйство нашей страны - дело громадной государственной важности. Автоматизация производства резко облегчает труд человека, приводит к огромной экономии сырья и денег, увеличению выпуска продукции.

Большое значение приобретает и телемеханизация производственных процессов. Этот широко распространенный термин нельзя признать удачным. Слово «телемеханизация» означает: механизация на расстоянии. На самом же деле под телемеханизацией понимают управление производственными процессами или их контроль на расстоянии.

На многих производствах управление операциями централизовано, осуществляется из одного места. Таково управление стрелками и сигналами светофоров на современных железных дорогах. Но это еще не всегда можно назвать телемеханизацией.

Вот мы повернули выключатель, и лампочка, находящаяся на некотором расстоянии от нас, загорелась. Такое «управление на расстоянии» еще не есть телемеханизация. Отличительная особенность телемеханических устройств заключается в том, что их действие в значительной мере автоматизировано.

Возьмем автоматический телефон. Вы сами набираете номер, но дальше происходит автоматическое включение именно той линии, которая соответствует набранному номеру. Автоматический телефон - пример телемеханического устройства.

Как видим, автоматика и телемеханика тесно связаны.

Автоматизация и телемеханизация производства - ключ к созданию изобилия промышленных товаров в нашей стране, основа технического прогресса в народном хозяйстве СССР.

В Советском Союзе автоматизирована и телемеханизирована значительная часть электростанций, нефтеперерабатывающих заводов, доменных и мартеновских печей.

В нашей стране действует целый ряд автоматических заводов по производству бетона. Один из них обслуживается всего лишь 25 рабочими, тогда как при обычном производстве такой мощности требуется более 1000 рабочих.

Автоматизация и телемеханизация дают большой экономический эффект. Применение автоматических и полуавтоматических линий в машиностроении, например, повышает производительность труда в 3-10 раз. Автоматизация производственных процессов приводит к огромной экономии сырья и денег, увеличению выпуска продукции. Расходы, связанные с ее введением, окупаются в короткий срок.

Шестым пятилетним планом развития народного хозяйства СССР предусмотрен дальнейший бурный рост автоматизации и телемеханизации производства. В новой пятилетке будет внедряться комплексная автоматизация, то есть переход от автоматических станков и поточных линий к полностью автоматизированным предприятиям. В недалеком будущем основной формой промышленного производства станут заводы-автоматы - «заводы на замке», выпускающие продукцию без непосредственного участия человека.

Над решением этой задачи трудится коллектив Института автоматики и телемеханики Академии наук СССР. В октябре 1956 года происходила сессия Академии наук, посвященная проблемам автоматизации производства. На сессии было заслушано около 70 докладов и сообщений.

Участники сессии уделили много внимания радиоэлектронике. Ведь современные автоматические устройства в значительной степени основаны на радиоэлектронных принципах. Без радиоэлектроники невозможно решить проблему комплексной автоматизации.

Радио позволяет неизмеримо усовершенствовать автоматические устройства, сделать их более надежными, более точными. На смену громоздким, медлительным механизмам приходят компактные, быстродействующие электронные приборы.

Вот характерный пример. Положим, нам нужно как можно точнее поддерживать определенную температуру в электропечи. Воспользуемся сначала простейшим автоматическим устройством - биметаллическим регулятором температуры. Его основная деталь - пластинка, склепанная из двух металлических полосок. Полоски сделаны из разных металлов и при нагреве расширяются неодинаково. В результате при нагревании пластинка коробится.

Биметаллическая пластинка - один из контактов автоматического выключателя электрического тока. Этот автомат включается в электрическую сеть последовательно с нагревательной обмоткой печи. При обычной комнатной температуре контакты замкнуты. Через обмотку течет ток, температура в печи повышается, и биметаллическая пластинка начинает понемногу коробиться. Но вот печь нагрелась до определенной температуры. Раз! Контакты разомкнулись, ток в цепи прекратился, и печь стала остывать. При этом пластинка, естественно; постепенно выпрямляется. В какой-то момент она снова замыкает цепь, и опять начинается нагрев. Так и работает этот простейший терморегулятор. Биметаллическая пластинка в зависимости от температуры то изгибается, то распрямляется, поочередно включая и выключая печь.

Но у биметаллического терморегулятора есть очень существенный недостаток: он не обеспечивает хорошего постоянства температуры. Биметаллическая пластинка «не успевает» следить за нагревом или охлаждением, контакты замыкаются и размыкаются не при одной и той же температуре: разница достигает 1-2 градусов.

Иное дело терморегулятор, работающий на радиоэлектронном принципе. Он состоит из датчика, лампового усилителя и реле.

Датчик - это чувствительный элемент, реагирующий на изменение температуры (его устройство может быть различным). С датчика на вход усилителя поступает какой-то электрический заряд. При изменении температуры меняется и величина заряда. Пусть температура изменилась на ничтожно малую величину. Столь же незначительно изменился и электрический заряд. Но ведь у нас есть усилитель! С помощью электронных ламп ничтожное изменение заряда можно усилить в миллионы раз.

На выходе усилителя имеется реле - электромагнит, включающий и выключающий обмотку печи. Малейшее изменение заряда на датчике заставляет реле «срабатывать» - замыкать или размыкать электрическую цепь. Поэтому чувствительность такого терморегулятора к изменению температуры чрезвычайно высока. Он позволяет поддерживать нужную температуру с точностью до нескольких тысячных и даже десятитысячных долей градуса.

Электронные приборы дают возможность измерять промежутки времени порядка стомиллионных долей секунды, обнаруживать смещения в один ангстрем, то есть в стомиллионную долю сантиметра.

Электронные автоматы находят все большее применение в промышленности. Они контролируют ход производственных процессов на текстильных, бумажных и обувных фабриках, помогают добывать уголь, плавить чугун и сталь.

Состав стали, температурный режим печей до недавнего времени определялись «на глазок». Это нередко приводило к браку и потерям металла. Теперь созданы специальные электронные приборы, которые не только регулируют температуру вдуваемого в печь воздуха, но и наносят на бумагу своеобразные «линии плавки». По ним можно судить, как работала печь, правильно ли подавались руда и кокс, не было ли отклонений в соблюдении теплового режима плавки.

Такие приборы намного повышают производительность доменных и мартеновских печей, уменьшают расход топлива и, что самое главное, намного улучшают качество металла.

Многие слышали про «электрический глаз» - фотоэлемент. У этого небольшого приборчика есть интересная особенность: на свету он проводит электрический ток хорошо, а в темноте гораздо хуже. Это свойство фотоэлемента используется во многих автоматических устройствах. Одни из них автоматически выключают станок, когда рабочий неосторожно подставит руку под инструмент. Другие «считают» детали, сходящие с конвейера.

Фотоэлектронные устройства применяются, например, в мощных прокатных станах - слябингах, превращающих раскаленный металл в тонкие стальные листы. Если толщина стальной ленты окажется больше или меньше, чем это требуется, автомат тотчас изменит расстояние между валками стана. Дефект будет немедленно устранен.

Большой размах приобрела автоматизация на электростанциях и энергосистемах. Применение автоматики и телемеханики облегчает управление сложными агрегатами электростанций, повышает экономичность и бесперебойность работы.

Еще в пятой пятилетке все крупные гидроэлектростанции были у нас автоматизированы. Управление работой гидрогенераторов осуществляется с одного пульта, который иногда расположен на значительном расстоянии.

Вот, например, Перервинская и Карамышевская ГЭС, расположенные неподалеку от Москвы. Это «электростанции на замке». Они полностью автоматизированы. Автоматические устройства следят за режимом работы ГЭС, включают и выключают различные агрегаты. В случае какой-либо неполадки они немедленно дают знать на центральный пункт, а сами тем временем заменяют неисправный агрегат запасным.

Инженеры, обслуживающие ГЭС, дежурят, не выходя из дома. У них на квартирах установлены небольшие щитки со звонком и сигнальной лампочкой, так что дежурный инженер всегда знает, все ли в порядке. Время от времени он подходит к обычному телефонному аппарату, набирает номер и получает подробный доклад о работе станции. «Докладывает» об этом автомат, работающий по принципу «говорящих часов». В нем есть особое электронное устройство, воспроизводящее запись, сделанную на магнитной ленте. На ленте имеется ряд записей, характеризующих основные показатели работы ГЭС. В зависимости от «обстановки» автомат включает ту или иную запись, и дежурный инженер узнает все, что его интересует.

Многочисленными автоматическими приборами оборудованы также Куйбышевская, Каховская и другие мощные гидроэлектростанции, построенные в пятой пятилетке.

Автоматика применяется и на других гидротехнических сооружениях - шлюзах и насосных станциях. Автоматы включают и выключают аппаратуру станций, наблюдают за температурой подшипников. Общее «руководство» всеми насосными станциями осуществляется телемеханически с одного диспетчерского пункта.

А теперь познакомимся с радиоэлектронной автоматикой, применяемой на железнодорожном транспорте. Вот как работает «автостоп», останавливающий поезд, если машинист почему-либо не видит красного огня на светофоре.

Перед светофором устанавливается так называемый путевой индуктор. По сути дела это маленький радиопередатчик, начинающий работать, когда на светофоре загорается красный свет. На локомотиве тоже есть индуктор, играющий роль радиоприемника. Локомотивный индуктор проходит на небольшом расстоянии от путевого. В результате их взаимодействия «срабатывает» специальное автоматическое устройство, и на локомотиве раздается протяжный свисток. Если машинист и тут не нажмет на тормоз, то через несколько секунд тормозная система включится автоматически, и поезд остановится.

Такой «автостоп» отличается высокой эффективностью и надежностью в работе. Неудивительно, что он получил широкое распространение на железных дорогах. Автоматическая сигнализация обеспечивает полную безопасность движения поездов, помогает предотвращать аварии.

Важную роль играет и телемеханизированный диспетчерский контроль. Перед диспетчером находится схема железнодорожного участка. Разноцветные лампочки на схеме позволяют видеть сигналы светофоров на перегонах и станциях, следить за продвижением поездов.

Таков краткий обзор некоторых применений радиоэлектронной автоматики. Но мы не коснулись, пожалуй, самого важного - быстродействующих электронных машин, осуществляющих управление целыми цехами и заводами. Именно об этом говорил на сессии Академии наук СССР директор Института автоматики и телемеханики, член-корреспондент Академии наук СССР В. А. Трапезников:

«...Уже сейчас мы имеем возможность автоматизировать не только отдельные процессы и машины, но даже цехи и заводы. При этом автоматизированные машины сохраняют режим работы, выбранный человеком. В скором же времени они смогут и сами выбирать наилучший режим, приспосабливаться к изменяющимся условиям.

Больше того: они смогут накапливать опыт, не повторять, допущенных ошибок и, анализируя собственные неудачи, постепенно улучшать свою работу».

Об электронных машинах, занимающихся «умственным» трудом, мы расскажем в следующем разделе.

 

Электронные машины

 

«Усилить работы по конструированию и производству автоматических быстродействующих вычислительных машин для решения сложных математических задач и счетно-математических машин для автоматизации управления производственными процессами».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на. 1956-1960 годы

 

Могут ли машины решать сложнейшие математические уравнения, переводить с одного языка на другой, играть в шахматы, управлять работой целых заводов?

Того, кто задал бы этот вопрос лет пятнадцать назад, пожалуй, сочли бы за сумасшедшего. Не всякий человек решит дифференциальное уравнение - ведь высшую математику изучают в вузах. А уж машине такая задача и вовсе не под силу!

Так ответил бы человек недавнего прошлого. А сейчас уже существуют машины «с высшим образованием», которые отлично «разбираются» в математике, «владеют» иностранными языками, «умеют» играть в шахматы. Они появились совсем недавно и совершенствуются с поразительной быстротой.

Прежде других была создана электронная вычислительная машина. Это выдающееся достижение современной радиоэлектроники. Одна из подобных машин содержит 8 тысяч радиоламп, потребляет 650 киловатт электроэнергии. Размещена она в здании площадью около 600 квадратных метров, общая длина проводов составляет 113 километров. На охлаждение машины расходуется 830 кубометров воздуха в минуту. Вот какое это сложное устройство! Зато за 20 секунд она выполняет восьмичасовую работу ста вычислителей.

Быстродействующая электронная счетная машина («БЭСМ») Академии наук СССР в секунду совершает 7-8 тысяч арифметических действий. Даже самый опытный вычислитель, пользуясь арифмометром, потратит на такую работу несколько дней.

Еще один пример. Чтобы решить сложную систему дифференциальных уравнений, описывающих движение управляемой ракеты, вычислитель должен затратить около двух лет непрерывного труда. А машина выполняет эти вычисления за два часа. Два года - и два часа! Какой разительный контраст между «неповоротливостью» человеческого мозга и молниеносной быстротой электронной машины!

Машина «БЭСМ» в течение нескольких дней подсчитала все орбиты, по которым движется около 700 астероидов (малых планет) солнечной системы. При этом учитывалось влияние, оказываемое на их движение Юпитером и Сатурном.

Большая универсальная электронная машина типа «Стрела» производит вычисления со скоростью две тысячи операций в секунду.

У нас выпускается целый ряд вычислительных машин. Универсальная электронная машина «Урал» предназначена для инженерных расчетов. Машина «Погода» обрабатывает метеосводки и составляет прогнозы. Чтобы предсказать погоду на сутки вперед, нужно учесть данные многих сотен метеорологических станций. Электронная машина производит необходимые расчеты за несколько часов. А вычислителям пришлось бы поработать недели две, и прогноз погоды «на завтра» появлялся бы с двухнедельным опозданием. Машина «Кристалл» используется для обработки результатов при рентгеноструктурном анализе кристаллических веществ.

Быстродействующие вычислительные машины широко используются в ядерной физике для решения сложных математических задач, в геологии - для расчета залежей полезных ископаемых, в химии - для анализа органических соединений с молекулами, насчитывающими тысячи атомов.

Действия электронных машин происходят не произвольно, а по заранее составленной «программе». Эта программа хранится в особом «запоминающем» устройстве. «Запоминающее» устройство машины «БЭСМ» хранит свыше тысячи чисел, или «команд». Выборка нужного числа и запись результата занимает всего лишь двенадцать миллионных долей секунды, то есть совершается с быстротой, недоступной для человека. Сложение чисел «БЭСМ» производит за три миллионные доли секунды, а умножение - за 192.

Теория электронных машин тесно связана с новой областью науки, получившей название кибернетики (от греческого «кибернетес» - рулевой).

Кибернетика - молодая наука. Она ставит весьма широкие задачи, и ее рамки, принципы и методы еще окончательно не определены. Однако кибернетика как математическая теория, связанная с созданием и работой сложных, автоматически действующих машин, уже имеет большое практическое значение. Кибернетика рассматривает также вопросы, относящиеся к изучению некоторых функций живых организмов. Электронные устройства используются для изучения деятельности нервной системы, мозга и других органов человека. С другой стороны, для создания более совершенных автоматических устройств используются принципы и закономерности жизнедеятельности живых организмов.

В связи с этим некоторые буржуазные ученые утверждают, что электронная машина со временем обретет способность самостоятельного «мышления» и станет сама управлять своими действиями, что может быть создан «электронный мозг», не уступающий человеческому и даже превосходящий его.

Конечно, с таким утверждением нельзя согласиться. Электронные счетные машины представляют собой орудия человеческого мышления, подобно орудиям физического труда. Эти машины расширяют возможности человеческого мозга, но заменить его, ясное дело, не могут. Структура мозга и электронной машины качественно различны. Человеческий мозг - творец всех самых сложных машин. Ведь электронная машина, как бы совершенна она ни была, выполняет лишь те функции, которые предусмотрены для нее конструктором. Машина помогает нашему мозгу, а не соперничает с ним.

Тем не менее мы еще не можем предвидеть всех возможностей электронной машины. Ясно одно: кибернетика - перспективная, многообещающая область знания. Ее дальнейшее развитие, несомненно, будет способствовать прогрессу во всех отраслях народного хозяйства.

В создании и совершенствовании быстродействующих электронных машин советские ученые идут нога в ногу с учеными зарубежных стран. Так, например, в Академии наук СССР ведутся успешные опыты по автоматическому переводу с одного языка на другой.

Оказывается, математика - всего лишь одна из многих «профессий» электронной машины. Сейчас мы познакомимся с другой ее «специальностью», посмотрим, как работает машина-переводчик.

Трудно представить, что машина может автоматически переводить текст. А между тем здесь нет ничего необъяснимого, загадочного. Язык построен по определенной системе, подчиняется грамматическим правилам. Значит, принципиально возможно разработать такой словарь и такие методы перевода, чтобы смысл слов и их взаимосвязь в тексте имели единственное толкование. Отсюда нетрудно перейти и к автоматическому переводу с помощью электронной машины хотя бы типа «БЭСМ».

В «запоминающее» устройство электронной машины помещается словарь, состоящий из нескольких тысяч слов. Каждое слово «зашифровано» в виде какого-то числа, скажем 124350, 3743 и т.п. В этом шифре разобраться нетрудно - нужно лишь знать численные обозначения всех букв алфавита. Положим, латинская буква y обозначается числом 12, e - 43, s- 50 и h - 37. Тогда число 124350 расшифровывается как английское слово yes («да»), число 3743 означает he («он»).

Как же осуществляется автоматический перевод?

Оператор, иногда даже не знакомый с английским или каким-либо другим иностранным языком, «выстукивает» переводимый текст на специальном аппарате, напоминающем пишущую машинку, автоматически заменяя буквы цифрами. При этом на бумажной ленте, вставленной в аппарат, пробиваются отверстия, которые означают те или иные числа, в зависимости от шифра. Затем лента вводится в машину. Машина сравнивает каждое число-слово текста со всеми числами-словами словаря. Делается это совершенно автоматически, с колоссальной скоростью. Машина «БЭСМ» каждое такое

сравнение осуществляет за одну десятитысячную долю секунды. Словарь в несколько тысяч слов «перелистывается» машиной за доли секунды.

Сравнение слов из текста и словаря сводится к вычитанию чисел. Число, означающее переводимое слово, поочередно вычитается из всех чисел словаря. Если результат вычитания равен нулю, то значение слова найдено.

Но ведь иногда одно и то же слово имеет несколько значений. Как быть в таком случае?

Чтобы установить точный смысл слова, имеющего несколько значений, машина анализирует окружающие слова, совершает огромное число проверок, пробных словосочетаний. В ее словаре, кроме отдельных слов, содержатся еще целые грамматические схемы. Поэтому перевод получается безукоризненно грамотным. Вот, например, фраза, переведенная машиной из английского текста.

«Элементарные курсы по дифференциальным уравнениям дают длинный перечень искусных приемов, при помощи которых исследователь, как предполагается, может решать дифференциальные уравнения».

Конечно, «язык» электронной машины пока еще беден, запас слов у нее сравнительно невелик. Художественные произведения она переводить не может. Зато несложный технический текст «автоматический переводчик» переводит быстрее и точнее, чем человек, в совершенстве владеющий языком.

А нужен ли такой машинный перевод, ведь обходились же до сих пор без него?

Ученые подсчитали, что ежегодно выходит около 3 миллионов журнальных статей, почти 50 тысяч научно-технических книг и сотни тысяч патентов на изобретения. Чтобы перевести все это на русский язык, не хватит ни людей, ни времени.

В Институте научной информации Академии наук СССР работает полторы тысячи переводчиков. Только в 1954 году они перевели 7 тысяч иностранных журналов. А ведь с такой работой могли бы справиться машины-переводчики. Применение в широких масштабах электронных машин для перевода научно-технического текста даст большой экономический эффект, позволит Институту информации во много раз увеличить объем работы.

Электронные машины будут применяться не только для перевода, но и для обработки и даже редактирования статей.

С этой точки зрения интересен также «автоматический библиограф и архивариус» - машина для систематизации и учета научной литературы.

Фонд научной литературы непрерывно растет, разобраться в нем становится все труднее. Институт информации издает около десяти серий реферативных (обзорных) журналов по всем областям точных и естественных наук. В таких журналах содержится краткое изложение важнейших статей, появившихся в мировой литературе. Выпущено уже столько реферативных журналов, что они занимают на полках не меньше места, чем 60 томов Большой Советской Энциклопедии. Какую же массу времени приходится тратить ученым, чтобы в огромном множестве различных статей, обзоров, рефератов найти нужные сведения!

Может быть создана электронная машина, мгновенно дающая библиографическую справку по любому вопросу, в любой области знаний. Принципы работы таких машин и их модели уже разрабатываются в Академии наук. Информационно-справочные машины будут обладать колоссальной «памятью», способной хранить неисчерпаемые запасы научных сведений. Они намного облегчат труд ученых, значительно повысят его производительность, создадут предпосылки для новых замечательных открытий.

Область применения быстродействующих электронных машин расширяется буквально с каждым месяцем. Так, в помощь слепым созданы опытные образцы электронных устройств, читающих вслух любой текст. Аналогичные машины переводят обычную литературу на «язык», доступный для слепых, - перепечатывают ее выпуклым шрифтом.

Известна электронная машина, «подвизающаяся» в роли шахматного игрока. Игра в шахматы происходит по определенной схеме, подчиняется твердым правилам. Это дает возможность многие шахматные задачи свести к обычным математическим задачам.

В машину вкладывают конкретную программу, которая учитывает силу различных фигур, их позиционные возможности. Существующая электронная машина «может «предвидеть» три своих хода и три ответных хода противника, сравнивает возможные варианты и выбирает наилучший. Если противник предвидит большее число ходов, то он побеждает; если нет, выигрыш оказывается на стороне машины. На всякое нарушение правил игры «автоматический шахматист» реагирует звонком или каким-либо иным сигналом.

В иностранной печати сообщалось даже об... «автоматическом поэте». Электронная машина смогла «сочинить» небольшое стихотворение. Конечно, такого рода «автоматизация» лишена практического смысла и преследует чисто рекламные цели.

А вот еще одна электронная машина, которая внешне выглядит как забавная игрушка. Представьте себе большую металлическую черепаху. Внутри черепахи имеется миниатюрный моторчик и аккумулятор, способный накапливать некоторый запас электрической энергии и затем постепенно расходовать его на работу моторчика.

Аккумулятор включают в сеть постоянного тока. После того, как он зарядится, механическая черепаха начинает автоматически ползать по комнате, обходить препятствия, «играть» с другой такой же черепахой. Но вот запас энергии начинает иссякать. И что же, под действием механизма черепаха направляется к тому месту, где был заряжен аккумулятор, самостоятельно проделывает процедуру зарядки и опять отправляется «путешествовать».

Забавно, не правда ли?

Но эта чудесная игрушка, неизменно вызывающая восторг малышей, на самом деле представляет собой кибернетическую модель, которая может быть использована для исследования нервной системы.

Нервная деятельность человека и животных плохо поддается наблюдению и экспериментальному исследованию. И вот английский ученый Грей Уолтер, руководитель исследовательской лаборатории Неврологического института в Бристоле, создал модель «живого» существа, чтобы на ней проверить некоторые представления о механизме нервной деятельности. Так родилась электронная черепаха.

«Глазами» черепахи служит фотоэлемент, «ушами» - микрофон, роль мышц играет электромоторчик и, наконец, «нервами» являются электрические цепи, содержащие усилительные лампы, конденсаторы, автоматические переключатели - реле и другие радиодетали.

Как сообщается в иностранной печати, механическая черепаха реагирует на свет и свист, обладает своего рода «условными рефлексами». Непосредственно у контактов электрической сети, где черепаха «подзаряжалась», горела лампочка. Когда аккумулятор черепахи иссякал, она шла на зарядку, ориентируясь по источнику света. Уолтер завел обычай громко свистеть именно в этот момент. Сначала свист никак не влиял на движение модели. Но спустя некоторое время стали замечать, что, если черепаха нуждается в питании, она поворачивает на свист. Уолтер продолжал «дрессировать» черепаху. Вскоре он перестал зажигать лампочку, служившую «маяком», но теперь «зверек» отлично ориентировался по слуху.

Тогда исследователь прибегнул к обману. Он стал свистеть в стороне от места зарядки. Черепаха шла на свист, но питания не получала. С каждым разом ее реакция слабела, «зверек» все неохотнее подчинялся свисту и в конце концов перестал обращать на него внимание. Пришлось снова зажигать лампу.

Но ведь именно таким образом вырабатываются и «стираются» условные рефлексы у животных! Значит, кибернетическая черепаха и в самом деле может рассматриваться как грубая модель, схематически отображающая некоторые свойства, присущие живому организму. Дальнейшее усовершенствование подобных моделей сулит новые открытия, которые позволят полнее и глубже познать механизм нервной деятельности животных и человека.

Познакомимся еще с одной кибернетической «игрушкой». Большая металлическая коробка разгорожена многими переборками, образующими сложный лабиринт. В один конец лабиринта помещается стальная «мышь», в другой - кусок железного «сала».

Вот мы повернули выключатель. Мышь отправляется на поиски сала. Она тычется в разные закоулки, идет кружным путем, но, наконец, достигает цели, скажем, за минуту. Если теперь вторично проделать такой опыт, мышь направится к салу напрямик: в ее механизме образовались прочные электромагнитные связи, она «запомнила» кратчайшую дорогу и затрачивает на нее секунд 10-15.

Эта модель также может быть использована для исследования нервной деятельности.

В заключение поговорим о самом важном применении электронных машин. Я имею в виду управление промышленным производством.

О роли управляющих машин в осуществлении комплексной автоматизации производства уже говорилось в предыдущем разделе. В докладе академика М. В. Келдыша и докторов физико-математических наук А. А. Ляпунова и М. Р. Шура-Бура на сессии Академии наук СССР подчеркивалось, что электронным машинам можно передать выполнение широкого круга управляющих функций, которые раньше осуществлялись человеком.

Быстродействующая электронная машина сможет успешно управлять самым сложным технологическим процессом, состоящим из любого числа последовательных операций. Роль человека сведется лишь к составлению программы, которая регламентировала бы действия автомата. А в дальнейшем и эту работу можно будет в какой-то степени передать машине. Управляющая машина сама станет составлять свою программу, вносить в нее изменения, повышающие качество производственного процесса.

Известно, что при обычной автоматизации затрудняется переход к выпуску новых видов продукции. Так, один английский завод, выпускавший определенный тип радиоприемников, должен был закрыться, когда эти приемники перестали покупать.

Электронные машины позволяют преодолеть «инертность» автоматизированного производства. Переход на новый вид изделий сводится здесь к изменению программы.

В работе современных заводов существенную роль играют вопросы планирования, бухгалтерского учета и т.п. Все эти вопросы также будут решаться машинами. Машины смогут вести бухгалтерию завода, планировать производственные циклы, рационально располагать оборудование и рабочую силу, обеспечивать наивысшую производительность труда.

В капиталистических странах развитие кибернетики, внедрение в производство электронных машин способствуют усилению эксплуатации, обнищанию трудящихся. Капиталисты пытаются использовать быстродействующую машину в качестве «штрейкбрехера».

Иначе обстоит дело у нас, в стране Советов. Пройдет совсем немного времени, и целая армия «машин с высшим образованием» будет управлять заводами и фабриками, электростанциями и энергосистемами, железнодорожным движением и полетами воздушных кораблей. Применение электронной техники позволит решительно сократить продолжительность рабочего дня, повысить материальное благосостояние трудящихся. Быстродействующая электронная машина облегчит умственный труд, избавит ученых от кропотливой черновой работы. Сколько, новых открытий будет сделано благодаря этому, каких сияющих вершин достигнет наука!

 

Радио печатает книги

 

«Увеличить выпуск книг, журналов и газет... Улучшить художественное оформление и полиграфическое исполнение выпускаемых книг, расширить и укрепить полиграфическую базу, увеличить мощности полиграфических предприятий Министерства культуры СССР примерно на 50 процентов, оснастить типографии современным оборудованием...»

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

С каждым годом в нашей стране выпускается все больше книг, журналов, газет. Это показатель культурного роста советских людей, свидетельство их высоких духовных потребностей. Больше хороших книг! - такова задача, стоящая перед работниками полиграфической промышленности. Чтобы успешно справиться с этой ответственной и почетной задачей, необходимо непрерывно расширять полиграфическую базу, совершенствовать типографское оборудование, внедрять принципиально новые методы печати.

- Все это верно, - скажет читатель. - Но причем здесь радиоэлектроника? Какое отношение имеет она к печатанью книг?

Оказывается, самое прямое. В типографиях будущего мы не встретим ни громоздких полиграфических машин, ни наборных касс, ни травильных и фоторепродукционных устройств. Их заменит новейшая радиоэлектронная аппаратура, позволяющая обойтись без традиционных печатных форм, берущих начало со времен первопечатника Федорова.

Трудно поверить, что книгу в 1500 страниц можно напечатать всего лишь за одну минуту! Но именно с такой скоростью (25 оттисков в секунду) будут работать радиоэлектронные печатные машины. Современные же ротационные аппараты дают один оттиск за две секунды.

По какому же принципу работает радиоэлектронная печатная машина? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно познакомиться с работой обыкновенного телевизора. Всем известна телевизионная трубка - особая радиолампа в стеклянном баллоне с большим слегка выпуклым дном - экраном. Экран покрыт изнутри слоем специального состава, который обладает свойством светиться, когда о него ударяются электроны. Катод трубки, как и в обычной радиолампе, испускает поток электронов. Этот поток с помощью фокусирующего устройства превращается в тонкий электронный луч, способный двигаться влево - вправо и вверх - вниз.

Действие телевизионной трубки основано на одной особенности нашего зрения. Если вращать в темноте электрический фонарик, то будут видны не отдельные положения лампочки, а сплошной световой круг. Это происходит оттого, что глаз удерживает зрительное впечатление в течение десятой доли секунды после того, как исчезает световое раздражение. Поэтому, если луч на экране трубки начнет быстро перемещаться по горизонтали, то будет видна сплошная горизонтальная линия. Если же заставить электронный луч двигаться по экрану так, как движется взгляд при чтении книги, то на экране возникнет светящийся прямоугольник («растр»), составленный из многих горизонтальных линий - строк.

Если при движении по строкам интенсивность луча изменяется, то яркость экрана в разных местах окажется неодинаковой. Значит, управляя интенсивностью луча, можно получить на экране световое изображение.

Теперь представим себе особый телевизор, в котором роль экрана играет лист бумаги. Конечно, в этом случае изображения мы не увидим, но оно будет существовать в скрытом виде. Ведь электронный луч, двигаясь по бумаге, оставляет на ней электрический заряд. Величина заряда, как и яркость обыкновенного телевизионного экрана, в разных местах неодинакова. Стало быть, на бумаге появляется невидимое «электрическое» изображение. Как его проявить?

Мы знаем, что электрически заряженные тела притягивают мелкие частички, пушинки, пыль. Чем больше заряд, тем сильнее это притяжение. Распылим в воздухе типографскую краску. Частицы краски осядут на заряженные участки бумаги, и на ней возникнет отчетливое изображение, как если бы оно было отпечатано обычным способом.

В типографском «телевизоре» луч движется только по горизонтали - взад-вперед. Вертикальное движение луча отсутствует. Зато в этом направлении перемещается сама бумага. Перед трубкой проходит бумажная лента. Скорость ее движения очень велика - 8 метров в секунду! Электронный луч «рисует» на ленте невидимое изображение, которое затем «проявляется». Скорость такой печати равна скорости, с какой следуют друг за другом кадры при обычной телевизионной передаче, - 25 кадров в секунду.

Таким методом можно напечатать и текст и иллюстрации, причем последние нетрудно делать трехцветными.

Телевизионная аппаратура для быстродействующих печатных устройств уже разрабатывается кафедрой физической химии Московского полиграфического института в содружестве с кафедрой телевидения Ленинградского электротехнического института связи имени М. А. Бонч-Бруевича.

Существуют и другие методы радиоэлектронной печати. Изображение может фиксироваться не только электрическим, но и магнитным полем. Многим известен школьный опыт: на листок бумаги, помещенный между полюсами магнита, насыпают мелкие железные опилки. Частички железа располагаются не как попало, а вдоль так называемых силовых линий, соединяющих полюсы. На бумаге возникает целый сноп линий. Если вместо опилок взять распыленную магнитную краску, то линии окажутся «напечатанными» словно на типографской машине.

По такому принципу можно создать радиоэлектронное устройство, наносящее на бумагу «магнитные» буквы или изображения.

Как видите, радио не довольствуется ролью «газеты без бумаги». Миллионы самых обыкновенных «бумажных» газет, книг и журналов - это тоже радиоэлектроника. И уже близок день, когда мы сможем развернуть газету, которую напечатало радио.

 

На земле, в небесах и на море...

 

«Считать важнейшими задачами шестого пятилетнего плана в области транспорта дальнейший подъем технического уровня железнодорожного, водного, автомобильного и воздушного транспорта... оснащение транспорта современными, наиболее прогрессивными локомотивами, судами, автомобилями, самолетами и другими видами подвижного состава».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Советское государство - самое большое в мире. это страна бескрайных просторов. С севера ее омывает Ледовитый океан, с юга - субтропическое Черное море. Чтобы пройти пешком с востока на запад или с запада на восток только Россию, потребовалось бы около года.

Вот почему Советский Союз так нуждается в первоклассном, четко и бесперебойно работающем транспорте.

Коммунистическая партия и Советское правительство придают исключительное значение развитию транспортных средств. С каждым годом растет число наших железных дорог, строятся и расширяются автомобильные магистрали. На смену паровозам приходят мощные и экономичные электровозы, тепловозы и газотурбовозы. На пассажирских авиалиниях появился реактивный пассажирский самолет - гигант «ТУ-104», равного которому нет ни в одной стране мира.

Идет решительная перестройка транспортных средств на современный лад. Какую же роль играет в этой перестройке радиоэлектроника?

С применением радиоэлектронных автоматических устройств на железнодорожном транспорте мы уже познакомились. Нетрудно представить также «автоматического машиниста» и «диспетчера» - все ту же быстродействующую электронную машину.

Но железнодорожные составы движутся строго по расписанию. Здесь все можно предусмотреть заранее, точно рассчитать. В таких условиях не представит особых трудностей составить подробную программу для электронной машины, а затем «передать инициативу» в ее «руки».

А вот может ли радиоэлектроника «справиться» с более «анархичным» транспортом, ну, скажем, с автомобильным? Движение на автомобильных магистралях невозможно регламентировать каким-либо расписанием. Десятки тысяч советских граждан приобретают автомобили. Сегодня мы отправимся на загородную прогулку, завтра захотим провести отпуск в дальнем путешествии. Казалось бы, какая тут может быть автоматика. Мол, если уж «суждено» радиоэлектронике пробраться в автомобиль, так только в виде автомобильного радиоприемника! Но такое суждение в корне ошибочно. Чтобы убедиться в этом, попробуем совершить воображаемое путешествие по автомагистрали будущего.

...Наша машина у въезда на магистраль. По магистрали мимо нас с огромной скоростью несется поток автомобилей. Машины кажутся связанными невидимыми нитями. Они движутся в строю, безукоризненно соблюдая интервалы, одновременно ускоряя или замедляя ход.

Но что делает наш водитель? Он поворачивает какую-то ручку, нажимает несколько кнопок, затем откидывается на спинку сиденья и отдыхает. Внезапно движение на магистрали замедляется, наша машина плавно трогается, сворачивает на шоссе и, заняв словно специально для нее оставленное место в строю автомобилей, вместе с ними несется по магистрали.

Самое удивительное, что ею никто не управляет! Водитель убрал руки с рулевого колеса и не смотрит на дорогу. Но ведь это может кончиться аварией!

Не волнуйтесь. Авария нам не угрожает. Мы находимся на автоматической магистрали. Мчащимися по ней машинами управляет радиоэлектроника.

Под полотном шоссе проложены нескончаемые металлические ленты - своего рода антенны, излучающие в пространство электромагнитные сигналы. На каждом автомобиле имеется специальный приемник, улавливающий эти сигналы и передающий их автоматическим устройствам, управляющим движением автомобиля. Как видите, похоже на железнодорожный автостоп, только гораздо сложнее.

Командные сигналы передаются с автоматических диспетчерских пунктов, расположенных вдоль магистрали на определенных расстояниях друг от друга.

Кроме приемного устройства, на автомобилях есть и передатчик. Он в свою очередь посылает автоматические сигналы на диспетчерский пункт, «докладывая» о всех изменениях в движении машины.

Каждый автомобиль движется в своем ряду, точно над металлической лентой. Если машина незначительно отклонилась от центральной линии ряда, радиоэлектронный автомат тотчас же принимает меры и поворачивает рулевое колесо в нужную сторону.

Перед водителем среди обычных автомобильных приборов находится небольшой телевизионный экран. Видите на нем светящуюся карту? Это план того участка магистрали, по которому мы сейчас едем. Не хотите ли свернуть на одну из боковых дорог? Водителю достаточно нажать кнопку. Передатчик, установленный на автомобиле, пошлет на диспетчерский пункт условный сигнал. Остальное сделают автоматы. Машина, уверенно лавируя, переходит во внешний ряд. Поворот... и водителю пора брать управление в свои руки.

Модель такой автострады уже построена. Ее испытания дали отличные результаты. И, может быть, через несколько лёт нам с вами удастся повторить наше путешествие, но уже не в воображении, а в условиях реальной действительности.

Радиоэлектронные машины способны управлять движением транспорта не только на магистралях, но и на улицах города. Уже не первый год уличное движение на 120 перекрестках Нью-Йорка регулируется «автоматическим полисменом» - быстродействующей машиной, которая одна заменяет 360 «живых» полицейских. Автомат включает тот или иной сигнал светофора, в зависимости от того, сколько автомобилей приближается к перекрестку с каждого из четырех направлений, какое число машин скопилось перед перекрестком и как долго ожидает зеленого сигнала автомобиль, пришедший к перекрестку первым.

Так радиоэлектроника меняет облик автомобильного транспорта. Да и сам автомобиль будущего, по крайней мере один из его вариантов, - это в основном радиоэлектронное устройство. В 1938 году советский ученый профессор А. А. Пистолькорс высказал идею «вечемобиля»¹ (¹ от слов «высокая частота») - транспортного средства, приводимого в движение не бензиновым двигателем, как в автомобилях, а токами высокой частоты. Советские изобретатели Бабат и Киселев разработали конструкцию первого вечемобиля.

Высокочастотный транспорт действует таким образом. Под асфальтом автомагистрали проходит металлическая лента вроде тех, что имеются в автоматических магистралях. По ленте течет ток высокой частоты, образуя в окружающем пространстве мощное электромагнитное поле. Двигатель вечемобиля улавливает часть энергии этого поля и использует ее для своей работы.

Применение высокочастотного транспорта сулит большой экономический эффект. Современный автомобиль содержит в баке запас бензина - источника энергии. Это лишний груз, вместо которого можно было бы взять другой, полезный багаж. Кроме того, чтобы обеспечить автомобили горючим, на шоссейных магистральных дорогах строятся бензоколонки. А бензин к ним доставляется из отдаленных мест, на что расходуется много средств.

Вечемобилю совершенно не требуется бензина. Он черпает энергию из пространства. Источником ее служит мощный радиопередатчик, находящийся где-то на магистрали и питающий подземную линию.

Можно надеяться, что в недалеком будущем, когда мы добьемся изобилия электроэнергии, высокочастотный транспорт займет важное место в ряду других транспортных средств.

А теперь давайте поднимемся на борт самолета. Если бы мы вздумали пересчитать радиоприборы, установленные на современном самолете, то, вероятно, сбились бы со счета. Достаточно указать, что стоимость радиоэлектронного оборудования составляет приблизительно половину стоимости военного самолета. На истребителе найдется несколько сотен электронных ламп, а на тяжелом бомбардировщике они исчисляются тысячами.

Современный самолет снабжен радионавигационными и локационными устройствами для вождения и посадки ночью, в тумане или во время пурги. Радиолокация позволяет пилоту видеть землю, даже когда она покрыта плотной завесой облаков. Радио - это подлинные глаза и уши авиации.

По радио можно управлять движением самолета с земли. На таком аэроплане нет ни одного человека, экипаж состоит из различных радиоэлектронных устройств и исполнительных механизмов, четко выполняющих команды, передаваемые с большого расстояния.

Такое же место занимают радиоприборы и на кораблях. Они облегчают мореплавание, делают его безопасным.

В будущем пост штурмана на самолете и корабле займет быстродействующая электронная машина. Она проведёт самолет или судно по самому сложному маршруту. Ее навигационному искусству позавидует любой воздушный и морской «волк».

Как видите, будущее транспорта прочно связано с радиоэлектроникой, с ее дальнейшим прогрессом.

 

Радио на службе здравоохранения

 

«Обеспечить дальнейшее развитие медицинской науки, сосредоточив силы советских ученых на изыскании новых методов и средств профилактики и лечения».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Силы советских ученых сосредоточиваются на изыскании новых лечебных и профилактических средств. В решении этой благородной задачи важная роль принадлежит и радиоэлектронике.

Зайдите в любую больницу или поликлинику. Вы наверняка найдете там радиоприборы. Возникла даже новая отрасль медицины, которая так и называется: радиотерапия. Она использует в качестве лечебного средства электромагнитные волны и токи высокой частоты.

Известно, что радиоволны и электрические колебания оказывают большое влияние на живые организмы. Они убивают бактерии и мелких насекомых, способствуют рассасыванию воспалительных процессов.

Токи высокой частоты излечивают язвы и ожоги, воспаления легких и плевриты. Многих больных направляют на прогревания. К различным участкам тела прикладываются электроды, соединенные с источником электромагнитных колебаний. Эти колебания, проходя через живую ткань, вызывают ее нагрев. Таким методом лечатся различные флегмоны, нагноения и т.д. Особенно хороший результат во многих случаях дают ультракороткие волны. В медицине они применяются уже свыше четверти века.

Токи гораздо более низкой частоты используются для лечения «электросном». Импульсы (толчки) электрического тока определенной частоты и продолжительности, действуя на кору головного мозга, вызывают состояние искусственного сна. Так лечатся гипертония, различные нервные заболевания, язва желудка.

Радиоэлектронные приборы применяются при лечении параличей, для искусственного дыхания и т.п. Имеется также ряд приборов для диагностики некоторых болезней. Эти устройства дают возможность контролировать деятельность сердца, работу головного мозга.

Заметное место занимает в медицине применение ультразвука. С его помощью изготовляют различные лекарства. Некоторые лекарственные вещества нерастворимы в воде. Например, камфора. Ее нельзя непосредственно вводить в кровь больного - нарушится кровообращение, и человек погибнет. А в воде камфора не растворяется. Как быть? Выход один - нужно приготовить эмульсию камфорного масла. Ее частицы настолько мелки, что не принесут вреда больному.

Ультразвук помогает также вводить в организм лекарства прямо через кожу. Ультразвуковые колебания буквально «проталкивают» частицы лекарства через кожные поры.

Пропуская ультразвук через жидкость, содержащую бактерии заразных болезней, приготовляют предохранительные сыворотки. Ультразвуковые волны уничтожают бактерии и вирусы, поэтому они пригодны для обеззараживания пищи или одежды.

Недавно был сконструирован ультразвуковой бор для зубоврачебных работ. Он проделывает в зубе отверстие, не причиняя боли.

Большую помощь оказывает медицинским работникам электронный микроскоп. Вот несколько примеров.

Существует тяжелое кишечное заболевание - дизентерия. Оно возбуждается микробами - дизентерийными палочками; их легко увидеть с помощью обычного оптического микроскопа.

В поисках лечебного средства против дизентерии врачи открыли так называемый бактериофаг (по-русски - «пожиратель бактерий»), который уничтожал дизентерийные палочки. Но что представляет собой это средство? То ли оно содержит живые существа исчезающе малых размеров, то ли здесь просто сложное химическое вещество?

Ученые склонялись к первому предположению. Но как его проверить? Оптический микроскоп оказался бессилен. Его увеличение было недостаточно, чтобы разглядеть бактериофаг, раскрыть тайну «пожирателя микробов».

И лишь когда был построен электронный микроскоп, стало ясно, что ученые не ошиблись. Бактериофаг содержит живые существа размером в стотысячную долю миллиметра. Полчища таких «пожирателей» атакуют дизентерийную палочку, которая по сравнению с ними кажется громадным бревном, и быстро расправляются с ней.

До открытия электронного микроскопа были «невидимы» и возбудители таких болезней, как грипп или корь. Теперь же мы знаем, что вирусы гриппа, например, имеют форму шариков диаметром около восьми, стотысячных долей миллиметра.

Электронный микроскоп помог распознать причину тяжелых легочных заболеваний, непонятно почему возникавших у рабочих некоторых специальных производств.

Выяснилось, что эти болезни вызывались не микробами, а мельчайшей пылью, содержащей ничтожно малые иголочки окиси цинка, кварца и т.д. Некоторые из них были толщиной всего в несколько миллионных долей миллиметра, однако они тяжело ранили нежную ткань легких, делали людей инвалидами. Когда же причина таких болезней выяснилась, с ними научились бороться, стали применять вытяжные вентиляционные устройства, очищающие воздух от коварной пыли.

Дальнейшее совершенствование электронного микроскопа, бесспорно, поможет работникам медицинской науки разгадать «секрет» многих «неизлечимых» болезней.

Для диагностики и лечения опухолей современная медицина использует радиоактивные («меченые») атомы. В организм человека вместе с обычной пищей вводится немного радиоактивного йода, железа и т.д. «Меченые» атомы распределяются по внутренним органам, причем в пораженных местах накапливается гораздо больше радиоактивных частиц, чем в здоровых тканях.

Но как узнать, где накопились меченые атомы? Для этой цели служат специальные электронные приборы, регистрирующие радиоактивное излучение. Стрелка прибора наглядно демонстрирует накопление «меченых» атомов.

Но вот диагноз установлен - у больного злокачественная опухоль. Необходимо срочно начинать лечение. Раньше выход был только один - хирургическое вмешательство. Теперь вместо него или наряду с ним широко применяется радиоактивное и рентгеновское облучение, разрушающее клетки опухоли. В рентгеновских аппаратах и специальных «ядерных пушках», применяемых для лечения злокачественных опухолей, видное место занимают электронные приборы.

А сколько людей обязаны радиоэлектронике возвращением слуха! Слуховые аппараты с миниатюрными радиоусилителями помогли возвратиться в строй тысячам «безнадежно» глухих людей.

Вот какую важную роль в современной медицине играет радиоэлектроника! Еще более велики ее перспективы в будущем. Развитие кибернетики позволит по-новому оценить многие процессы, происходящие в головном мозгу и нервной системе человека. А ведь нервная система - регулятор жизнедеятельности всех органов человеческого организма. Научившись управлять этим регулятором, врачи смогут эффективнее предотвращать и лечить самые различные заболевания. Будут, несомненно, созданы совершенные радиоэлектронные приборы, которые обогатят медицинскую науку новыми безграничными возможностями.

Уже сейчас, в наши дни, построена электронная машина, служащая моделью человеческого сердца и кровеносной системы. Эта машина вычерчивает кривую, которая в точности совпадает с кардиограммой - графиком сердечной деятельности. Сначала врач задает машине программу, соответствующую работе здорового сердца, затем вводит изменения, «изображающие» то или иное заболевание. При этом он всякий раз сравнивает кривую, вычерчиваемую машиной, с кардиограммой больного. Совпадение кривых свидетельствует о правильности диагноза.

Такой же метод пригоден и для диагностики нервных и психических болезней.

Медицина - одна из самых древних наук. Развивалась она по сравнению со многими другими науками очень медленно и далеко еще не достигла своего наивысшего расцвета. Но вспомните, что прогресс науки, как и развитие общества, происходит скачкообразно. Требуются долгие годы упорного, незаметного труда, прежде чем он вдруг воплотится в замечательное открытие. Будем же надеяться, что развитие радиоэлектроники подготавливает почву для грандиозного скачка в медицинской науке, для решающей победы в борьбе за сохранение и продление человеческой жизни!

 

Радио в сельскохозяйственном производстве

 

«Обеспечить крутой подъем земледелия и животноводства...»

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Советские люди с удовлетворением и радостью отметили большую победу тружеников социалистического сельского хозяйства в 1956 году. Хлеборобы Российской федерации и Казахстана засыпали в закрома государства три миллиарда пудов хлеба. Богатейший, невиданный дотоле урожай - результат дальновидной политики, проводимой Коммунистической партией в области сельскохозяйственного производства.

Директивы XX съезда КПСС намечают новый крутой подъем земледелия и животноводства на основе широкого использования достижений современной науки, в том числе и радиоэлектроники.

Радио глубоко проникает в колхозную деревню. Сотни тысяч радиоприемников, миллионы радиоточек установлены в домах колхозников. С помощью радио труженики сельского хозяйства обмениваются передовым опытом, узнают об успехах агрономической науки.

Не менее значительна роль радио и в освоении целинных земель. Правильное руководство сельскохозяйственными работами на огромных массивах целины было бы невозможно без хорошо налаженной связи. Телефонная связь здесь мало пригодна: на прокладку линий уходит много времени, к тому же полевые бригады не стоят на месте, они движутся в глубь целинных земель, словно воинские части, ведущие генеральное наступление. В таком наступлении оперативная связь может осуществляться только по радио.

И вот на поля вместе с тракторами, комбайнами, автопогрузчиками выходят тысячи радиостанций.

Радиостанции типа «Урожай» обеспечивают четкую связь между машинно-тракторными станциями и бригадами, позволяют предотвращать простои сельскохозяйственных машин, своевременно переводить тракторы и комбайны с участка на участок.

Но роль радио в сельскохозяйственном производстве не ограничивается одной этой задачей - обеспечением надежной связи. Ученые стремятся использовать биологический эффект электромагнитных волн для нужд земледелия и животноводства.

Как очистить зерно от вредителей - амбарного клеща и долгоносика? Оказывается, проще всего уничтожить паразитов с помощью колебаний высокой частоты. Зерно пропускается через особый аппарат, где оно облучается мощными радиоволнами. В результате вредители гибнут.

Высокочастотные установки могут применяться также для сушки табака, чая, сена и т.д. Таким способом уже теперь приготовляют компот, сохраняющий вкус свежих фруктов.

Ученые установили, что электромагнитные волны при определенных условиях способны ускорять развитие животных и растений. Так, например, облучение семян радиоволнами заметно ускоряло их прорастание.

Радиоэлектронные приборы позволяют следить за состоянием домашних животных, предотвращать возникновение болезней. Такие устройства, основанные на изучении биотоков (электрических токов, возникающих в живых тканях и меняющихся при различных внешних раздражениях), помогают достичь высокой продуктивности животноводства.

В сельском хозяйстве найдут применение и ультразвуковые волны. Делались опыты по рыхлению почвы мощными ультразвуками. Ученые установили, что неслышимые звуки ускоряют развитие некоторых растений. Так, воздействуя ультразвуковыми колебаниями на семена гороха, удается значительно убыстрить их прорастание и дальнейший рост. Ультразвуком, как и электромагнитными волнами, можно уничтожать паразитов.

Но это еще не все. Радиоэлектроника несет на поля элементы автоматизации. С помощью электронных устройств осуществляют автоматическую регулировку температуры воздуха в парниках и теплицах, поддерживают постоянную влажность почвы. Появляются сельскохозяйственные машины с автоматическим управлением.

Это только начало. В будущем сельскохозяйственное производство неузнаваемо преобразится. Социалистическое земледелие и животноводство - на пороге бурного расцвета. И не последняя роль в прогрессе сельского хозяйства принадлежит радиоэлектронике.

 

Радиосвязь будущего

 

«Создать широкую сеть радиорелейных линий связи и внести в действие за пятилетие не менее 10 тысяч километров этих линий».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Беспроволочная связь - первое практическое применение радиоэлектроники. Уже более шестидесяти лет прошло с тех пор, как была послана в «эфир» первая радиограмма. Многое произошло за эти годы. Из новорожденного вырос могучий гигант, объемлющий буквально весь мир.

Радио совершило гигантский скачок. Ни одна наука не развивалась так быстро и плодотворно, ни одна область техники не достигла за короткий срок таких огромных практических результатов.

Ну, а беспроволочная связь? Может быть, она осталась такой же, какой была десятилетия назад, может быть, радиоэлектроника, «увлекшись» новейшими открытиями, перестала «заботиться» о своем детище?

Нет, это не так. Радиосвязь непрерывно совершенствовалась: строились новые, все более мощные радиостанции, создавались «дальнобойные» приемники. Телеграфный ключ, перешедший по наследству от проводной телеграфии, сменили быстродействующие автоматические устройства (трансмиттеры), передающие текст с недоступной для человека скоростью.

Но не только эти крупные новшества характеризуют развитие радиосвязи. Наиболее примечательно то, что радиосвязь развивалась и продолжает развиваться в сторону все более коротких волн. Первые радиостанции работали на «длинных» волнах, измеряющихся многими километрами. Но затем стали использоваться все более короткие волны, длиной сначала в сотни, а затем и десятки метров. Это было вызвано «теснотой в эфире», которая усиливалась с увеличением числа действующих радиостанций.

Каждая радиостанция занимает «в эфире» некоторую «полосу» - помимо основной, «несущей» волны, которую часто называют в начале передачи (например, 19 метров или 32 метра), в пространство излучается целый спектр боковых волн. Поэтому несущие волны различных радиостанций должны быть не слишком близки друг к другу, иначе неизбежны помехи.

И вот оказывается, что на разных диапазонах радиоволн удается разместить неодинаковое число радиостанций. Несведущему человеку покажется, что диапазон от 10 тысяч метров до 1000 метров намного «вместительнее», чем, скажем, от 100 до 10. На деле же получается совсем наоборот.

Диапазон от 10 тысяч до 1000 метров вмещает всего 30 радиотелефонных станций. На участке от 1000 до 100 метров можно разместить уже 300 радиостанций. Еще «просторнее» диапазон от 100 до 10 метров. Он способен вместить 3 тысячи станций. И, наконец, участок от 10 до 1 метра может дать место 30 тысячам радиовещательных станций.

Видите, как заманчиво освоить «целинные» земли коротких и «сверхкоротких» радиоволн. Но... это удалось далеко не сразу. Дело в том, что волны различных диапазонов распространяются по-разному.

Передачи длинноволновых станций можно уверенно принимать на значительных расстояниях (до нескольких тысяч километров). Громкость приема по мере удаления от передатчика уменьшается плавно, без каких-либо скачков. Средневолновые станции (с длиной волны приблизительно от 1000 до 100 метров) обладают уже более «капризным» характером: днем они слышны гораздо хуже, чем длинноволновые. Зато ночью даже не слишком мощная средневолновая станция обычно слышна громко. Наконец, короткие волны (примерно от 100 до 10 метров) имеют ряд особенностей, которые долго казались необъяснимыми.

Первое время короткие волны вообще считались «бросовыми», непригодными для радиосвязи на сколько-нибудь значительных расстояниях. По мере удаления от передатчика их слышимость сначала довольно резко убывает.

Коротковолновый диапазон передали «на расправу» радиолюбителям. Но вскоре оказалось, что с помощью маленьких коротковолновых передатчиков, потреблявших энергии столько же, сколько двадцатисвечовая лампочка, удается устанавливать радиосвязь на огромнейших расстояниях - между двумя противоположными точками Земли.

Ученые были в замешательстве. Еще бы! В соседнем городе, за каких-нибудь 100 километров от передатчика, нет даже слабого намека на его сигналы, а за многие тысячи километров они слышны оглушительно!

Такое явление было изучено и объяснено известным советским ученым М. В. Шулейкиным. Он установил, что в распространении коротких волн решающую роль играет ионосфера.

Ионосфера представляет собой один из слоев атмосферы, содержащий множество электрически заряженных атомов («ионов») и свободных электронов. Поэтому ионосферный слой обладает способностью отражать радиоволны, отбрасывать их обратно на Землю, подобно невидимому зеркалу.

Короткие волны в противоположность длинным распространяются вдоль земной поверхности очень плохо. Они сильно поглощаются почвой и с трудом преодолевают кривизну Земли. Но зато короткие волны мало поглощаются атмосферой; ионосферное «зеркало» отбрасывает их на огромнейшие расстояния. Там, куда падает такой «радиозайчик», сигналы коротковолновой радиостанции слышны хорошо. В других же, даже более близких местах их вообще нельзя услышать. Если, например, настроить приемник на какую-нибудь близкую коротковолновую станцию, сесть с ним в поезд и поехать, то слышимость начнет быстро понижаться и скоро прием совершенно прекратится. Несколько сот или даже тысяч километров поезд будет идти по «зоне молчания», а затем передача появится снова. Это поезд повстречался с радиоволнами, отраженными от ионосферы.

В наши дни короткие волны пользуются большим «спросом». На них работают радиовещательные станции, обслуживающие определенные районы, расположенные на больших расстояниях от передатчика. В этом диапазоне ведутся радиопередачи для зарубежных стран, поддерживается регулярная связь с Северным полюсом и антарктической экспедицией. На коротких волнах действуют также многочисленные самолетные и корабельные станции.

Теперь «углубимся» в сторону еще более коротких волн. Ведь ультракороткие волны (короче 10 метров) - наиболее «вместительный» диапазон, неисчерпаемое «пространство», в котором можно расположить сотни тысяч одновременно действующих радиостанций.

До недавнего времени ультракороткие волны, как некогда и короткие, считались совершенно непригодными для уверенной дальней связи. Они чрезвычайно интенсивно поглощаются почвой и не отражаются ионосферой. Ионосферное «зеркало» свободно пропускает их, словно оконное стекло лучи света. Вот почему современные телепередачи устойчиво принимаются на расстояниях не свыше 100-150 километров¹ (¹ Телевизионные сигналы занимают «в эфире» еще больше места, чем сигналы обычных радиостанций. Им слишком «тесно» на других диапазонах. Поэтому телевидение (в его нынешнем виде) возможно только на ультракоротких волнах.).

Но вместе с тем ультракороткие волны обладают и несомненными достоинствами. Их, например, можно посылать очень узким пучком. На этом основано действие радиолокаторов. На ультракоротких волнах мало помех, и качество радиопередач здесь выше, чем на других диапазонах.

Так неужели диапазон ультракоротких волн абсолютно не годится для дальней связи? Неужели нельзя каким-либо способом увеличить «дальнобойность» ультракоротковолновых станций?

Долго трудились ученые над решением этой проблемы.

В 1921 году советский ученый В. И. Коваленков изобрел так называемую радиорелейную связь. Линия радиорелейной связи представляет собой цепочку сравнительно маломощных приемопередающих радиостанций, работающих на ультракоротких волнах и находящихся в пределах прямой видимости одна от другой (ведь тогда, как и до самого последнего времени, считалось, что ультракоротковолновая связь возможна лишь в таких пределах). Сигналы, посланные узким пучком с одной станции, принимаются на второй, оттуда передаются на третью и т.д.

В то время изобретение Коваленкова не было использовано - в нем еще не испытывали острой необходимости. Но после второй мировой войны радиорелейная связь получила общее признание.

По каждой радиорелейной линии можно вести многоканальную связь - передавать одновременно телевизионные сигналы, а также сотни и даже тысячи радиотелефонных и телеграфных сигналов.

Радиорелейная связь позволяет перекрывать большие расстояния и обслуживать громадные территории. Особое значение она приобретает в связи с открытием так называемого диффузного (рассеянного) распространения ультракоротких волн.

Многие читали сообщения, что некоторым советским телелюбителям удается, правда не регулярно, смотреть передачи зарубежных телевизионных центров. Так, например, мастер шахты «Кукрусе» близ Кохтла-Ярве (Эстонская ССР) Хейнар Таммет на телевизоре «Ленинград Т-2» с двухламповой усилительной приставкой летом и осенью 1956 года довольно часто принимал передачи телецентров из Чехословакии, Германии, Англии, Италии и Швейцарии.

Ученые разгадали причину этого явления и научились его использовать. Как выяснилось, ионосфера не вполне однородна. Из мирового пространства в нее вторгается множество частиц метеорной пыли; обычно они сгорают, не достигнув Земли. Такие микроскопические метеоры оставляют за собой следы, состоящие из сильно ионизированного (электрически заряженного) газа. Так возникают неоднородности в ионосфере. Они рассеивают энергию радиоволн, подобно тому как мельчайшие водяные капельки облаков или тумана вызывают рассеяние световых лучей.

Такое рассеяние и было использовано, чтобы обеспечить устойчивую дальнюю связь на ультракоротких волнах. Вот как это делается.

Специальные направленные антенны посылают пучок радиоволн под очень небольшим углом к горизонту. Достигнув ионосферы, волна проходит сквозь нее, но часть энергии рассеивается неоднородностями. Антенна радиоприемника направлена точно на то место, где пучок радиоволн соприкасается с ионосферой, и улавливает некоторую часть рассеянной энергии.

Проведенные опыты показали, что ионосферное диффузное распространение ультракоротких волн позволяет поддерживать связь на расстояниях приблизительно от 1000 до 1900 километров. Для такой связи пригодны волны длиной от 10-11 до 5 метров. Волны длиннее 11 метров не годятся потому, что они отражаются от ионосферы. Взаимодействие отраженных и рассеянных волн создает помехи приему. Если же волна короче 5 метров, рассеянная энергия оказывается слишком малой для уверенной связи.

Из опытов выяснилось, что при увеличении угла, под которым посылается радиолуч, сила сигнала резко уменьшается. Поэтому ионосферная диффузная связь не бывает устойчивой на расстояниях менее 1000 километров.

Новый вид радиосвязи отличается высокой надежностью. Известно, что в арктических районах обычная радиосвязь нередко нарушается из-за северных сияний, сопровождаемых «возмущениями» ионосферы. Сигналы же рассеянного распространения в эти периоды становятся даже интенсивнее.

Существует и другая разновидность диффузного распространения радиоволн - тропосферное рассеяние. Оно происходит в слоях, расположенных значительно ниже ионосферы. Этим способом можно поддерживать связь на волнах длиной в несколько сантиметров и на расстояниях до 1000 километров.

Опыты по диффузной радиосвязи на ультракоротких волнах начались совсем недавно, менее десяти лет назад, но уже достигнуты замечательные успехи. Используя явление диффузии радиоволн, можно в несколько раз сократить число станций на радиорелейных линиях, расположив станции уже не в пределах прямой видимости друг от друга, а на значительно больших расстояниях.

Так в наши дни рождается радиосвязь будущего.

С июля 1957 года по 31 декабря 1958 года будет проводиться Международный геофизический год, в течение которого ученые многих стран станут согласованно наблюдать различные физические явления, происходящие в атмосфере и толще Земли. В этот период ожидается наибольшая активность в деятельности Солнца. Как известно, именно с солнечной деятельностью связывают возникновение северных сияний, магнитных бурь и т.п. Во время Международного геофизического года намечается провести новые интересные опыты по диффузной радиосвязи.

Для подготовки к Международному геофизическому году Академия наук СССР учредила специальный комитет. Можно с уверенностью предсказать, что в области дальней связи на ультракоротких волнах будут сделаны новые открытия.

Партия и Правительство заботятся о том, чтобы новый вид беспроволочной связи был внедрен в жизнь как можно быстрее и эффективнее. В нашей стране развернуты широкие научно-исследовательские работы по распространению ультракоротких волн, прокладываются тысячи километров радиорелейных линий. Недалек день, когда москвичи смогут смотреть телевизионные передачи из Ленинграда, а ленинградцы - спектакли Большого театра. Десятки городов и сел, расположенных на больших расстояниях от телевизионных центров, обрастут телевизионными антеннами.

Благодаря новым возможностям дальней связи на ультракоротких волнах, благодаря радиорелейным линиям телевидение станет достоянием всего советского народа.

 

Будущее в настоящем

(полупроводники)

 

«Широко развернуть научно-исследовательские работы по полупроводниковым приборам и расширить их практическое применение».

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому Пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Электронная лампа - первенец радиоэлектроники, ей мы обязаны развитием радиосвязи, появлением радиолокации и многим другим. Однако радиолампа имеет ряд недостатков.

Радиолампа имеет ограниченный срок службы, может неожиданно перегореть. А стоит испортиться одной лампе из нескольких тысяч, и электронная машина выйдет из строя.

Другой недостаток радиолампы - сравнительно большие размеры. Нас уже не удовлетворяют громоздкие радиоприемники и телевизоры, занимающие много места, А что же говорить о более сложных устройствах, для которых приходится сооружать целые здания. Ведь большую часть полезной площади занимают в них лампы и источники питания - трансформаторы, выпрямители и т.п. Дело в том, что радиолампа очень «прожорлива», она потребляет много электроэнергии, а ее коэффициент полезного действия низок. Все это чудовищно «раздувает» габариты радиоэлектронных устройств.

И вот ученые стали искать достойного преемника электронной лампы, обладающего всеми ее замечательными свойствами, но лишенного недостатков. И тогда вспомнили об одном забытом открытии.

В двадцатых годах инженер О. В. Лосев изобрел кристадин - преобразователь и усилитель электрических колебаний, основанный не на электронной лампе, а на особом кристалле. Изобретение Лосева намного опередило радиотехнику того периода. Как раз тогда радиолампа вступала в пору своего расцвета, и кристадин не смог с нею конкурировать. Имя изобретателя было незаслуженно забыто.

«Второе рождение» кристаллического преобразователя относится уже к годам второй мировой войны, когда в связи с появлением радиолокации стали широко применяться «сверхкороткие» - сантиметровые - радиоволны. Оказалось, что обычные усилительные лампы на сантиметровых волнах работают очень плохо, либо не годятся вовсе. Тогда вспомнили про кристаллический преобразователь. Попробовали применить его - и результат превзошел все ожидания. Крошечный кристалл не - только справился с обязанностями лампы, но и оказался во многом лучше ее.

В короткое время были созданы различные кристаллические полупроводниковые приборы, по назначению и функциям равнозначные электронной лампе.

Полупроводниковые усилители отличаются ничтожными размерами (длина одного из таких приборов равна 12 миллиметрам, диаметр - 7 миллиметрам). Они обладают высокой механической прочностью, не боятся ударов и сотрясений. Полупроводниковые приборы не имеют нити накала и работают при пониженных напряжениях. Поэтому они во много раз экономичнее радиоламп.

Например, телевизор, в котором часть ламп заменена полупроводниковыми триодами, при ежедневной работе потребляет в месяц электроэнергии на 75 копеек. Обычный батарейный приемник весит 8-10 килограммов и расходует в год до 25 килограммов батарей, которые все вместе стоят почти столько же, сколько он сам. А полупроводниковый приемник такого класса весит всего лишь 300-350 грамм. Дешевая батарейка весом в полкилограмма будет питать его больше года.

Полупроводниковые приборы исключительно долговечны - они служат десятки тысяч часов. Срок службы электронных ламп в 10-20 раз меньше.

Благодаря этим замечательным свойствам кристаллические усилители все глубже проникают в современную радиоэлектронику. Уже созданы миниатюрные приемники и телевизоры, в которых нет ни одной лампы. Приемник, построенный на полупроводниковых приборах, может уместиться в футляре от карманных часов. Нетрудно представить, какое распространение получат в ближайшем будущем такие карманные радиоприемники.

Мы уже несколько раз употребили слово «полупроводниковый», А что это такое?

Все тела в природе по своим электрическим свойствам делятся на три группы: проводники, изоляторы и полупроводники. К проводникам, например, относятся металлы. Мы уже упоминали, что в металлах много свободных электронов, поэтому металлы обладают большой электропроводностью. В изоляторах (стекло, фарфор и т.д.) свободных электронов почти нет, электроны связаны с атомами, вот почему изоляторы практически не проводят тока. Полупроводники (к ним относятся химические элементы германий, кремний, селен, теллур, фосфор, бор и другие, а также различные окислы, руды и минералы) занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. В полупроводниках электроны также связаны, но эта связь настолько слаба, что под воздействием, например, света и тепла происходит «освобождение» электронов, и электропроводность, которая в обычном состоянии невелика, резко возрастает. На таком явлении основано, например, действие термисторов и фотосопротивлений.

Термистор - это прибор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. С помощью термисторов осуществляются измерение температуры и автоматическое управление ею (с принципом работы автоматического терморегулятора мы уже знакомы). Микротермисторы размером в доли миллиметра позволяют измерять температуру листьев, живых тканей и т.д.

Освещение также уменьшает сопротивление полупроводника. Так называемые «фотосопротивления» реагируют на видимый свет и на инфракрасные лучи, испускаемые нагретыми телами. Чувствительность «фотосопротивлений» столь велика, что они позволяют обнаруживать источник тепловых лучей, удаленный на несколько километров.

Еще до войны советские ученые установили, что на границе между полупроводниками двух различных типов происходит выпрямление переменного тока. Современные полупроводниковые выпрямители отличаются исключительно высоким коэффициентом полезного действия, достигающим 99 процентов. Это значит, что только один процент энергии теряется при выпрямлении.

Углубленное исследование полупроводниковых выпрямителей, а затем и усилителей позволило теоретически обосновать работу этих замечательных приборов.

Попутно выявили немало любопытных фактов, связанных с электрическими явлениями в полупроводниках.

Был создан ряд принципиально новых полупроводниковых приборов. Их практическое использование должно сыграть видную роль в дальнейшем развитии нашей техники и экономики.

Долгие годы ученые трудились над решением чрезвычайно важной задачи. Нужно было найти способ непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую. Вспомните, как работает обычная тепловая электростанция. В топках сжигают уголь. Тепло, выделяющееся во время горения, нагревает воду в паровом котле. Пар под высоким давлением поступает в турбину и приводит во вращение генераторы электрического тока. Видите, как все это сложно. А нельзя ли обойтись без помощи машин, заменить их каким-нибудь простым прибором, который бы при нагреве давал электрический ток.

Такие приборы - термоэлементы - были известны еще в начале прошлого века. Но они не нашли, да и не могли найти применения. Обычные металлические термоэлементы имели крайне низкий коэффициент полезного действия. Вырабатывая 1 ватт электрической энергии, они «требовали взамен» 200 ватт тепловой. Ясно, что столь неэкономичный источник электричества не имел практического значения для техники. Термоэлементы использовали только в измерительных целях.

Неудивительно, что когда в 1929 году академик А. Ф. Иоффе выступил с утверждением, что «с помощью полупроводников можно будет получать электроэнергию с коэффициентом полезного действия от 2¹/₂ до 4 процентов», то многие в это не поверили. Но прошло четверть века, и жизнь неопровержимо доказала правоту советского ученого. Именно полупроводники позволили превращать тепло в электроэнергию, минуя промежуточные «механические» звенья, причем в отличие от металлических термоэлементов обеспечивается сравнительно выгодный «обмен». Для сравнения заметим, что современные паровые машины имеют коэффициент полезного действия (КПД) около 10 процентов. А с полупроводниковыми термобатареями, состоящими из ряда отдельных элементов, уже сейчас удается получить КПД от 6 до 8 процентов. Но это еще не предел. Есть основания полагать, что в будущем термобатареи окажутся экономичнее паровых машин.

Но и теперь термогенераторы начинают приносить немалую пользу. Миниатюрный генератор «ТГК-3» работает, например, от керосиновой лампы. Теплый воздух, выходящий из лампового стекла, нагревает элементы термобатареи. С другой стороны они охлаждаются окружающим воздухом. Благодаря разности температур термогенератор начинает вырабатывать электроэнергию. Ее вполне хватает на питание батарейного радиоприемника типа «Родина».

Генераторы «ТГК-3» проникают в самые отдаленные уголки нашей страны. На полярных зимовках и рыболовецких промыслах, на целинных землях и в геологических экспедициях они облегчают и украшают быт советских людей.

Для машинно-тракторных станций разработаны более мощные термогенераторы, которые нагреваются на керогазах.

Теперь представьте себе обычную железную печь, отапливаемую углем, торфом или дровами. Ее тепла будет достаточно для электрического освещения квартиры, для зарядки аккумуляторов (ведь печь топится не круглые сутки, значит, нужно запасать электроэнергию впрок).

Сколько энергии теряется сейчас зря! Ученые подсчитали, что до 80 процентов тепла, выделяемого при топке печей паровых котлов и т.д., бесполезно уходит в воздух. Мы топим буквально «на ветер». Часть этого «бросового» тепла смогли бы использовать термобатареи.

С помощью термоэлементов можно использовать и энергию солнечных лучей. Уже построены «солнечные батареи» малой мощности. Зарождается новая важная отрасль энергетики - гелиоэнергетика.

Так, в США введено в опытную эксплуатацию несколько телефонных линий, получающих энергию от батареи из 432 фотоэлементов, каждый размером в серебряную монету. Батарея установлена на телефонных столбах на некотором расстоянии друг от друга. На ночь энергия запасается в аккумуляторах, укрепленных тут же. Полагают, что такие линии найдут широкое применение в сельских местностях.

У нас, в СССР, намечено строительство первой в мире солнечной электростанции в Армении, на Араратской равнине, где каждый квадратный метр поверхности земли получает в год два миллиона килокалорий тепла. Создание такой станции будет ценным вкладом советских ученых в мировую науку.

Полупроводники найдут свое место и в мирном использовании атомной энергии. Ученые создали полупроводниковые генераторы электрического тока, получающие энергию от радиоактивных лучей. Такие генераторы применяются в экспериментальных атомных реакторах. Радиоактивное излучение реактора поглощается полупроводником и преобразуется в электрический ток. Таким образом, с помощью полупроводниковых приборов можно осуществить непосредственное преобразование атомной энергии в электрическую.

По такому же принципу будут действовать миниатюрные атомные батарейки, состоящие из радиоактивной пластинки и полупроводникового прибора. Крошечная батарейка объемом в доли кубического сантиметра сможет обслуживать карманный фонарик 20-30 лет.

А вот и еще одна интересная область использования полупроводников. До сих пор мы говорили о них, как о преобразователях тепловой энергии в электрическую. Но физические явления в полупроводниках носят обратимый характер: если через термоэлемент пропустить электрический ток, то в зависимости от его направления температура полупроводника начнет повышаться или понижаться. На этом основано действие полупроводниковых холодильников.

Еще в 1838 году русский ученый академик Э. X. Ленц заморозил каплю воды, пропуская через термоэлемент электрический ток. Но металлические термоэлементы малоэффективны: они дают охлаждение всего на несколько градусов. Иное дело полупроводники. С их помощью удается понижать температуру на 60 градусов и даже больше.

Полупроводниковые холодильники, которые получат «путевку в жизнь» не сегодня-завтра, будут отличаться неограниченным сроком службы и очень небольшим расходом электроэнергии.

Создаются также установки искусственного климата, позволяющие поддерживать постоянную температуру воздуха в помещении - летом охлаждать его, а зимой нагревать. Так входят в наш быт выдающиеся достижения современной науки.

В заключение коснемся еще одного применения полупроводников. Часто возникает необходимость в усилении слабых изображений, например при рентгеновском просвечивании человеческого организма. С помощью полупроводников эта задача может быть легко решена.

Вот как работает полупроводниковый усилитель света. Представьте себе два плоских прозрачных стекла, наложенных друг на друга. Благодаря особому составу стекла способны проводить небольшой электрический ток. Между стеклами находится тонкая полупроводниковая пленка сернистого цинка с примесью марганца. К проводящим пластинам присоединена электрическая батарея.

Пластины устанавливаются перед экраном телевизора, рентгеновского аппарата и т.д. Под действием световых лучей, идущих от экрана, полупроводниковая пленка начинает светиться. На ней появляется такое же изображение, только гораздо более яркое и контрастное. При определенных условиях изображение усиливается до 50 раз.

Специалистам в области полупроводниковой техники предстоит еще немало поработать. Основной недостаток современных полупроводниковых приборов - слишком большой разброс их параметров (характерных данных). Приборы одного и того же типа получаются пока не вполне одинаковыми. Чтобы преодолеть этот недостаток, нужны вещества исключительной чистоты, без малейших примесей. Необходимо найти способы массового производства таких веществ.

Советские физики, химики, технологи, как и ученые других стран, работают над созданием новых дешевых и высококачественных полупроводниковых приборов.

«Стало общепризнанным, что развитие учения об атомном ядре призвано перестроить энергетику будущего, открыть новые пути к овладению природой. Столь же несомненно, хотя далеко еще и не так широко известно, огромное значение полупроводников для техники ближайших десятилетий». К этим словам академика А. Ф. Иоффе трудно что-либо добавить.

Полупроводники - это будущее, которое уже стало настоящим. Перед ними - широкая дорога в нашу науку, промышленность, народное хозяйство.

 

Нет предела научно-техническому прогрессу

 

«...Решительно улучшить работу по обеспечению технического прогресса, быстрейшего внедрения в производство новейших достижений отечественной и зарубежной науки и техники...»

 

Из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 годы

 

Развитие радиоэлектроники - одно из важнейших направлений научно-технического прогресса. Радиоэлектроника оказывает революционизирующее влияние на самые, с первого взгляда, далекие от нее области науки. Поэтому в маленькой книжке, конечно, нельзя рассказать обо всех достижениях радиоэлектроники. Однако надо, хотя бы коротко, упомянуть еще о нескольких областях ее применения, приобретающих важное практическое значение.

 

Радио покоряет вселенную. Астрономия - одна из наиболее древних наук. Она достигла исключительно высокого уровня, когда радиоэлектроники не было и в помине, когда люди не знали об электрическом токе. Оптика вооружила ученых точнейшими астрономическими приборами. Каждую звездную ночь в небо устремляются жерла гигантских телескопов. Но часто случается и так. Приготовится астроном наблюдать какую-нибудь редчайшую комету, но небо, словно нарочно, возьмет и покроется тучами. А днем мешает солнечный свет, рассеиваемый в атмосфере. Атмосфера, точно огромное матовое стекло, загораживает от нас звезды. Тысячелетия астрономы зависели от капризов природы.

Но вот, совсем недавно, исследуя помехи радиоприему, ученые установили, что небесные тела - своеобразные радиопередатчики. Они испускают не только свет, но и радиоволны.

Систематические наблюдения за небесными «радиопередачами» начались в 1944 году и продолжались, все более интенсивно, в послевоенные годы. Так родилась новая наука о небесных телах - радиоастрономия. Астрономы получили мощное и безотказное оружие - радиотелескоп. «Матовое стекло» атмосферы, издревле мешавшее изучать Вселенную, было разбито.

Радиотелескопом называют особую антенну, присоединяемую к чувствительнейшему радиоприемнику. Эта антенна устроена так, что воспринимает электромагнитные волны только оттуда, куда направлена. По углу поворота антенны легко узнать направление, в котором находится источник радиоволн.

Чаще всего радиотелескоп представляет собой огромное вогнутое «зеркало» из металлических «кружев» или сплошного металла. Такие зеркала, диаметром иногда свыше 10-15 метров, вращаются на массивных опорах, подобно гигантским прожекторам.

С помощью радиотелескопов ученые за каких-нибудь 10-12 лет собрали колоссальный материал, который по-новому осветил многие процессы, происходящие в мировом пространстве. Так, методами радиоастрономии обнаружены скопления межзвездного газа водорода, чего нельзя было узнать, применяя обычные телескопы.

Радиоастрономы получили уже первые опытные данные о внутреннем строении Солнца, исследовали некоторые звездные туманности. Такие туманности состоят из миллиардов звезд. Они настолько далеки от нас, что их свет идет к нам миллионы лет.

Выяснилось, что иногда мощные источники радиоизлучения возникают в результате космических катастроф. Например, в созвездии Лебедя ученые методами радиоастрономии обнаружили две сталкивающиеся звездные системы - Галактики.

Исследованы также газовые туманности, возникающие вследствие огромных космических взрывов, когда сравнительно слабая звезда внезапно ярко вспыхивает, разрастается до огромных размеров и затем превращается в газовое облако.

Даже Луна, и та посылает на Землю радиоволны. Впрочем, Луну можно исследовать иным, «активным» путем - с помощью радиолокации. Лучи локаторов позволяют буквально «ощупать» поверхность нашего спутника, изучить его рельеф. Этим же методом наблюдают падения метеоритов. Ученые собираются использовать его и для изучения планет, в первую очередь Венеры и Марса.

Радиоастрономия дает возможность лучше познакомиться с процессами, происходящими в земной атмосфере, предсказывать магнитные бури - бич радиосвязи.

Новая наука пригодится и мореплавателям. С помощью радиотелескопов они смогут ориентироваться по звездам в любое время суток, независимо от погоды. Небольшие радиотелескопы найдут применение и в авиации.

Из этих примеров видно, какую важную роль начинает играть радиоастрономия. Но еще больше возрастет ее «удельный вес» в будущем.

Мы стоим на пороге космических перелетов. Ракетные корабли будут управляться посредством специальных радиотелескопов, передающих команды с Земли и принимающих сигналы с ракеты. Первыми космонавтами окажутся не люди, а радиоприборы. Они «разведают» мировое пространство, и только тогда двери ракетного корабля раскроются для человека.

Но и во время самого первого полета ученые благодаря телевизору смогут видеть все, что делается внутри корабля, наблюдать показания приборов. Перед людьми, находящимися на Земле, предстанет величественная картина мирового пространства, как если бы они были на борту ракеты и сами совершали космический полет.

Радио необходимо и для сооружения искусственного спутника Земли. Искусственный спутник - это миниатюрная «Луна», своеобразная летающая обсерватория, позволяющая наблюдать верхние слои атмосферы и земную поверхность с высоты «лунного полета».

Первые искусственные спутники (их появление - дело самого ближайшего будущего) также станут управляться автоматически, людей на них не будет. Все необходимое выполнят радиоприборы. Радиотелескопы помогут ученым непрерывно следить за движением этих крошечных «Лун», созданных руками человека.

Так люди используют радио для изучения мирового пространства. Так радиоэлектроника покоряет Вселенную.

 

В глубинах микромира. Радиоэлектронике «подвластны» не только космические пространства. С ее помощью ученые проникают и в глубину другого мира -в заповедные недра вещества. Электронный микроскоп - так называется прибор, позволяющий видеть незримое.

Что такое обычный микроскоп, в наше время знает любой школьник. Этот превосходный оптический инструмент сыграл незаурядную роль в развитии науки. С его появлением человек получил мощное орудие, давшее возможность разгадать многие загадки природы, познать ее сокровенные тайны.

Заслуги оптического микроскопа неоспоримы. Но он уже исчерпал свои возможности и не в состоянии «поспеть» за бурным ростом науки. В оптический микроскоп нельзя увидеть предметы меньше двух десятитысячных долей миллиметра.

А почему? Может быть, увеличение микроскопа удастся повысить в дальнейшем, когда его конструкция будет еще и еще раз улучшена?

К сожалению, нет. Вся беда в том, что предел увеличения зависит не от пороков конструкции, а от свойств самих световых лучей. Мы знаем, что видимый свет представляет собой электромагнитные колебания с длиной волны от 4 до 7 десятитысячных долей миллиметра. Значит, распространение световых лучей подчиняется законам волнового движения.

Представьте себе морские волны. Встречая на пути скалу, волна ударяется о нее и откатывается обратно. Если же на пути попадается небольшой камень, волна обходит его и бежит дальше.

Так и свет. В одном случае световые лучи отражаются предметом, в другом - огибают его. Все зависит от того, что больше: длина световой волны или размеры предмета. Если предмет значительно больше, чем длина волны, то луч отражается, если меньше - огибает препятствие и как ни в чем не бывало идет далее.

Поэтому-то оптический микроскоп и не позволяет рассматривать предметы меньше двух десятитысячных миллиметра. Свет огибает их, в результате чего изображение получается искаженным до неузнаваемости. Предметы, расположенные на таком расстоянии друг от друга, в поле микроскопа сливаются между собой.

Вот почему оптические микроскопы увеличивают изображения предметов не более чем в несколько тысяч раз. Перешагнуть этот рубеж можно лишь с помощью прибора, основанного не на использовании световых лучей, а на совершенно ином явлении.

Таким прибором и послужил электронный микроскоп. В нем вместо световых волн используются электроны. Узкий пучок электронов направляется на рассматриваемый предмет. От поверхности предмета электроны отражаются по-разному, в зависимости от ее характера. Отраженный луч как бы несет в себе скрытое изображение исследуемого предмета. Теперь это изображение нужно увеличить и «проявить» - только тогда оно станет доступно зрению.

Увеличение и фокусировка изображения осуществляются специальными электрическими или магнитными «линзами», какие есть, например, в обычной телевизионной трубке.

Пройдя через линзы, электроны наталкиваются на экран, тоже как в телевизионной трубке. Экран покрыт веществом, которое начинает светиться при «бомбардировке» электронами (например, сернистым цинком).

На экране появляется изображение рассматриваемого предмета, увеличенное в сотни тысяч раз.

Размеры электронов очень малы, в десятки тысяч раз меньше, чем размеры атомов. В этом секрет колоссального увеличения, которое дает электронный микроскоп.

Конструкция электронного микроскопа сложна. В нем есть и своего рода ускоритель заряженных частиц, и разнообразная электронная «оптика», и светящийся экран. Для работы прибора необходим электрический ток с напряжением иногда свыше 100 тысяч вольт. Чтобы воздух не мешал движению электронов, его приходится все время откачивать. Этим «занимаются» особые вакуумные насосы, создающие в камере электронного микроскопа необходимое разрежение.

Электронный микроскоп сразу же завоевал признание ученых. Его стали широко применять во многих областях народного хозяйства - в медицине, биологии, химии, кристаллографии, металлургии и др. С помощью этого замечательного прибора можно непосредственно наблюдать молекулы некоторых веществ. Исследование белковых молекул поможет ученым исчерпывающе объяснить возникновение жизни, превращение «мертвого» вещества в «живую» ткань. Тем самым будет завершен окончательный разгром идеализма, положен конец поповским сказкам о «божественном» сотворении мира.

Изучение процессов, связанных с возникновением и ростом кристаллов, приведет к созданию «сверхпрочных», не боящихся коррозии (ржавчины) сплавов. В конечном счете это даст большой экономический эффект, сохранит многие тысячи тонн металла.

Увеличение электронных микроскопов в сотни раз больше, чем оптических. Но и оно имеет предел. Как показали исследования, электронные лучи также не лишены волновых свойств, в том числе способности огибать ничтожно малые предметы.

Однако средства и возможности радиоэлектроники столь разнообразны и неисчерпаемы, что можно не сомневаться: в будущем ученые создадут новые типы электронных микроскопов, основанные, быть может, на каких-то иных, пока не известных принципах. Эти «ультрамикроскопы» будут обладать почти неограниченным «потолком» увеличения.

И тогда мы сможем наблюдать своими глазами величественный мир атомов, со всеми его закономерностями и загадками.

 

Радиоэлектроника - хранитель точного времени. В жизни современного человека все рассчитано по часам. К определенному часу мы идем на работу, в определенное время отправляются и прибывают поезда, начинаются спектакли, лекции, собрания. Строго по графику работают заводские конвейеры - каждая технологическая операция на них начинается и заканчивается в точно установленные сроки.

Вот почему мы часто смотрим на часы. Чтобы они шли правильно, их надо регулярно проверять по сигналам точного времени, которые передаются по радио четыре раза в день. Как же узнают точное время?

Основной единицей времени служат сутки. В течение суток земной шар делает один оборот вокруг своей оси. Земля - это как бы огромная часовая стрелка, указывающая самое точное время. Наблюдают за такой необычной «стрелкой» астрономы. Они узнают время по расположению звезд.

А как быть в промежутках между астрономическими наблюдениями? Ведь современная наука требует чрезвычайно точного определения времени в любой момент, когда это понадобится. Во многих случаях, например в геодезии и кораблевождении, нужно знать время с ошибкой не более чем в сотую, а иногда и тысячную долю секунды. Значит, необходимы очень точные часы, которые в перерывах между астрономическими наблюдениями показывали бы время с ничтожной погрешностью.

От чего же зависит точность часов? Почему одни часы точнее других?

Обратите внимание на маятник стенных часов. Если он качается слишком быстро, часы спешат, медленно - отстают. Это происходит оттого, что маятник связан со стрелками: при каждом его качании стрелки передвигаются на какую-то часть окружности циферблата. Стало быть, маятник управляет ходом часов.

У маятника есть одна характерная особенность - он качается равномерно и в минуту совершает определенное число качаний. Число колебаний маятника в единицу времени, или, как говорят, его собственная частота, зависит от длины. Чем длиннее маятник, тем медленнее он раскачивается, то есть тем ниже его собственная частота.

Но ведь все тела при изменении температуры удлиняются или укорачиваются. Меняется и длина маятника. Значит, часы, показывающие точное время при какой-нибудь одной температуре, будут спешить или отставать при другой.

В самых точных механических часах маятник сделан из особого сплава - инвара, что в переводе с латинского означает «неизменный». Длина такого маятника, а следовательно, и частота, с которой он колеблется, почти не зависят от температуры.

Чтобы на ход эталонных часов не влияло атмосферное давление, их помещают в цилиндр, из которого затем откачивают воздух. Находятся они глубоко под землей, в подвалах, чтобы избежать толчков.

И все-таки эти часы за сутки спешат или отстают на тысячную долю секунды. Всего на одну тысячную! Но и столь ничтожная погрешность иногда бывает недопустима. В некоторых астрономических и геофизических исследованиях необходимо определять время еще точнее. Как ни пытались ученые улучшить маятниковые часы, ничего не получилось. Очевидно, возможности маятника были исчерпаны. И тогда на помощь пришла радиоэлектроника.

На принципах радиоэлектроники основаны новые кварцевые часы, суточная погрешность которых равна десятитысячной доле секунды, что в десять раз меньше погрешности обычных эталонных часов. В кварцевых часах нет ни пружины, ни гирь, ни качающегося маятника. Как же они действуют? В природе часто встречается замечательный минерал - кварц. Он бывает в виде песка, гальки и многогранных кристаллов. Прозрачные бесцветные кристаллы кварца называют горным хрусталем. Из хрусталя делают бокалы, вазы, люстры.

Чем же замечателен кварц?

Прежде всего своей прочностью и твердостью - тверже его только алмаз, корунд и топаз. Помимо того, кварц почти не расширяется при нагреве и не подвержен действию большинства кислот.

Но не в этом заключается самое интересное свойство кристаллов кварца. Если вырезать из кварцевого кристалла пластинку и сдавить ее, то на гранях пластинки появятся электрические заряды. Теперь поместим ту же пластинку между двумя металлическими пластинами-электродами и подключим электроды к электрической батарее. И что же? Пластинка сожмется либо растянется в зависимости от того, на какой ее грани сосредоточились положительные заряды и на какой отрицательные.

Это свойство кварцевых кристаллов назвали пьезоэлектрическим эффектом (пьезо по-гречески значит давить). Если электроды пьезоэлектрической пластинки включить в сеть переменного тока, то пластинка начнет колебаться - поочередно сжиматься и растягиваться. Сколько электрических колебаний произойдет в сети, столько же механических колебаний совершит пластинка.

Кварцевая пластинка, как и любое другое упругое тело (струна, пружина, камертон), также обладает собственной частотой, с которой она начинает колебаться после толчка. Собственная частота пластинки зависит от ее размеров, формы и массы. Поскольку кварц при нагревании расширяется ничтожно, собственная частота кварцевой пластинки исключительно постоянна. А ведь именно такой маятник необходим для «сверхточных» часов! И кварцевая пластинка была действительно использована в качестве своеобразного электрического маятника для новых эталонных часов. Колебания такого «маятника» поддерживаются с помощью специального радиоэлектронного устройства, так называемого лампового генератора, вроде тех, что применяются в радиопередатчиках. Генератор черпает энергию от электрической батареи и с помощью электронной лампы передает ее пластинке. Таким образом, электрическая батарея, питающая генератор, играет роль часовой «пружины», а электронная лампа - «механизма» кварцевых часов.

Ламповый генератор с кварцем вырабатывает переменный ток исключительно постоянной частоты. Этот ток предназначен для питания особого электромотора, который через зубчатую передачу вращает стрелки. Скорость вращения такого электромотора (число оборотов в минуту) зависит от частоты переменного тока, текущего по его обмотке. Чем выше частота тока, чем быстрее вращается вал мотора, тем скорее движутся часовые стрелки.

Частота кварцевого генератора почти неизменна. Значит, настроив пластинку на нужную частоту (как настраивают и обычный маятник), мы получим часы, отличающиеся «сверхвысокой» точностью. Кварцевые часы уже помогли ученым сделать важное открытие. Оказалось, что земной шар вращается вокруг своей оси не абсолютно равномерно. Длительность суток меняется на несколько десятитысячных долей секунды. Теперь такие часы стали основными «хранителями» точного времени. Они имеются во многих научно-исследовательских институтах и обсерваториях нашей страны. Показания этих часов регулярно сравнивают между собой и проверяют по звездам. В этом и состоит «хранение» времени.

Мы только что назвали кварцевые часы сверхточными. Но точность, которая сегодня кажется нам «сверхвысокой», завтра будет уже недостаточна. Впрочем, ученые и сейчас нуждаются в еще более точных часах. С их помощью можно было бы осуществить то, что до сих пор делать не удавалось. Например, заранее предсказывать землетрясения. Сколько бедствий удалось бы предотвратить тогда. Вспомните Крымское землетрясение 1927 года или недавнее Ашхабадское землетрясение! Эти бедствия застали нас врасплох. А ведь им предшествовали какие-то нарушения в движении Земли. Вот где пригодились бы часы, идущие с точностью, скажем, до одной стотысячной секунды в сутки!

Да возможны ли вообще такие часы?

Современная наука отвечает на этот вопрос утвердительно. Уже созданы первые, пока еще несовершенные образцы новейших - атомных или молекулярных - часов. Как же они работают?

Атом или молекула - это тоже упругое «тело», обладающее определенной собственной частотой. Поскольку в одном и том же веществе все атомы или молекулы одинаковы, совпадают и их собственные частоты. Эти частоты обладают поразительным постоянством, они практически не зависят от внешних влияний - температуры, атмосферного давления и т.п. Вот почему так заманчиво использовать колеблющийся атом или молекулу в качестве часового «маятника».

Но как это сделать?

Здесь опять-таки не обойтись без радиоэлектроники. Ведь колебания атомов надо как-то усилить, преобразовать в переменный электрический ток, заставить его двигать часовые стрелки.

Вот как устроены простейшие атомные часы. В резервуаре, из которого откачан воздух, находится сосуд с разреженным газом - аммиаком. В стенке сосуда сделана щель, сквозь которую молекулы аммиака вылетают наружу. При этом они не только движутся вперед, но и колеблются. Поток колеблющихся молекул направляется в так называемый объемный резонатор - радиоэлектронную колебательную систему, настроенную на их частоту. В резонаторе возникают электрические колебания. Они усиливаются ламповым усилителем и после ряда преобразований приводят в действие часовые стрелки, как это делается в кварцевых часах.

...Пройдет несколько лет, и атомные часы займут почетное место в научных лабораториях, как аккуратный и надежный страж точного времени.

 

Ультразвук. В годы первой мировой войны известный французский физик Ланжевен, впоследствии коммунист, работал над созданием прибора, позволяющего издали обнаруживать вражеские подводные лодки. Для этой цели он решил использовать неслышимые ультразвуковые волны.

Звук - волнообразно распространяющиеся колебания частиц воздуха, воды, металла и т.д. Человеческое ухо улавливает звуки, издаваемые телами, совершающими в секунду от 16-30 до 18-20 тысяч колебаний. Звуки с более высокой частотой (ультразвуки) уже неслышимы.

В разных веществах звуковая волна распространяется с неодинаковой скоростью. Скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 метрам в секунду, в воде -1440, а в стали - 5810.

Если на пути звуковой волны возникает препятствие - горы, скалы, лес, то волна отражается от него и возвращается назад в виде эха.

Это свойство звуковых волн Ланжевен и решил использовать для дальнего обнаружения подводных лодок. Зная скорость распространения волны в воде, а также время между посылкой короткого ультразвукового сигнала - импульса - и его возвращением, можно подсчитать расстояние до подводной лодки или другого препятствия, отразившего звук.

В качестве источника ультразвуковых волн Ланжевен применил уже знакомую нам пьезокварцевую пластинку. Пластинка подключалась к мощному генератору электрических колебаний и вследствие пьезоэффекта начинала интенсивно колебаться. При этом она «подкачивала» воду, и в воде появлялся узкий, направленный под прямым углом к пластинке пучок ультразвуковых волн.

Кварцевая пластинка служила и приемником ультразвука. Звуковая волна, встречая такую пластинку на пути, заставляет ее колебаться (вспомните, как колеблются на волнах мелкие щепки, клочки бумаги и т.п.). Опять-таки в результате пьезоэффекта пластинка преобразует энергию ультразвуковых волн в энергию электрических колебаний, которые затем воспринимаются специальным радиоприемником.

Таким образом, излучение и прием ультразвука основаны на радиоэлектронике. В любой ультразвуковой установке вы найдете мощный генератор электромагнитных колебаний, а в некоторых устройствах и чувствительный радиоприемник.

Какое же применение находит ультразвук в народном хозяйстве?

Начнем с мореплавания. Почти на любом судне имеется эхолот - ультразвуковой прибор, позволяющий определять глубину моря, промерять рельеф морского дна, обнаруживать подводные скалы и затонувшие корабли.

Недавно ученые сделали интересное открытие. Оказывается, в океане на определенных глубинах проходит «подводный звуковой канал», по которому звук может распространяться на огромные расстояния.

Предположим, судно терпит аварию. Необходима помощь. И вот, чтобы сигнализировать об этом, сбрасывают в океан небольшую бомбочку, которая автоматически взрывается, достигнув «подводного канала». На побережье в нескольких местах расположены наблюдательные пункты, поддерживающие между собой радиосвязь. От каждого наблюдательного пункта идет линия к приемнику ультразвука, погруженному в воду. В момент, когда приемник уловил аварийный сигнал, автоматически засекается время. На разных наблюдательных пунктах оно, естественно, будет несколько различным: ведь пункты находятся не на одинаковом расстоянии от места аварии. Сопоставив по радио моменты приема аварийного сигнала на каждом из пунктов, очень точно определяют координаты корабля, терпящего бедствие, и направляют к месту кораблекрушения спасательные суда и самолеты.

В будущем подводная сигнализация, бесспорно, получит большое распространение.

А вот как применяется ультразвук в промышленности. В 1928 году советский ученый С. Я. Соколов изобрел ультразвуковой дефектоскоп - прибор для обнаружения трещин и раковин в металлических изделиях и твердых пластмассах. Принцип действия такого прибора прост. Узкий пучок ультразвука проходит сквозь исследуемое изделие. Если в толще изделия скрыта трещина или раковина, то звук частично отражается и идет обратно, где улавливается приемником. Приемник соединен со специальным радиоэлектронным прибором - осциллографом, на экране которого, напоминающем экран телевизора, появляется светящаяся кривая - осциллограмма. По ее виду судят о характере дефекта.

Мощные ультразвуки обладают способностью дробить твердые тела. На этом основаны ультразвуковые буры и сверла. С их помощью можно быстро проделывать отверстия самой сложной конфигурации даже в телах, обладающих очень большой твердостью, например в алмазе и кварце.

Многие знают, как трудно паять алюминий. На его поверхности имеется плотная пленка окиси, препятствующая пайке. Но вот придумали ультразвуковой паяльник. Его стержень колеблется с достаточно высокой частотой и сдирает пленку, так что припой ложится на чистый металл.

Ультразвуковые устройства очень распространены в химической промышленности. Ультразвук ускоряет многие химические превращения, разлагает некоторые сложные вещества. С его помощью получают однородные смеси жидкостей, которые обычно не смешиваются и не растворяются друг в друге.

Таковы современные применения ультразвука. А что можно сказать о его будущем? На эту тему написано немало научно-фантастических романов. И тем не менее трудно предвидеть все то, что будет достигнуто с помощью неслышимых звуков - перспективы их использования исключительно богаты и многообразны. Ведь создан даже ультразвуковой микроскоп, позволяющий рассматривать микроскопические предметы, скрытые в толще непрозрачных тел. Мало ли подобных «чудес» принесет будущее!

Но кое-что можно предугадать и теперь.

Ученые полагают, что при помощи ультразвука удастся очищать воздух от дыма, рассеивать туманы. Дым и туман - скопления мельчайших частичек сажи или воды, висящих в воздухе. Если через пространство, наполненное туманом, пропустить достаточно мощную ультразвуковую волну, то капельки воды начнут «метаться» из стороны в сторону. При этом они должны неизбежно сталкиваться, сливаться друг с другом и оседать на землю.

Установив ультразвуковые устройства в заводских трубах, можно будет очистить воздух в городах и рабочих поселках от дыма и копоти, еще более оздоровить быт трудящихся.

Большую помощь окажет ультразвук слепым. Портативные звуковые локаторы в какой-то мере смогут заменить глаза (ведь летучая мышь, живой «эхолот», прекрасно обходится без зрения). Модели таких приборов уже имеются. Одна из них «видит» даже тонкую бечевку, натянутую в нескольких метрах. Возможности для усовершенствования «ультразвукового глаза» в сочетании с «электрическим глазом» - фотоэлементом и быстродействующей электронной машиной - почти безграничны.

* * *

Даже скупой обзор различных применений радиоэлектроники дает представление о неисчерпаемых возможностях этой замечательной науки в различных областях народного хозяйства.

Радиоуправляемые ракеты, кибернетические машины, заводы «на замке», «необитаемые» электростанции, гигантские синхроциклотроны, миниатюрные полупроводниковые приборы, термогенераторы, атомные батареи - все это есть уже в нашем распоряжении. Дальнейшее развитие радиоэлектроники поможет воплотить в жизнь самые дерзновенные мечты человечества.

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плонский Александр Филиппович

 

 

Заглянем в будущее

 

* * *

Редактор С. Петрова

Оформление художника И. Байтодорова Художественный редактор С. Сергеев

Технический редактор Ю. Мухин               Ответственный корректор Э. Осипова

Сдано в набор 20 ноября 1956 г.                Подписано в печать 20 декабря 1956 г.

Формат 84 × 108 ¹/₃₂. Физ. печ. л. 2 ¹/₄. Условн. печ. л. 3,69. Учетно-изд. л. 3,65.

Тираж 150 тыс. экз.    А 12375.     Заказ № 2051.     Цена 85 коп.

Государственное издательство политической литературы. Москва, В-71, Б. Калужская, 15.

3-я типография «Красный пролетарий» Главполиграфпрома Министерства культуры СССР.

Москва, Краснопролетарская, 16.

 

* * *