100 великих научных достижений России - Виорель Ломов

Памятник на могиле Б.Л. Розинга в Архангельске

Почву для создания электронного ТВ подготовило изобретение телефотографа (П.И. Бахметьев, 1870-е гг.), электронной трубки (У. Крукс, 1879) и катодной трубки (К.Ф. Браун, 1895), а также описание катодных лучей как потока электронов, испускаемых нагреваемым катодом электронной лампы, заполненной газом под низким давлением (Дж. Дж. Томсон, 1897).

В своих исследованиях, начатых в 1897 г. и большей частью проводимых за свой счет, Розинг использовал осциллографическую трубку Брауна. Обратив внимание на вариации электронного луча на экране трубки, ученый решил использовать этот луч в качестве коммутатора элементов изображения. В своих опытах физик избавился от механической развертки изображения лишь наполовину – оставил ее для передачи изображения, а для приема применил электронную.

Использовав осциллографическую газонаполненную трубку с холодным катодом и флуоресцирующим экраном в приемном устройстве, Розинг изменением яркости элементов передаваемого изображения смог воздействовать на интенсивность потока электронов, падающего на экран. Заменив в передающем устройстве высокоинерционное селеновое фотосопротивление щелочным фотоэлементом с внешним фотоэффектом, ученый нашел способ безынерционного преобразования передаваемого изображения в электрические сигналы.

Разработав за 10 лет все основные элементы современных черно-белых телевизионных трубок (кинескопов), Розинг в 1910 г. сделал в РТО публичный доклад «Об электрической телескопии и одном возможном способе ее выполнения», в котором заявил, что телевидение можно создать только на основе безынерционных электронных приборов при помощи электронного пучка.

9 мая 1911 г. ученый продемонстрировал точное (неподвижное) изображение на экране своего телевизора – решетку, состоящую из четырех белых полос на черном фоне, помещенную перед объективом передатчика. Первая в мире телевизионная передача стала одним из самых впечатляющих событий начала XX в. в мире науки.

РТО отметило выдающиеся заслуги Розинга в области электрической телескопии, наградив его в 1912 г. золотой медалью и Премией им. почетного члена РТО К.Ф. Сименса.

Продолжив свои исследования, Розинг с целью совершенствования телевизионной системы стал использовать вакуумную трубку с накаливаемым катодом и магнитной фокусировкой электронного пучка, добился лучшей «фокусировки электронного пучка продольным магнитным полем и вывел расчетную формулу, связывающую фокусное расстояние “магнитной линзы” с числом ампер-витков катушки».

В 1920-е гг. Розинг усовершенствовал передающее и приемное устройства, разработал ряд конструкций электронно-лучевой трубки, предложил новые способы модуляции электронного пучка. В это время в США, Англии и СССР были проведены опыты по передаче движущихся изображений по радио при помощи оптико-механических систем, а затем начались телевизионные передачи с применением таких систем. Не возражая против временного «механического этапа» развития ТВ, Розинг видел его перспективы лишь в электронных системах. Время подтвердило прогнозы ученого.

Первое движущееся изображение на экране телевизионного приемника – телефота (полностью электронной системы ТВ), запатентованного в 1925 г. изобретателями Б. Грабовским, Н. Пискуновым и В. Поповым у нас и за рубежом, появилось в 1928 г. Его продемонстрировали в Ташкенте Б. Грабовский и И.Ф. Белянский. Специалисты эту демонстрацию считают рождением современного ТВ.

Документы, связанные с созданием телефота, и дневник Грабовского были утеряны или похищены, каким-то образом попали в США и затем в деталях были отражены в романе М. Уилсона «Брат мой, враг мой», по праву считающегося одним из лучших литературных произведений о физиках-экспериментаторах и, в частности, о создателях телевидения. Скрупулезно воспроизведя все технические подробности изобретения, писатель «отцами» современного телевидения сделал не русских ученых, а американцев.

РАДИОСВЯЗЬ КОТЕЛЬНИКОВА

Радиоинженер, радиофизик, радиотехник, математик, криптограф, специалист в области информатики, педагог, общественный и государственный деятель; профессор, заведующий кафедрами МЭИ и МФТИ; родоначальник научной школы радиофизики и радиотехники; директор и главный конструктор ОКБ МЭИ; академик, первый вице-президент АН СССР, член 15 международных и зарубежных академий; директор Института радиотехники и электроники АН СССР; председатель Совета «Интеркосмос»; главный редактор журналов «Радиотехника и электроника» и «Вестник Академии наук СССР»; председатель Верховного Совета РСФСР; кавалер ордена Почета, 6 орденов Ленина, двух орденов Трудового Красного Знамени, орденов «Знак Почета» и «За заслуги перед Отечеством» I и II степени; обладатель золотых медалей – им. А.С. Попова, им. М.В. Ломоносова, им. М.В. Келдыша, им. А.Г. Белла и др.; лауреат Ленинской, двух Сталинских и других премий; дважды Герой Социалистического Труда, Владимир Александрович Котельников (1908–2005) является одним из основоположников радиофизики, радиотехники, радиоэлектроники, радиоастрономии, информатики и отечественной криптографии.

Одной из самых уважаемых в научном мире организаций является организованный в 1884 г. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), объединяющий ныне свыше 400 тыс. специалистов из 170 стран. Институт издает треть мировой технической литературы по радиоэлектронике, электротехнике, компьютерам, системам управления, лидирует в области разработки стандартов. Высшая награда IEEE – Золотая медаль им. А.Г. Белла – вручается ежегодно (с 1976 г.) за выдающиеся фундаментальные исследования и прикладные разработки в области коммуникаций. Из русских ученых медаль была присуждена лишь одному – академику В.А. Котельникову в 2000 г. «за фундаментальный вклад в теорию сигналов». Ее вручение сопровождалось панегириком президента IEEE Б. Айзенштайна: «Академик Котельников – выдающийся герой современности. Его заслуги признаются во всем мире. Перед нами гигант радиоинженерной мысли, который внес самый существенный вклад в развитие радиосвязи».

Бюст В.А. Котельникова в Казани

Награда подытожила 78-летнюю творческую деятельность ученого в области радиосвязи, которую Владимир Александрович считал главной наукой XX в. «Радио, уверен, повлияло на жизнь значительно сильнее, чем авиация. С радио начались электроника, телевидение, вся информатика и компьютеры. Ничего важнее радио в технике за последние 100 лет не возникало».

Основные труды Котельникова, посвященные проблемам совершенствования методов радиоприема, изучению радиопомех и разработке методов борьбы с ними, разделяются на три этапа:

открытие теоремы отсчетов, носящей имя автора;

основание теории потенциальной помехоустойчивости;

разработка планетарных радиолокаторов и проведение с их помощью широкомасштабных астрономических исследований.

Статья Котельникова «О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи», опубликованная в 1933 г. в одном из научных сборников (журнал «Электричество» отверг ее как непонятную!), в которой аспирант МЭИ сформулировал и доказал одну из ключевых теорем будущей теории информации, на 15 лет опередила аналогичные труды американского ученого К. Шеннона – «отца» этой теории.

Теорема отсчетов (или выборок), математически определяя максимальную скорость передачи информации, стала стержнем теории информации, радиофизики, оптики, теории цифровых систем передачи сообщений, управления, кодирования и обработки информации – сродни законам Ньютона в механике. На ней построен принцип действия ЭВМ и ТВ.

В конце 1930-х гг. Котельников создал лучшую в мире многоканальную буквопечатающую установку для работы по радио и первую многоканальную телефонно-телеграфную аппаратуру радиосвязи, использующую одну боковую полосу частот, установленную на линии Москва – Хабаровск.

В 1999 г. Международный научный фонд Э. Райна (Германия) наградил Котельникова своей основной премией «за впервые математически точно сформулированную и доказанную, в аспекте коммуникационных технологий, теорему отсчетов», чем официально подтвердил приоритет русского ученого в создании цифровых технологий в передаче данных. Так что за компакт-диски все мы должны быть благодарны Владимиру Александровичу.

Крупнейшим учением Котельникова, заложившим основы современной статистической радиофизики, стала теория потенциальной помехоустойчивости, созданная в конце 1940-х гг. Удивительно, что эта работа, опередившая свое время как минимум на 10 лет, поначалу была не понята коллегами! «По теме этой диссертации автор смог опубликовать только одну короткую статью, содержавшую квинтэссенцию своей теории. После этого В.А. Котельников сразу приобрел мировую известность».