Приключения радиолуча - Валерий Родиков

Специалист невольно отметил еще одну из проблем будущих биоустройств. Как электрически соединять молекулы-переключатели? Ведь молекула слишком мала; ее невозможно подсоединить к обычному электрическому проводнику. Ученые рассчитывают сделать это с помощью «химических проводов» — полимеров. Они имеют цепную структуру и могут проводить электрический ток.

Микротехника, создаваемая сегодня из биологических материалов, делает первые, пока еще робкие, шаги, и, возможно, лет через 10—15 информационные биоустройства станут нам столь же привычны, как и нынешние ЭВМ. А дальше, как говорится, чем черт не шутит, может, удастся создать робота на биоэлементах, похожего на нас с вами?

РАДИОВОЛНА НА ЭКРАНЕ

«ОТЕЦ АМЕРИКАНСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ» ВЛАДИМИР ЗВОРЫКИН

Те, кому за сорок, еще помнят наш первый отечественный самый массовый телевизор КВН-49. Перед махоньким экраном помещалась выпуклая линза, о которой почему-то с гордостью говорили, что она наполнена дистиллированной водой. Увеличенное линзой изображение подчас напоминало зеркало из комнаты смеха. Тем не менее телезрители той поры, затаив дыхание, следили за перипетиями действа, происходившего на голубом экране.

Трехпрограммный шестнадцатиламповый КВН-49 — простой и дешевый — был нарасхват в магазинах. Пережил он своих собратьев и выпускался аж до 1960 года. Завидное долголетие! Наделали его более одного миллиона трехсот тысяч. Кстати, он был единственным телевизионным приемником по схеме прямого усиления, все остальные телевизоры — супергетеродинного типа. Конечно, от современных красавцев с огромным экраном КВН отличается, как небо от земли, но заслуги его неоспоримы. Благодаря ему телевидение пришло во многие семьи.

Сколько труда было вложено в удивительное открытие — телевидение! Сколько имен связано с ним! Об этом стоит хоть немного вспомнить.

Идея телевидения возникла раньше, чем были открыты радиоволны. Попытки передать изображение по проводам относятся к середине 70-х годов прошлого века. В самой идее передачи изображения нет ничего необычного. Любой наблюдаемый нами предмет «разбивается» на множество элементов, и они передаются не одновременно, а поочередно один за другим. Вернее, передаются не элементы, а сигнал об их яркости. Чем больше число элементов, тем больше четкость изображения, тем менее заметно для глаза разбиение.

Важна и скорость передачи. Надо, чтобы в момент передачи последнего элемента глаз еще «помнил» яркость первого. И этот промежуток времени не должен превышать 0,1 секунды. Так поочередно переданные элементы в силу свойств нашего глаза можно сложить в единую картину.

Последовательную передачу изображения по элементам называют разверткой изображения. Иногда мы слышим такую фразу: «Погорел строчник в телевизоре, нет развертки». Значит, вышел из строя генератор строчной развертки, который заставляет электронный луч в кинескопе обегать построчно весь экран, воссоздавая изображение.

К тому времени, о котором идет речь, то есть к середине 70-х годов прошлого века, было известно свойство селена изменять свое сопротивление в зависимости от количества падающей на него световой энергии, и следовательно, можно было информацию о яркости каждого элемента представить в виде электрического сигнала. А изобретение телефона доказало, что сложные электрические сигналы можно передавать по проводам. Оставалось самое главное: практически осуществить развертку изображения и воссоздать его на приемном конце. Многие бросились придумывать способы «электрического видения». Так было названо будущее телевидение в одном из заголовков газет. (Кстати, возникновение термина «телевидение» относится к 1900 году. Впервые его употребил русский инженер-электрик К. Д. Перский в докладе «Электрическое телевидение» На Международном конгрессе в Париже.)

Какие только идеи не выдвигались, однако при том Уровне техники они так и не воплотились, как говорят, «в железо». Среди них оригинальностью и глубиной проработки отличалось устройство, предложение 20-летним Порфирием Ивановичем Бахметьевым, ставшим впоследствии известным своими трудами в области физики и биологии.

В 1880 году Бахметьев, в ту пору студент Цюрихского университета, изобрел устройство, которое назвал «телефотограф». Изображение в нем развертывалось рядом светочувствительных селеновых элементов, быстро обегающих по спиральной траектории всю плоскость передаваемого оптического изображения. Сейчас такая траектория движения датчика широко применяется, в том числе в радиолокации, чтобы захватить цель на сопровождение, а также в разных оптических системах поиска.

Селеновые элементы преобразовывали свет от отдельных участков изображения в электрические сигналы, которые по проводам поступали на приемный пункт. Там картина воссоздавалась с помощью ряда газовых горелок, движущихся синхронно по такой же спирали, как и на передающем конце. Электрические сигналы, пришедшие на приемный конец, управляли заслонками, которые регулировали поступление газа в горелки. Так модулировалась яркость свечения. Скорость синхронного движения селеновых датчиков и горелок была небольшой — пять циклов в минуту. Так что телефотограф был рассчитан на передачу неподвижных и медленно перемещающихся объектов.

Закон спирали нашел свое продолжение в изобретении Пауля Нипкова, которое он запатентовал в Германии в 1884 году. Это, пожалуй, первое изобретение в области телевидения, принесшее практическую пользу.

Основной его элемент — развертывающий диск из непрозрачного материала, известный ныне как диск Нипкова. Диск имел квадратные отверстия (у Нипкова их было 24) размером немногим более двух миллиметров. Они располагались по спирали на краю диска и были сдвинуты относительно друг друга на равные углы. Расстояние между ними и было как раз шириной кадра. Причем каждое последующее отверстие сдвинуто ближе к центру самого отверстия.

Передаваемое изображение фокусировалось на небольшом участке на краю диска в пределах ограничительной рамки, которая и определяла размер передаваемого изображения. При вращении диска каждое отверстие поочередно прочерчивало дугообразную полоску, называемую строкой, а за один оборот диска строки поочередно заполняли все пространство внутри рамки, образуя кадр. Число строк разложения равно числу отверстий в диске, а число кадров в секунду — скорости вращения диска.

Если смотреть сквозь отверстия быстро вращающегося диска на предмет, изображение которого нужно передать, то он виден целиком, тогда как на самом деле в каждый данный момент времени лишь один из его элементов появляется в одном из отверстий диска.

Блуждающие лучики света, рвущиеся из отверстия, собирала линза и фокусировала на селеновом элементе. Селен превращал их в последовательность токовых сигналов, каждый из которых был пропорционален яркости отдельных элементов изображения.

На приемной стороне Нипков предложил использовать магнитооптический модулятор света, который бы изменял его яркость в зависимости от величины приходящего тока. Обычная осветительная лампа не годилась. Она не могла менять яркость свечения с такой скоростью: слишком долго нагревалась и остывала ее нить. Принцип действия модулятора был основан на эффекте Фарадея. Мы уже упоминали о нем: постоянный магнит влияет на луч света, а конкретнее — он поворачивает плоскость его поляризации. Тем опытом Фарадей показал, что свет имеет электромагнитную природу. Не будем касаться устройства модулятора. Он не так уж и важен для истории телевидения, и не так уж и сложен сам по себе. Главное в изобретении Нипкова — его Диск. Он нужен был и на приемном конце. Мало того, чтобы правильно расставить все сигналы яркости на свои места, диск должен был вращаться синхронно с диском в передатчике.

Разложение изображения с помощью диска Нипкова было настолько простым и удачным решением, что Диск впоследствии использовали в большинстве практических систем так называемого механического телевидения.

Хотя главная деталь механического телевидения — Диск Нипкова — изобретен в 1884 году, потребовались еще десятилетия, чтобы механический телевизор стал Реальностью. Увы, другие элементы были еще несовершенны. Не умели пока изменять яркость источника света на приемном конце с требуемой быстротой, да и селеновые элементы тоже не столь уж быстро реагировали на изменение света.

Только потом появятся безынерционные неоновые и другие газосветные лампы и фотоэлементы, работающие на принципе внешнего фотоэффекта (в изучении данного явления большую роль сыграли труды русского физика А. Г. Столетова в 1888—1890 годах). Спустя 40 лет после предложения Нипкова, в 1925 году, Д. Берц в Англии и Г. Джекинс в США почти одновременно продемонстрировали передачу движущихся изображений. Этот год считается рождением механического телевидения. У нас в стране первая демонстрация механического телевидения прошла в 1926 году на V Всероссийском съезде физиков.