В субботу, 16 марта, исполняется 160 лет со дня рождения великого русского ученого и инженера, одного из изобретателей радио, Александра Степановича Попова. Со школьной скамьи мы знаем, что он изобрел радио, о его споре с Гульельмо Маркони и Николой Теслой, о непростой судьбе замечательного исследователя и преподавателя. Но это сухие фразы учебника, которые вряд ли могут объяснить, насколько важными и своевременными были открытия Попова. «Известия» — о жизненном пути великого русского ученого.
Общее дело человечества
Конечно, имя Попова в первую очередь связано с радио, исследованию которого ученый отдал всю жизнь. Спор же о приоритете в изобретении радио начался уже после смерти русского изобретателя. Итальянец Маркони вместе с немцем Карлом Брауном получили в 1909 году Нобелевскую премию за открытие радио. Про Попова вспомнили уже в СССР, после Второй мировой, когда был взят курс на подчеркивание приоритета отечественных исследователей в самых разных областях науки. Но, как и со многими другими великими открытиями, едва ли не каждая нация выдвигала своего кандидата на роль изобретателя «беспроволочного телеграфа»: американцы доказывали первенство Томаса Эдисона, Дэвида Хьюза и Николы Теслы (в последнем случае к «параду гордости» присоединялись и сербы), немцы — Генриха Герца, французы — Эдуара Бранли, а англичане — сэра Оливера Лоджа. И каждая страна по сей день остается при своем мнении.
Очевидно, что спор этот более политический, нежели научный. Наука по определению наднациональна, и ее достижения принадлежат всему человечеству. Каждый из имевших отношение к созданию радио ученых сделал свой шаг к конечному результату, позволяя последователям приближаться к общей цели. В начале XIX века француз Андре-Мари Ампер создал первую теорию магнетизма и ввел понятие электрического тока. Развивая его идеи, англичанин Майкл Фарадей в 1831 году открыл электромагнитную индукцию, доказал тождественность различных видов электричества, ввел понятие электрического и магнитного поля и высказал идею существования электромагнитных волн. В 1867 году шотландский физик Джеймс Максвелл сделал предположение о существовании в природе электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Его теория оказалась столь интересной, что Берлинская Академия наук в 1879 голу даже объявила конкурс на ее доказательство.
Решение придумал молодой немецкий физик Генрих Герц, в 1888 году установивший, что при разряде конденсатора через искровой промежуток действительно возбуждаются предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, невидимые, но обладающие многими свойствами световых лучей. Он практически доказал возможность передачи электромагнитных волн без проводов. Через несколько лет француз Бранли создал радиокондуктор, именовавшийся также «трубкой Бранли», или когерером, а англичанин Лодж снабдил его встряхивателем.
Научный мир в начале 1890-х уже стоял на пороге открытия, но практической выгоды из своих теоретических свершений никто из названных ученых не извлек. Для этого нужен был человек с другим взглядом на мир, совмещающий знания физика-теоретика и инженера практика. Таким человеком и стал Александр Попов.
Священник в десятом поколении
Будущий ученый родился в селении Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии (ныне город Краснотурьинск) в семье приходского священника. Отец мечтал, чтобы сын продолжил семейную традицию — десять поколений Поповых избирали служение Богу делом своей жизни. Однако уже в детстве Саша стал проявлять интерес к естествознанию: под руководством друга семьи инженера Николая Осиповича Куксинского собрал гальваническую батарею и соединил ее с самодельным электрическим звонком.
В семье Поповых было семеро детей, и средств для того, чтобы отдать Александра в гимназию, не имелось. А обучение в церковных школах для детей священников было бесплатным. В 10 лет Александр оказался в Далматовском духовном училище, где его брат преподавал латынь, затем перевелся в Екатеринбургское духовное училище, которое и окончил в 1873 году. Далее юноша продолжил обучение в Пермской духовной семинарии, где в свое время учились его отец и старший брат. Однако в 1877 году, когда общеобразовательные классы остались у Александра за спиной, он принял решение бросить духовную карьеру и ехать поступать в Петербургский университет. Родители не возражали, хотя для провинциального юноши из небогатой семьи это был смелый шаг. К счастью, Попов великолепно сдал экзамены и был не только зачислен на первый курс, но и освобожден от платы за обучение.
Родители не имели возможности помогать материально, и студенту приходилось самому заботиться и о пропитании, и о двух приехавших на учебу в Петербург сестрах, Анне и Августе. Александр давал уроки физики и математики, а с третьего курса за отличные успехи начал получать стипендию. Кстати, репетиторство сыграло важную роль в его жизни — у Александра завязался роман с его ученицей, дочерью петербургского адвоката Раисой Алексеевной Богдановой, которая с его помощью готовилась к поступлению на Высшие женские врачебные курсы. По окончании учебы молодые люди поженились и прожили вместе всю жизнь.
На старших курсах Попов устроился в университетское товарищество «Электротехник», благо у него были золотые руки и он любил работу в мастерской. В 1882 году он окончил университет с отличием и защитил диссертацию «О принципах магнитодинамоэлектрических машин». За представленную работу и отличные познания по большинству предметов, молодой ученый был удостоен степени кандидата и получил предложение остаться в университете. Но должность ассистента оплачивалась очень скромно. К счастью, вскоре ему предложили занять освободившуюся вакансию преподавателя физики в Минном офицерском классе, и Попов с семьей переселился в Кронштадт.
Флотский профессор
Минный офицерский класс был удивительным заведением, которое занималось не только специальным обучением морских офицеров, но и разработкой самых современных приборов для военного флота. Оно обладало едва ли не лучшей в стране материальной базой, как лабораториями, так и мастерскими. В библиотеку школы выписывали все новейшие научные журналы и книги. И это было единственное в стране учреждение, где в качестве отдельного предмета изучали электричество — как его называли тогда, «гальванизм». Попов получил возможность проводить эксперименты по изучению электромагнитных колебаний и самостоятельно изготавливать недостающие приборы — начальство это приветствовало и помогало. Кроме того, ученый не был оторван от столичного научного круга и поддерживал контакт с физической лабораторией университета и физическим отделением Русского физико-химического общества. Летом он участвовал в экспедициях общества, с 1889 года работал на презентации электрических опытов и заведовал электростанцией Нижегородской ярмарки. На Волгу Поповы уезжали всей семьей и лето проводили в деревне Черное, где снимали дом. Родные вспоминали, что это были самые счастливые моменты в жизни семьи.
В 1893 году Попов по заданию Военно-морского ведомства ездил на Международную выставку в Чикаго, где принимал участие в работе Русского павильона. По дороге останавливался в Берлине, Париже и Лондоне. Задание было сформулировано вполне конкретно: познакомиться с последними мировыми техническими новинками и определить, что может быть полезно русскому флоту.
Хотя профессор оставался гражданским чином, жизнь в Кронштадте и работа на Морское ведомство придали научным исследованиям Попова ярко выраженную практическую направленность, а постоянное общение с флотскими офицерами (например, он был дружен с адмиралом Степаном Осиповичем Макаровым) позволило сформулировать главную задачу — необходимость создания беспроводной связи, которую можно было бы использовать между кораблями в море. Проволочный телеграф уже стал привычной вещью, но в море он был бесполезен. Опыты Герца, повторенные Поповым в учебных целях, стали отличной базой для решения этой задачи.
Генрих Герц и Александр Попов были почти ровесниками, немец всего на два года старше. И работали они практически в одном направлении. Герц был гениальным физиком-теоретиком, и именно ему принадлежит заслуга в изобретении радиопередатчика и радиоприемника, которые он придумал, чтобы подтвердить теорию Максвелла. Когда же немца спросили, какова практическая польза от его работы, он ответил: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть».
Попов относился к опытам Герца с восхищением, но поначалу воспроизводил их исключительно с учебными целями — для демонстрации студентам. Однако потом русский ученый сделал следующий шаг, который дал возможность практического использования идеи Герца, а также последних опытов других современников — Теслы, Бранли и Лоджа. Будучи не только физиком-теоретиком, но и практиком, Александр Степанович своими руками модернизировал, а частично и создал аппаратуру для радиотелеграфной связи, снабдив ее вертикальной антенной (идея Теслы), звуковым сигналом и радиокондуктором (идея Бранли) со специальным встряхивателем (идея Лоджа). Первые удачные опыты относятся к концу 1895 года, а 7 мая 1896 года состоялось первая публичная демонстрация радиотелеграфа Попова на заседании физического отделения Русского физико-химического общества. Первая радиограмма, которая с помощью азбуки Морзе без проводов была передана на 250 м, состояла из двух слов: «Генрих Герц».
На службе Родине
Подробности конструкции радиотелеграфа по согласованию с военно-морским ведомством Попов сначала не раскрывал, хотя информационные сообщения об успешных опытах в печати были. Патент (привилегию) по тем же причинам получать ученый тоже не торопился. Зато он имел возможность продолжать исследования. Теперь главной задачей было создание более мощного источника радиоволн, который позволял бы увеличить расстояние передачи. К 1898 году Попов добился передачи устойчивого сигнала на десятки километров и с помощью Морского министерства организовал даже небольшое производство своих приборов в мастерских лейтенанта Колбасьева и у парижского механика Дюкрете, который в дальнейшем стал главным поставщиком его приборов.
В 1899 году эксперименты Попова впервые были проверены в реальных условиях. В ноябре у острова Гогланд в Финском заливе сел на мель новейший броненосец «Генерал-адмирал Апраксин». Надвигалась зима, и корабль с экипажем мог попасть в ледовую ловушку. Для обеспечения связи при спасательных работах по предложению адмирала Макарова решено было использовать радиотелеграф Попова. Ученый и его коллеги установили станцию на острове Котка, другую на броненосце, а третью на ледоколе «Ермак», который должен был обеспечивать спасательную операцию. В январе, когда ледокол был в море, пришло известие, что льдина с полусотней рыбаков оторвалась и ее уносит в море. «Земля» сообщила об этом на ледокол, и люди были спасены. Всего же за время спасательной операции было отправлено и принято более 400 радиограмм, что чрезвычайно помогло морякам.
В 1900 году Попова триумфально принимали в Париже на Всемирной выставке. Несмотря на то что итальянец Маркони в 1897 году успел оформить патент на схожее изобретение, русский ученый получил золотую медаль вставки. После успешной проверки установки Попова при спасении броненосца «Апраксин» русское Морское министерство первым в мире приняло решение оборудовать все корабли флота радиотелеграфом. Великобритания сделает это лишь три года спустя. Под руководством Попова в организованной в 1900 году мастерской кронштадтского порта началось срочное изготовление радиоаппаратуры для вооружения кораблей, отправляемых на Дальний Восток для укрепления Тихоокеанской эскадры. К сожалению, из-за общей технической отсталости производственной базы темпы внедрения новой техники были невысоки и радиостанции для кораблей пришлось заказывать за рубежом, во Франции и Германии. В итоге к началу японской войны мы не превзошли противника в этой сфере, а, наоборот, уступали ему в количестве оснащенных радиотелеграфами кораблей и качестве аппаратуры.
Попов много времени проводил в Севастополе, где были хорошие условия для практических экспериментов с радио. Кстати, сегодняшнее название городского района Радиогорка связано именно с тем, что Александр Степанович установил на холме одну из своих станций. Здесь же Попов заметил, что если между двумя кораблями, имеющими радиосвязь, вклинивается третий, то сигнал пропадает или меняется. Тогда он предположил, что, усовершенствовав приборы, можно будет обнаруживать металлические массы на большом расстоянии, то есть сделал первый шаг к идее радиолокации. Кроме того, ученый создал первые армейские полевые радиостанции и опробовал их в Каспийском пехотном полку.
В Минном офицерском классе Попов проработал около 18 лет и оставил службу лишь в 1901 году, когда был приглашен занять кафедру физики в только что созданном Петербургском электротехническом институте. В октябре 1905 года он был избран директором этого института. В числе других преподавателей он подписал решение институтского совета: «Всякое насильственное вторжение властей в жизнь института не может дать успокоение, а только ухудшит положение дела». На него выпал тяжелейший груз общественной работы — студенты и профессура бастовали, а ему приходилось защищать их перед полицией. Институт постоянно был на грани закрытия, а многие коллеги под угрозой ареста. Нервное напряжение, выпавшее на долю ответственного и интеллигентного профессора, было колоссальным.
Закончилось это трагически: 31 декабря 1905 года (13 января 1906 года по новому стилю), придя домой после очередного крупного объяснения с министром внутренних дел Петром Дурново, статский советник и кавалер трех орденов Александр Степанович Попов в пять часов вечера скоропостижно скончался от кровоизлияния в мозг. Великому ученому и инженеру было всего 46 лет.