Реджинальд Фессенден – изобретатель радиовещания
Кто догадался провести первую радиопередачу в мире?
Кто первым решил передавать по радио не сухие и безликие точки и тире кода Морзе, а звуки музыки и даже человеческой речи?
Не А.С.Попов, и не Г.Маркони!
Отцом радиовещания стал Реджинальд Обри Фессенден (Reginald Aubrey Fessenden, 1866 – 1932) – канадец по происхождению, он проводил свои опыты и получал патенты в США.
Первый относительно удачный эксперимент Фессендена зафиксирован 23 декабря 1900 года, когда он включил в электрическую цепь между генератором электромагнитных колебаний и антенной угольный микрофон. При этом низкочастотный звуковой сигнал от человеческой речи наложился на высокочастотный сигнал генератора – то есть впервые была проведена амплитудная модуляция (АМ) радиосигнала.
Рис.1. Почтовая марка Канады, посвященная амплитудной модуляции (АМ) и ее изобретателю.
И хотя звук во время этого эксперимента передавался с искажениями, но его удалось уловить на расстоянии в 1 милю. Главным результатом опыта стало понимание, что существует сама возможность передачи речи и музыки в эфир без проводов!
Поэтому Фессенден со свойственным ему упорством продолжил свои эксперименты по беспроводной телефонии.
Шестилетние труды не прошли даром – заменив источник радиосигнала с искрового генератора на более совершенный альтернатор (электромашинный генератор переменного тока особой конструкции, специально разработанный молодым инженером шведского происхождения Эрнстом Александерсоном), Реджинальд Фессенден совершил невероятное: 24 декабря 1906 года, накануне Рождества, впервые в мире провел часовую радиопередачу звукового сигнала, которую заранее анонсировал!
Это происходило на радиостанции Bravo Ocean (BO) на берегу Атлантики в местечке Брант Рок близ Бостона (штат Массачусетс).
Рис.2. Фессенден в лаборатории Брант Рок.
В тот темный дождливый вечер Реджинальд Фессенден подключил к антенне высотой 128 метров альтернатор Александерсона, и постепенно довел его скорость до 20 000 об/мин, добившись частоты 50 кГц.
Сохранилось описание этого события из первых рук - в письме Фессендена 1932 года вице-президенту компании «Westinghouse» Кинтнеру (Kintner): «Радиопередача была объявлена за три дня до Рождества. Судам американского флота и компании «United Fruit», которые были оборудованы нашими телеграфными аппаратами, было передано сообщение о том, что в канун Рождества мы будем проводить экспериментальные радиопередачи речи, музыки и песен. Программа эксперимента была следующая. Сначала краткое сообщение о том, что будет, затем немного музыки с фонографа («Largo», Händel), далее моя игра на скрипке – отрывок из «Oh Holy Night», Gounod («О Святая ночь», Гуно) и «Adore and be Still» («Почитание и смирение»), из которого я спел один куплет под аккомпанемент скрипки. Затем был прочтен текст из библии «Glory to God in the highest – and on earth peace to men of good will» (Слава Богу на небесах – и мир людям доброй воли на земле), чем закончилась передача с пожеланиями всем счастливого Рождества.»
Вот так – не больше, не меньше – был составлен первый радиоэфир:
выступление ведущего, затем музыка в записи с фонографа, живая музыка, пение и чтение Библии накануне Рождества! И всё это – впервые в мире, в течение часа по радиоволнам!
После этого ведущий – кудесник Реджинальд – попросил всех слышавших его выступление сообщить ему об этом телеграфом или письменно. И сразу же посыпались восторженные отзывы из разных мест, в том числе от судов на Мексиканском заливе и у острова Нью-Фаундленд, то есть на расстоянии более 2000 км!
Судовые радисты, привыкшие слышать в наушниках только точки и тире азбуки Морзе, поначалу восприняли этот эфир не иначе как чудо и отказывались верить своим ушам!
Реджинальд Фессенден – автор идеи и ее воплощения, выступил как продюсер, инженер, диктор, певец, музыкант, чтец и ди-джей в одном лице, и успешно повторил свою радиопрограмму в новогоднюю ночь 31 декабря 1906 года. В этот вечер к нему присоединился еще хор сотрудников!
Этот всесторонне одаренный красивый великан – на всех фотографиях он на голову выше практически всех окружающих – родился в семье священника в канадском Квебеке, получил богословское образование и во время учебы проявил замечательные способности к математике, иностранным языкам и музыке.
Рис.3. Фессенден и его сотрудники на радиостанции Брант Рок.
В возрасте 10 лет в 1876 году юный Реджинальд попал на презентацию телефона Александра Белла в Брендфорде (Онтарио) и был поражен открывающимися новыми возможностями техники.
Очевидно, это определило его судьбу!
Увлекшись физикой, юноша начал собирать вырезки из журнала «Scientific American», посвященные новинкам науки, в том числе – изобретениям А.Белла и Т.Эдисона.
Повзрослев, 20-летний Фессенден переехал в Нью-Йорк и решил заняться практическим электричеством. Для этого он обратился к самому Томасу Эдисону, предложив свои услуги письменно: "Ничего не знаю об электричестве, но обучаюсь очень быстро". Но Эдисон ответил отказом: "У меня уже полно людей, ничего не понимающих в электричестве".
Однако Фессенден не опустил руки и всё-таки устроился работать на один из заводов Эдисона – на должность испытателя электрических машин. Сообразительный и увлеченный работой молодой человек быстро устранял все неполадки в электрических сетях. Благодаря Фессендену подземные электрические сети Нью-Йорка были усовершенствованы – провода получили резиновую изоляцию и отныне прокладывались в гальванизированные трубы и шланги.
Эдисон, видимо, запомнил упорного и талантливого юношу и оценил его по заслугам - уже в конце 1886 года Фессенден перешел в химическое отделение лаборатории West Orange (Нью-Джерси) и по поручению самого Эдисона занялся разработкой огнестойкой изоляции для электрического телеграфа.
Преуспев и в химии, Реджинальд твердо завоевал доверие Эдисона, получил доступ к его библиотеке и стал для него просто Феззи («Fezzy»), с которым Томас Алва стал советоваться по многим проблемам.
Вскоре Эдисон назначил Феззи главным химиком, заявив при этом: «Феззи в фарфоровой кружке получит больше результатов, чем все немецкие химики вместе взятые».
Увы, при этом главную мечту Реджинальда – передачу голоса на расстояние без проводов – Томас Эдисон не оценил и в 1890 году уволил Феззи. Вот как он прокомментировал это коллегам: «Что предлагает Феззи? - Как вы считаете, может ли человек допрыгнуть до Луны? - Я думаю, это так же вероятно, как и то, что он предлагает».
Но Феззи без работы не остался – получив выгодное предложение от конкурента Эдисона - Джорджа Вестингауза, Реджинальд переезжает в Ньюарк (штат Нью-Джерси) и становится главным инженером-электриком по электродвигателям и динамо-машинам постоянного тока в лаборатории фирмы Westinghouse Electric Corporation. На новом месте – новые открытия и изобретения: в 1891 году Фессенден получает патент (№ 452494, США, 1891), позволивший заменить платиновые пластины в лампах накаливания Вестингауза железокремниевыми и снизить их стоимость!
Как результат – Вестингауз выигрывает у своего главного соперника Эдисона контракт на освещение юбилейной выставки в Чикаго в 1893 году, посвященной 400-летию открытия Америки Христофором Колумбом.
Благодарный Вестингауз устроил Фессендену поездку в Англию для ознакомления с электроэнергетикой страны. Посетив Кембриджский университет, побывав в лаборатории великого Максвелла, Реджинальд вспоминает о своей мечте о телефонии без проводов. Но увы, судьба снова отдаляет ее воплощение – начинается академическая карьера Фессендена.
Она продлится 8 лет – с 1892 по 1900 год. Ему сначала предложили место профессора на электротехническом факультете университета Pur Due (Lafayette, штат Индиана), где Фессенден проработал около года, быстро став одним из самых популярных преподавателей – его глубокие познания и яркие, интересные лекции удивляли и студентов, и преподавателей. Затем Вестингауз делает Реджинальду Фессендену предложение, от которого тот не смог отказаться – и следующие 7 лет он провел на посту председателя Электротехнического отдела в Западном университете в Питтсбурге (Пенсильвания).
Удивительно, но факт – биография Реджинальда Фессендена во многом совпадает с биографией Николы Теслы. Оба вышли из семей священников, оба работали у Эдисона и ушли от него, не сойдясь во мнениях, а затем - оба перешли к Вестингаузу.
Даже по натуре Фессенден и Тесла чем-то схожи: оба - долго вынашивали свои идеи и упорно добивались их воплощения, а еще - оба были очень талантливыми чудаками!
Тесла имел репутацию весьма экстравагантного человека, и Фессенден – почти не отставал: любил купаться во всех водоёмах на своём пути, при этом плавать любил на спине, с сигарой во рту и шляпой, сдвинутой на глаза. Дома же можно было застать его расслабленно лежащим на ковре. Задумавшись, он мог и не заметить кошку на груди.
Уйдя из университета в Питтсбурге, Фессенден в 1900 году заключил контракт с Американским бюро погоды – о создании сети радиостанций вдоль восточного побережья США для передачи метеосводок и прогнозов! И это был большой шаг в сторону осуществления его мечты – наконец-то!
В это время Фессенден много и плодотворно изобретает – тогда им было получено около 500 патентов, и в основном они касаются приспособлений для приема и передачи радиоволн.
Одно из его изобретений – радиотелефонный аппарат 1907 года (рис.5).
Рис.4. Радиотелефонная трубка Фессендена 1907 года.
Покинув Бюро погоды в 1902 году, неутомимый изобретатель находит двух бизнесменов, готовых финансировать его опыты, и переходит в их компанию National Electric Signaling Company (NESCO). Направление его работы – надежная двусторонняя радиотелеграфная связь через Атлантику. Для этого созданы два радиоцентра – в США (Брант Рок) и в Шотландии (Макриханиш) с огромными радиомачтами из стальных труб высотой 420 футов (128 метров) (рис.7).
Конструкция мачты-антенны Фессендена была разработана так удачно, что почти без изменений используется и по сей день.
Основание мачты – постамент из слоев керамики и бетона – с 1966 года украшает памятная доска (рис.6).
Рис.5. Памятная доска в Брант Роке (США).
Рис.6. Радиомачта-антенна в Брант Роке (США).
Ключевую роль в успехе радиовещания по схеме Фессендена сыграл специально разработанный талантливым шведским инженером Эрнстом Александерсоном альтернатор!
Рис.7. Александерсон Эрнст (Alexanderson Ernst Frederik Werner, 1878 – 1975).
Рис.8. Альтернатор Э.Александерсона на радиостанции в Брант Роке.
Этот мощный электромашинный генератор переменного тока был способен обеспечить радиостанцию незатухающими электромагнитными колебаниями очень высоких частот – 50, 70 и 100 кГц!
На принимающей стороне – за океаном, для приема сигнала использовались индуктивно - емкостный контур и головные телефоны на выходе.
На эксперименты ушло несколько лет, и 3 января 1906 года провели первую успешную двустороннюю телеграфную связь между США и Шотландией, побив тем самым «рекорд Гульельмо Маркони» 1901 года.
В отличие от Маркони, передавшего через океан только три точки, Фессенден сумел успешно перекинуть в обе стороны через Атлантику телеграммы объемом до 40 слов.
Но пока - не речь и не музыку!
Опыты продолжались до конца года, когда 5 декабря 1906 года сильным штормом снесло радиомачту в Шотландии!
Это была не единственная неприятность – в это же время выяснилась, что финансовое благосостояние компании NESCO не столь безоблачно, как казалось, и она намерена в будущем продать свои активы.
Видимо, это подтолкнуло Фессендена на отчаянный шаг – выпустить в открытый эфир 24 декабря 1906 года часовую радиотрансляцию, анонсировав ее заранее!
Эксперимент увенчался успехом, но научный мир, увы, был не готов к такой сенсации и встретил новость со скепсисом, а то и с насмешкой!
Ни Александр Белл, ни Томас Эдисон не оценили успеха Фессендена и не осознали огромный потенциал его изобретения в будущем. Да и главный конкурент изобретателя, Гульельмо Маркони открыто насмехался над его достижениями. По сути, Фессенден опередил время на полтора десятилетия!
Не занимаясь рекламой своего предприятия, Реджинальд Фессенден столкнулся с широкой анти-рекламной кампанией в газетах и журналах – его сделали героем карикатур, в которых противопоставляли его Маркони!
Финансовые дела компании NESCO окончательно расстроились, и в конце концов недальновидные владельцы фирмы уволили Фессендена в 1911 году.
Несколько лет ушло на судебные тяжбы с фирмой, и только в 1928 году Реджинальд Фессенден добился крупных денежных выплат от компании.
Его мысли теперь были направлены в различные новые русла.
Например, гибель «Титаника» подтолкнула изобретателя заняться приборами для морской навигации.
После начала I Мировой войны по заданию правительства Канады Фессенден разработал устройство для обнаружения артиллерии противника.
Но особое внимание он уделил созданию гидролокационных систем.
Рис.9. Fathometer – эхолот Фессендена.
Среди его изобретений 1915 года в этой области: акустический эхолот (Fathometer) для определения глубины, радиокомпас и несколько акустических локаторов (сонаров) для обнаружения подводных лодок, а также специальный прибор для связи подводных лодок между собой.
За это изобретатель был награжден Золотой медалью «Scientific American».
Последние годы жизни Реджинальд Фессенден провел с семьей на Бермудах, где и был похоронен в 1932 году.
Его эпитафия гласит:
«By his genius distant lands converse and men sail unafraid upon deep» («Благодаря его гению дальние страны общаются и люди без страха бороздят пучины вод»).
Рис.10. Реджинальд Фессенден в преклонном возрасте.
Память о нем сохраняется благодаря основанному вдовой Эллен Тротт фонду «Fessenden-Trott» для награждения самых одаренных канадских студентов. Фонд действует и сейчас.
В годы Второй Мировой войны эсминец «Фессенден» DE 142 Военно-морских сил США с гидролокационным оборудованием его разработки успешно участвовал в боевых действиях.
Существует несколько наград имени изобретателя в США и Канаде:
- американская Reginald Fessenden Award – с 1961 года – за вклад в геофизику,
- канадская серебряная медаль R.A. Fessenden Award - за инновации в области передачи электромагнитными волнами понятной речи.
В 2006 году в США праздновали 100-летней юбилей радиовещания.
Рис.11. Постер 2006 года – к 100-летию радиовещания.
В 2008 году на основание первой радиомачты Фессендена в местечке Брант Рок установили мемориальную доску (рис.13).
Рис.12. Мемориальная доска Института электроинженеров США.
Подарив миру радиовещание в 1906 году, Реджинальд Фессенден в силу обстоятельств отошел в сторону и не стал развивать своё изобретение.
Но оно не осталось незамеченным.
Создатель альтернаторов Эрнст Александерсон занимался их дальнейшей разработкой. И главный конкурент Фессендена Маркони, оценив генераторы Александерсона, попытался выкупить права на их производство, но получил отказ.
В 1919 году была создана корпорация RCA (Radio Corporation of America), в которой Александерсон стал главным инженером. Вице-президентом корпорации RCA был выходец из России Давид Сарнов.
И теперь регулярное радиовещание на основе амплитудной модуляции неуклонно развивалось.
Под руководством Александерсона и на основе его генераторов была выстроена Центральная станция связи на острове Лонг-Айленд в Нью-Йорке – для связи с многими странами мира.
За свою долгую жизнь Александерсон получил более 300 патентов. Наиболее знаменитыми его изобретениями являются альтернатор и радиоантенны специальной конструкции для мощных радиостанций сверхдлинных волн диапазона VLF (3-30 кГц), различные вариации которых используются до сих пор.
Один из генераторов Александерсона и антенна были установлены в местечке Гриметон в его родной Швеции в 1923 году – для связи с США.
Станцию торжественно открыл в 1925 году король Швеции Густав V в присутствии Эрнста Александерсона и Давида Сарнова, направив телеграмму президенту США Кельвину Кулиджу.
Для связи с США станция использовалась до 1950-х годов. Особенно важной она была во время Второй Мировой войны, когда подводные кабельные линии через Атлантический океан были перерезаны.
После войны радиостанция использовалась для связи с подводными лодками.
Радиостанция в Гриметоне существует и сейчас, она признана памятником инженерного искусства времён ранней беспроволочной трансатлантической связи и включена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО! Причем ее генератор – единственный сохранившийся в рабочем состоянии альтернатор Александерсона. Он сохраняется как национальный памятник антикварной аппаратуры.
Ежегодно в рождественский сочельник 24 декабря, в память о первой радиотрансляции Реджинальда Фессендена 1906 года, а также в первое воскресенье июля – в день Александерсона, в строго определенное время на станции в Гриметоне включается старый радиопередатчик с позывным SAQ для отправки в эфир на частоте 17,2 кГц коротких сообщений на азбуке Морзе.
Источники:
1. [Электронный ресурс] - Наука и Образование: научно-техническое издание: 77-48211/441974 Памяти Реджинальда Фессендена (technomag.edu.ru)2. [Электронный ресурс] - https://www.computer-museum.ru/connect/radio_zvuk.htm - Когда радио «заговорило»
3. Радиостанция Гриметон – Википедия - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%93%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BD
4. Александерсон Эрнст – Википедия - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%BE%D0%BD,_%D0%AD%D1%80%D0%BD%D0%B5%D1%81%D1%82
Автор статьи – Урумян Тамара,
экскурсовод, хранитель Музея истории телефона