Из истории изобретательства: «законсервированные» колебания

В 1876 г. знаменитый изобретатель Эдисон впервые научил человечество «консервировать» звуки, в частности – человеческий голос. Он построил особый прибор: фонограф, который давал возможность записывать звуки иглой на валике, обернутом оловом или покрытом воском. Фонограф Эдисона явился предком граммофона, в котором валик заменен пластинкой из пластмассы. Принцип записи звуков и их последующего воспроизведения (репродукции) во всех этих приборах один и тот же.

Прибор для записывания состоит из рупора, в узком конце которого помещена диафрагма из слюды или целлюлоида; к этой пластинке прикреплен рычаг с иглой. Игла соприкасается с вращающимся диском, покрытым воском. Звуковые валики от источника звука принимаются рупором и передаются на диафрагму. Колебания звуковых волн вызывают дрожание диафрагмы, которое передается игле, записывающей эти вибрации на воске пластинки, помещенной на вращающемся диске (т.е. на воск наносятся круговые бороздки, соответствующие записанным звуковым колебаниям). Эта основная пластинка с записью затем размножается путем копирования.

Процесс воспроизведения состоит из тех же элементов, но расположенных в обратной последовательности. Под иглой вращается диск с пластинкой, на которой записаны «законсервированные» звуковые колебания. Бороздки, скользя под иглой, заставляют ее повторять те же вибрации, которые имели место и при записи. Дрожание передается диафрагме, которая начинает звучать, воспроизводя те звуки, которые были ранее записаны на данной пластинке.

Именно таким образом человечество научилось «консервировать» звуковые колебания с тем, чтобы иметь возможность в любое время воспроизводить их. Не прошло и 20 лет после изобретения Эдисона, как молодой французский исследователь Дюссо в 1894 г. открыл способ «консервирования» электрических колебаний, в а 1896 г. уже демонстрировал свое открытие в виде практически применимой конструкции перед учеными Сорбонны в Париже.

В чем состоял способ Дюссо?

В небольшой электромагнит (такого же типа, как в телефонных наушниках) посылается переменный ток определенной частоты. Между полюсами электромагнита помещен якорь из мягкого магнитного железа с укрепленной на нем иглой. Под влиянием колебаний электромагнита (вызванных возбужденным в нем электротоком) якорь, в свою очередь, начинает колебаться, а укрепленная на нем игла наносит (записывает) след этих колебаний на обыкновенную первичную граммофонную пластинку, вращающуюся на диске. Для воспроизведения тока, колебания которого «законсервированы» на пластинке, достаточно повторить весь процесс в обратном порядке. Скользя по нанесенным на пластинке бороздкам, игла приводит в колебательное движение якорь и созддает индуктированный ток в электромагните.

Демонстрируя свое открытие ученым Сорбонны, Дюссо так формулировал его значение для науки и техники:

«Наука получила возможность консервировать электрические явления».

Уже эта формулировка содержала в скрытом виде ту мысль, что любые колебания, превращенные в электрические, также могут быть записаны, а затем воспроизведены путем обратного превращения из электрических колебаний в первоначальные. Очень скоро Дюссо доказал это положение, построив прибор электрофонограф. Несмотря на наличие к тому времени уже освоенной в повседневном применении звукозаписывающей аппаратуры – фонографа и граммофона, — электрофонограф Дюссо, показанный им в 1896 г., вызвал начительный интерес, благодаря совершенно новым возможностям, которые он открывал перед наукой. Электрофонограф заключал в себе 4 основных агрегата: звуковой приемник микрофон; записывающий прибор; воспроизводящий прибор репродуктор; громкоговоритель. Микрофон воспринимал звуковые колебания и превращал их в электрические, записывающий прибор – электромагнит с иглой – наносил их на пластинку, воспроизводящий повторял весь процесс в обратном порядке, а громкоговоритель полностью восстанавливал записанный звук. Применяя чувствительные микрофоны и усилители тока, удавалось записывать и воспроизводить ничтожно слабые шумы, возникающие при медицинском выслушивании биения сердца, звук поступи насекомых.

Почти непосредственно вслед за первым успехом Дюссо в мастерских Сорбонны в 1897 г. начались опыты по комбинированию электрофонографа с кинематографом, чтобы получить звуковое кино. В том же году в одном из небольших театров Парижа было устроено нечто вроде проммотра результатов первых изысканий в этой области. Делясь своими впечатлениями, один из очевидцев писал, что он присутствовал «на любопытнейшем спектакле, в котором публика видела и слышала оратора, говорящего с высоты трибуны, но… этот оратор был только изображением, движения которого были переданы киноаппаратом, а слова – записаны на валике электрофонографа».

Это новое детище Дюссо продолжало развиваться и в 1910 г. демонстрировалось в порядке эксплоатации под названием «фоносцены», а в 1913 г. представления были показаны в Нью-Йорке.

К началу империалистической войны открытие Дюссо, насчитывающее 20 лет своего существования, все же еще не было настолько разработано, чтобы найти себе применение в военной технике. Поэтому его дальнейшее развитие прервалось и возобновилось только в 1920 г., когда электрофонограф начал постепенно вытеснять (в науке и технике) механическую звукозаписывающую и звуковоспроизводящую аппаратуру.

Сравнительно не так давно Дюссо доказал возможность «консервирования» световых явлений и создал электрофотографию и электрокинематограф. Вместо того, чтобы получить изображение после кропотливого процесса обработки заснятой пластинки или пленки, результат фотографирования или киносъемки должен был получаться с немедленной видимостью. Дюссо рашил задачу следующим образом: изображение объекта засъемки проектировалось с помощью специальной оптической системы на особый диск. Различные точки этого диска последовательно действуют на тот фотоэлемент, который превращает световые колебания в электроток соответствующей частоты. Этот ток регистрируется записывающим прибором (электромагнитом с иглой) на пластинку. Воспроизведение заснятых изображений идет в обратном порядке от пластинки к диску-приемнику. При записи световых колебаний используется обычная телевизионная апаратура, т.е. микрофон того же электрофонографа заменяют передаточной аппаратурой телевидения, а громкоговоритель – приемником, в котором используется неоновая лампа. Ее световая интенсивность изменяется пропорционально принятому электротоку, т.е. освещению элемента при записи. Лампа освещает диск-приемник, вращающийся абсолютно синхронно с диском-передатчиком.

Синхронность действия частей аппаратуры имеет в описанном устройстве особое значение. Чтобы ее обеспечить, необходимо добиться постоянно одинакового отношения междускоростями вращающихся частей аппаратуры (передаточный и приемный диски) и пластинок с записью. Кроме того необходимы риски (штриховые отметки), обеспечивающие постоянно одно и то же положение пластинок на дисках и фиксирующие одну и ту же точку начала работы приборов (записывающего и воспроизводящего).

И, наконец, совсем недавно работы Дюссо увенчались успехом в области записывания на пластинках механических колебаний, что прежде всего может приобрести огромное оборонное значение. Построенный ученым прибор состоит из электроманипулятора, записывающего электромагнита и вращающегося диска или цилиндра. Все движения различных приборов управления какой-либо машины предварительно тщательно изучаются и рассчитываются. Устанавливается их амплитуда, промежутки времени между движениями. Приборы управления связываются с электроманипулятором, который превращает их движения в электрический ток; периоды колебаний этого тока определяются амплитудой и промежутками между отдельными движениями. Электромагнитный записывающий прибор принимает полученный таким образом электроток и наносит бороздки на пластинке (или цилиндре). Длины бороздок и промежутки между ними соответствуют периодам колебаний, т.е. «записанным» движениям приборов управления. Воспроизводящую аппаратуру (состоящую из тех же элементов в обратном порядке: от пластинки до прибора управления машиной) встраивают в машину, пускают диск с пластинкой (или несколько дисков с пластинками), и рукоятки управления начинают действовать, пуская машину в ход, заставляя ее работать и, наконец, останавливая ее.

В отличие от телемеханического способа управления машинами, т.е. автоматического управления на расстоянии, Дюссо назвал описанный способ «эндомеханическим», поскольку автоматическое управление осуществляется изнутри по заранее предусмотренному плану, который в процессе работы машины не может быть изменен.

Свое открытие Дюссо приспособил также и для целей автоматического управления транспортными машинами без вучастия водителя. Такая машина (автокар, танк, самолет, торпеда и др.) должна подчиняться «немой» команде, предварительно нанесенной на пластинку. На состоявшейся в Париже демонстрации этого изобретения Дюссо показал автокар, который начинал двигаться, поворачивался в разные стороны и останавливался совершенно автоматически, без вмешательства водителя. Управляемый таким образом танк можно направлять без людей к позициям врага, обстрелять из пулеметов и вернуть танк обратно. Торпеда, снабженная таким «граммофоном», могла бы проникнуть в закрытые стоянки неприятельского флота по изломанному курсу и наверняка поражать корабли.

Изобретению Дюссо, по-видимому, не является простым «бумом», как это часто бывает с подобного рода информациями на страницах зарубежной печати. Даже в пределах обычной в таких вопросах секретности существуют довольно распространенные описания «эндомеханических» устройств, основанных на открытии Дюссо и предназначенных для целей управления, главным образом, военными машинами без вмешательства человека.

Несомненно, что конструкции советских изобретателей, основанные на записи и воспроизведении электроколебаний, представят большой практический интерес.