Генрих Кардашев - Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

По иронии судьбы, в 1978 году, А. Пензиас и Р. Вильсон разделили половину Нобелевской премии по физике «за открытие космического микроволнового фонового излучения». Однако, они разделили ее не между собой, а с П. Л. Капицей, которого наградили за его ранние «фундаментальные изобретения и открытия в области низких температур», а отнюдь не в области электроники СВЧ, которой он занимался в последние десятилетия, предшествовавшие вручению премии.

Космическое радиоизлучение, принимаемое на поверхности Земли, вообще говоря, заполняет весь диапазон радиоволн от 1 мм (в горах до 0,5 мм) до десятков метров.

Более длинноволновая часть его отражается от ионосферы. Напротив, более коротковолновая часть поглощается в атмосфере, за исключением оптического окна, как бы специально предназначенного природой для реакций фотосинтеза, происходящих в клетках растений: максимум излучения Солнца приходится именно на длину волны 0,5 мкм (зеленый цвет), соответствующую максимуму в спектре поглощения молекулами хлорофилла.

Здесь уместно отметить, что все остальные жизненные процессы сопровождаются расходованием химической энергии и ее рассеянием в виде тепла. Жизнь на Земле остановилась бы, если бы прекратился фотосинтез. Другая особенность фотосинтеза — это образование кислорода, а его роль в нашей жизни вряд ли кто оспорит. Вот так природа согласовала излучение и прием электромагнитных волн, а человек этому еще только начал учиться.

Максимальная интенсивность солнечного излучения, падающего отвесно на 1 м 2земной поверхности, на широте экватора в полдень составляет примерно 1 кВт. О том, что приносит нам Вселенная в радиодиапазоне, можно судить по используемым в радиоастрономии единицам измерений. Принятой здесь единицей является «1 Янский», равный 10 -26Вт/(м Гц), и чтобы собрать излучение такого уровня, строят антенны площадью в тысячи квадратных метров и применяют весьма специфические методы обработки радиосигналов. Правда, бывают и исключения.

Собственно, вообще наличие радиошумов внеземного происхождения было обнаружено еще в 1931 г. инженером американской компании Белл-телефон Карлом Янским ( Karl Jansky ) при изучении помех дальней радиосвязи. В 1932 году, так же, как позже по всему миру повторяли радиосигналы первого искусственного спутника, запущенного в СССР, открытые К. Янским «звуки Галактики» транслировались по всем Соединенным Штатам. Так было ознаменовано зарождение радиоастрономии. В честь К. Янского, впервые принявшего космическое радиоизлучение, и была названа единица его уровня. В отечественной научно-технической литературе встречается также фонетическое написание его фамилии: Джанский.

Иногда радиоизлучение Солнца бывает столь мощным, что вызывает сильные магнитные бури, приводящие, в том числе, и к сбоям работы радиосистем, что и послужило причиной их случайного открытия. С 1941 г. в Великобритании уже действовала сеть радиолокационных станций (система ПВО, основанная на отечественных радиолокационных станциях РУС-2, защищала с начала войны Москву). Фашистская авиация регулярно делала налеты на Лондон, и раннее обнаружение самолетов было для англичан вопросом жизни и смерти. Система ПВО работала исправно, но в феврале 1942 г. ряд радиолокаторов был буквально «ослеплен» мощными сигналами неведомой радиостанции, и Лондон подвергся жестокой бомбардировке. Разразился скандал, и стали искать эту вражескую станцию, но ни в Германии, ни в других странах Европы ее не обнаружили: этой таинственной станцией оказалось Солнце…

В отличие от радиоастрономии наш источник расположен не в необъятных просторах Вселенной, а непосредственно под боком, и его загадки на кухонном уровне нам хорошо известны, но хотелось бы избежать неприятных сюрпризов.

С позиций современной науки искусственно созданное электромагнитное поле относится к «энергетическому неаккумулирующемуся антропогенному загрязнению» окружающей среды. Человек «наизобретал» таких «загрязнителей» очень много и уже, буквально, жить без них не может, как растения без света. Однако «все хорошо в меру», много «грязи» допускать нельзя: чистая, и даже очень жизнеутверждающая в морально-психологическом отношении, музыкальная симфония, воспринятая высокоорганизованным существом в ближнем поле передающей радиоантенны отнюдь не как звуки рояля, увы, по своим физиологическим последствиям может оказаться и роковой…

Не переходя к дискуссии по поводу возможных специфических (не тепловых) действий ЭМП, особенно актуализированной населением в последние годы в связи с «революцией мобильников» (кстати, работающих в СВЧ-диапазоне), пойдем по формальному пути.

Сейчас существуют, по крайней мере, два стандарта на безопасный санитарно-гигиенический (или экологический) уровень плотности излучения ЭМП. Американский стандарт ANSI предлагает считать безопасным излучение с плотностью мощности в 10 мВт/см 2, а применительно к микроволновым печам 1 мВт/см 2на расстоянии 5 см от печи. Европейский же (в том числе и российский) стандарт регламентирует уровень в 10 мкВт/см 2= 0,01 мВт/см 2, но на расстоянии 0,5 м от источника излучения. Однако если предположить, что уровень излучения в воздухе убывает по закону обратных квадратов, то эти стандарты близки друг к другу.

В практике ремонта СВЧ-печей для этих целей рекомендованы специальные измерители плотности потока электромагнитной энергии ПЭ-9Р или ПЗ-9Г, а при их отсутствии следующее нехитрое устройство, грубая модель которого показана на рис. 137.

Рис. 137. Модель детектора «утечек» из СВЧ-печи в EWB

Устройство представляет собой проволочную петлю с площадью в несколько квадратных сантиметров и простейший детектор, состоящий из специального СВЧ-диода VD1 и конденсатора С1. Сигнал с этого приемного устройства регистрируется мультиметром.

Приведенные выше цифры уровней мощности позволяют дать грубые оценки чувствительности детектора-сигнализатора, обнаруживающего превышение этих нормированных уровней и задать его характеристики в модели. Сигнал «утечки» задан здесь генератором Е1, работающим на прежней модельной частоте. К сожалению, какая-либо простая калибровка этого датчика не представляется возможной, но уж если он обнаруживает вблизи печи подобные сигналы, то следует принять необходимые меры. Особое внимание в конкретном устройстве надо обратить на диод: это должен быть именно СВЧ-диод (например, диод Шоттки), желательно с квадратичной ВАХ, чтобы показания были пропорциональны мощности.