Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

«Телевидение» – слово, образованное комбинацией греческого и латинского слов – обозначает «вид на расстоянии». Это передача живых сцен или движущихся картин с помощью радиоволн. Телевидение – это продолжение звукового вещания и заключается в преобразовании света в электрические импульсы, передаче этих импульсов и повторном преобразовании их в приемной станции в исходную форму, а именно в свет. Электронное телевидение стоит на трех китах. Это радио, катодная трубка и то, что называется фотоэлектрическим эффектом, который Герц открыл в 1887 году.

По сути своей телевидение есть процесс сканирования и в приемной станции, и в передатчике. В передатчике пучок электронов из электронной пушки в катодно-лучевой трубке, которую назвали иконоскоп или ортикон, очень быстро сканировал мозаику фотоэлектрических ячеек на пластине, на которой линзы камеры сфокусировали изображение. Каждую минуту фотоэлектрическая ячейка несла на себе положительный электрический заряд, пропорциональный количеству света, падающего на ячейку. Электроны в сканирующем луче разряжали каждую из более чем 300 000 ячеек отдельно, и результирующий электрический импульс, пропорциональный количеству света, падающего на ячейку, собирался с проводящей поверхности с обратной стороны мозаики и передавался. Ортикон, таким образом, конвертировал оптическое изображение в соответствующие электрические импульсы. Электронный луч в черно-белой телекамере в Соединенных Штатах сканировал каждую из 525 000 горизонтальных линий фотоэлектрических ячеек на мозаике 30 в секунду. Поскольку каждая из этих линий в приборах, которые получили широкое распространение в США, имела около 600 фотоэлектрических ячеек, 315 000 отдельных импульсов отправлялись за 1/ 30долю секунды.

В приемнике имелась другая катодная трубка, называемая кинескопом, устроенная так, что пучок электронов, размером с булавочную головку, попадает на флуоресцентный экран, освещая место пропорционально энергии в пучке в данный момент и, таким образом, конвертируя электрические образы обратно в свет. Передача картинки состоит из синхронного сканирования электронных пучков в передающих и принимающих трубках через пластину в передатчике и экран в приемнике. Сканирование аналогично технике чтения печатной страницы, строчка за строчкой, слово за словом. Электронный пучок в приемнике, конечно, должен быть хорошо синхронизирован в движении по горизонтали и вертикали в каждый момент времени с пучком в передающей камере.

Потребовалось очень большое количество прикладных исследований, чтобы привести телевидение в его теперешнее состояние. В 1862 году итальянец Джованни Казелли (1815–1891) использовал примитивный прибор для механического сканирования в своей отчасти удачной попытке передавать образы по телеграфным проводам. А в 1884 году немец Пауль Готлиб Нипков (1860–1940) выполнил дальнейшее усовершенствование механического сканирования. Его прибор состоял из диска, перфорированного отверстиями в форме спирали, причем каждое отверстие располагалось чуть ближе к центру диска, чем предыдущее. В 1907 году русский физик Борис Розинг, используя электронный приемник, катоднолучевую трубку с электронной пушкой на одном конце и флуоресцентным экраном на другом конце, попытался создать механический сканирующий передатчик, состоящий из зеркал на двух барабанах, вращающихся под прямыми углами друг к другу. Вертикальный барабан, вращавшийся на большой скорости, сканировал горизонтально, а горизонтальный барабан, вращавшийся намного медленнее, перемещал линию сканирования. Хотя система Розинга могла передавать и воспроизводить плохо очерченные образы, она не получила практического значения, в основном потому, что в ней не было усилителя. Герберт Ю. Айвс и Чарльз Ф. Дженкинс в Соединенных Штатах и Джон Л. Бэрд в Англии создали механические системы сканирования в конце 1920-х годов. Айвс использовал 48 линий, а Дженкинс – от 30 до 60. Телевизионная компания Дженкинса обанкротилась еще до начала вещания. Хотя британская компания в 1929 году начала передавать ограниченные телевизионные программы, используя систему Бэрда, механическое сканирование коммерческого успеха не имело.

В 1908 году А.А. Кэмпбелл-Суинтон (1863–1930) из Лондонского университета предложил телевизионную систему с использованием электронного сканера и электронного приемника. В 1917 году Владимир Козьмич Зворыкин (1888–1982), один из студентов Розинга, также занялся телевидением. После революции он эмигрировал в США, где впоследствии изобрел иконоскоп. Зворыкин также усовершенствовал кинескоп, основанный на принципе, который использовал еще Розинг в 1907 году. Первая демонстрация системы Зворыкина состоялась в Рочестере, штат Нью-Йорк, в 1929 году. Он использовал 120 линий сканирования. После существенного усовершенствования деталей электронной системы Зворыкина, 1 июля 1941 года в США началось телевизионное вещание. Вторая мировая война приостановила развитие телевидения, но начиная с 1946 года оно прогрессировало очень быстро. Коммерческое телевидение было черно-белым до 1954 года, когда распространилось цветное телевидение.

Помимо трансляции образовательных и развлекательных программ, радио и телевидение использовались и для других целей. Радиолучи помогали пилотам найти свои аэропорты. Одно из применений радио – радар. Запатентованный в Германии в 1904 году и усовершенствованный в 1930-х годах вооруженными силами США, Англии, Франции и Германии, радар широко использовался во время Второй мировой войны. С его помощью можно обнаруживать объекты и определять, на каком расстоянии они находятся от наблюдателя. Используя короткие радиоволны, радар посылает сигнал, который отражается объектом. Затем прибор улавливает отраженные лучи (эхо), и расстояние до объекта определяется по времени, прошедшему между отправкой сигнала и получением эхо. Это время – сотые доли микросекунды. Скорость прохождения лучей известна. Направление объекта определяется антенной направленного действия.

Радар на борту судна позволяет заметить любой объект, в частности другое судно, даже при нулевой видимости в густом тумане. Аэропорты также оснащены радарами для облегчения управления воздушным движением. Он незаменим при направлении самолета в аэропорт в условиях плохой видимости. Метеорологи используют радар, чтобы обнаружить и проследить путь шторма. Иными словами, радары широко применяются в морской и воздушной навигации. Они могут быть приспособлены для дальней или ближней радионавигации. Некоторые схемы используют известную скорость радиоволн, испускаемых с берега, или с морского или воздушного судна на береговую станцию. Другие используют волны разных частот, передаваемые с береговых станций и анализируемые на судне. Глубины измеряются с помощью эхолота – прибора, который улавливает радиоволны, посланные судном и отраженные от морского дна, так же как это делает сонар со звуковыми волнами. Важной для морской и воздушной навигации является также возможность узнать по радио точное время.