Голос через океан

Но лишь спустя десять, а то и более лет инженеры по-настоящему оценили это выдающееся открытие; возможно, и они с недоверием отнеслись к результатам, полученным Хевисайдом, так же, как в своё время - математики. Но в конечном счёте опыт подтвердил, что характеристики кабеля можно улучшить, если искусственно увеличить его индуктивность, либо установив по длине кабельной линии через равные интервалы специальные катушки, либо обмотав центральную медную токопроводящую жилу стальной проволокой.

Это открытие Хевисайда, применённое на практике Михаилом Пупином в Америке и Крарупом в Дании (в соответствии с пословицей, Хевисайд не стал пророком в своём отечестве), сделало возможной подводную телефонную связь на расстояние в несколько сот километров. Способ искусственного увеличения индуктивности был применён и к телеграфному кабелю, эффективность передачи по которому значительно возросла. Скорость прохождения сигналов по изготовленному таким образом трансатлантическому телеграфному кабелю стала в пять раз больше.

Так уравнения Хевисайда ещё при его жизни стали приносить телеграфным компаниям тысячи фунтов стерлингов дохода в день. Математика часто преподносит большие суммы денег, но они редко попадают в руки математиков.

Улучшение качества изоляционных материалов, специальные сплавы для повышения индуктивности позволили в конце 20-х годов всерьёз подумать о подводной телефонной связи через Атлантический океан. Пионером в этой области был Е.О. Бакли, работавший в научном центре - "Лабораториях Белла". В 1928-1931 годах Бакли совместно с Британским ведомством связи проделал у побережья Ирландии и в Бискайском заливе ряд опытов с подводными кабелями различных образцов. К сожалению, один кабель мог быть использован для передачи через Атлантику только одного разговора, что, конечно, неэкономично. Для повышения эксплуатационных возможностей линии впервые предусматривалось применение усилителей. Последние проектировались в виде плавучих шаров, удерживаемых в заданных точках трассы на якорях, и были рассчитаны на бессменную работу в течение шести месяцев. Эти громоздкие сооружения явились прообразами подводных усилителей современного трансатлантического телефонного кабеля.

Но в те годы подводный кабель как средство телефонной связи не получил дальнейшего развития. Причинами этого были, во-первых, экономический кризис 30-х годов - никто не решался вкладывать деньги в это, на первый взгляд, сомнительное с точки зрения техники предприятие, - и, во-вторых, - развитие радио, позволившее осуществить связь на большие расстояния совершенно новым неожиданным способом.

По этой последней причине нам предстоит сделать экскурс в область, на первый взгляд, далёкую от подводной связи. Дело в том, что человеческий голос был передан через Атлантику с помощью радио за 40 лет до того, как это было сделано с помощью подводного кабеля. И система подводной телефонной связи не могла бы существовать, если бы при её разработке не были использованы технические достижения в области радио.

Итак, экскурс необходим, а перемена декораций будет нам приятна - мы двинемся из холодных и тёмных глубин океана в бурлящий электрический котёл ионосферы.

***

Необходимо несколько дополнить рассказ Кларка об открытии, сделанном Хевисайдом в 1893 г., так как оно имеет исключительно важное значение для линий дальней (да и не только дальней) связи. Действительно, электрический ток, передаваемый по линии с частотой, равной частоте основных тонов человеческой речи, постепенно ослабляется или, как принято говорить в технике, затухает. Величина затухания тока на каждый километр длины линии а зависит в основном от трёх электрических характеристик кабеля: сопротивления R, ёмкости С и индуктивности L.

Можно приближенно записать, что a = [R(С)^1/2] / [2 (L)^1/2] (проводимостью изоляции пренебрегаем). Для того чтобы дальность передачи телефонных разговоров, определяемая качеством слышимости, была как можно больше, затухание a должно быть, естественно, как можно меньше. Уменьшить простую дробь можно, либо уменьшив её числитель, т.е. величину R или С, либо увеличив её знаменатель, т.е. L. Первый способ был известен давно, к нему прибегали ещё в годы прокладки телеграфных кабелей. Трансатлантический телеграфный кабель конструкции 1865-1866 гг. отличался от кабеля 1857 - 1858 гг., в частности, тем, что сечение токопроводящей жилы было увеличено в три раза. Благодаря этому её сопротивление уменьшилось в три раза, а ёмкость почти в полтора раза (индуктивность же раза в полтора возросла). В целом затухание сигналов, передаваемых по кабелям 1865-1866 гг., было примерно в 6 раз меньше, чем при передаче по недолговечному кабелю 1858 года.