...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Дело в том, что и радиорелейным линиям присущи недостатки. На распространение ультракоротких волн влияют и рельеф земли, и обширные водные глади, встречающиеся на пути радиорелейной линии, и ионосфера, "капризы" которой приводят к замираниям волн, и внутренние шумы в генераторе СВЧ-колебаний, приемнике, антенне. Кроме того, не всегда удастся построить промежуточные станции строго в расчетных местах — мешают естественные преграды: водные, горные и т. п.

Конечно, нетрудно представить себе местность, где строительство радиорелейной линии является единственно возможным. Однако в каждом конкретном случае проектировщики должны принять решение: какую магистраль — кабельную или радиорелейную — выгодно строить с экономической точки зрения и какая из них обеспечит лучшее качество передачи информации.

Мост через… космос

Я — мост над черной бездной.

Я — свет над вечной мглою.

Неведомая лестница

Меж небом и землею.

Г.Л. Беккер

Шел 1865 год. Еще не будут связаны телеграфной линией Америка и Европа — Новый и Старый Свет. Еще год не будет покоряться американскому предпринимателю Сайрусу Филду "кратчайший" 3 500-километровый путь через бурный и глубокий Атлантический океан. Еще год многим будет казаться, что прокладка этой телеграфной линии просто нереальна. И тогда рождается еще один — не менее фантастический по тем временам — проект. Изобретатель первого в мире пишущего телеграфа и знаменитых "точек" и "тире" С. Морзе предложил соединить Нью-Йорк и Лондон… воздушной линией, проходящей через Аляску и Сибирь и пересекающей лишь две узкие водные преграды — Берингов пролив и Ла-Манш. Длина такой линии, на строительство которой было даже получено согласие американского правительства, составила бы 25000 км! И хотя этому "проекту века" не суждено было осуществиться (через год вступила в строй телеграфная линия, проложенная по дну Атлантического океана), его масштабы и сегодня поражают наше воображение.

Представьте хотя бы на минуту, что вам предложили реализовать проект Морзе в наши дни, но на основе современных средств — радиорелейной линии связи. Это означало бы, что на длине трассы должно быть построено около 500 промежуточных ретрансляционных станций, с приемопередающим оборудованием, башнями, антеннами. Даже по современным понятиям это очень дорогой проект. Поэтому усилия ученых многих стран направлены на то, чтобы увеличить расстояние между радиорелейными станциями.

Как-то одному из авторов этой книги довелось участвовать в испытаниях ультракоротковолновой радиоаппаратуры, передающей в цифровой форме физиологические параметры: частоту пульса, дыхание, кровяное давление и пр. Испытания проводились в горах Ала-Тау — аппаратура предназначалась для исследования адаптации человека к высокогорным условиям.

Автор хорошо помнит, как на высоте остро ощущался недостаток воздуха: затруднялось дыхание, ухудшалось самочувствие. До середины XVII в. воздух считался невидимым и невесомым. Только в 1642 г. итальянский ученый Э. Торричелли впервые доказал, что воздух имеет вес и давление. В 1646 г. француз Перье обнаружил, что на вершине горы давление меньше, чем у ее подножия. Сейчас даже школьники знают, что воздух — это смесь газов. Воздушная оболочка Земли — атмосфера — защищает растительный и животный мир от пагубного воздействия ультрафиолетовых солнечных и космических лучей. Без нее наша планета была бы такой же безжизненной, как Луна.

Хотя атмосфера простирается вверх на многие сотни километров (до 2 000 км), основная масса воздуха сосредоточена в нижнем, довольно тонком слое — до 10–12 км. Выше уже наблюдается значительное разрежение воздуха. Этот слой называют тропосферой. Именно в нем бушуют ветры (иногда сверхураганные — со скоростью 300 км/ч), возникают облака, выпадают дожди, снег и град. В результате слои воздуха все время перемешиваются, образуются завихрения (турбулентности). Все это свидетельствует о том, что тропосфера неоднородна по своей структуре.

Нельзя ли использовать эти свойства тропосферы для дальней радиосвязи? Ведь, как известно, диэлектрическая проницаемость воздуха у неоднородных слоев различна. Значит, эти слои будут в разной мере поглощать и отражать радиоволны.

Если сконцентрировать радиолуч и направить его под небольшим углом в тропосферу, то он почти полностью потеряется в пространстве за ее пределами. Но на пути луча обязательно встречаются воздушные неоднородности, которые частично отражают и рассеивают радиоволны. Часть из них возвращается на землю и попадает в приемную антенну. Радиомост начинает действовать!

Выстраивая цепочку таких приемопередающих станций, получают тропосферную радиорелейную линию связи. Ее основное преимущество перед радиорелейной линией "прямой видимости" состоит в том, что расстояние между промежуточными ретрансляционными станциями удастся увеличить до 300–500 км. Почти в 10 раз!