"Наш соотечественник Александр Попов изобрел радиосвязь в конце XIX века. Но этому предшествовал ряд великих открытий и изобретений в различных науках. Особую роль сыграли два выдающихся человека: шотландский физик и математик Джеймс Клерк Максвелл и немецкий физик Генрих Рудольф Герц", — отмечает спикер.

Максвелл заложил основы классической электродинамики и статистической физики, но его научная деятельность была многогранной. За свои 48 лет он совершил ряд открытий и изобретений: пришел к выводу об электромагнитной природе света, теоретически вычислил величину давления света, написал работы по кинетической теории газов, проводил исследования в области астрономии, цвета и цветной фотографии и многих других областях.

"Возможно, главной заслугой Максвелла стала его теория о существовании радиоволн, без которых немыслима радиосвязь. Эксперементально доказал ее Герц. В 1888 году он создал вибратор, который представлял собой первую антенну, излучающую электромагнитные волны в открытое пространство. К своему изобретению ученый относился прохладно и сомневался, что его будут использовать в практике. Но, несмотря на это, к теории Максвелла выражал почтение. Очень интересно его высказывание об уравнениях коллеги: "Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом. Кажется, эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время было в них заложено", — рассказал Игорь Григоров.

Александр Попов же создал первую в мире систему беспроводной связи при помощи электромагнитных волн. Свой радиоприемник он продемонстрировал 7 мая 1895 года на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества. В состав устройства входили когерер (детектор на основе металлического порошка), антенна и заземление. Позже ученый усовершенствовал приемник, добавив в него телефонную трубку.

С этого события началась эра развития радиосвязи во всем мире. Постепенно запускались новые виды:

• 1899 год — бельгийский студент Эмиль Гуарини-Форесио подал заявку на патент, описав устройство радиорелейного ретранслятора. Система принимала сигнал, демодулировала его и с помощью реле формировала обновлнный сигнал для переизлучения.
• 1921 год — появилась первая подвижная телефонная радиосистема связи (термин "сотовая" появился значительно позже). Полиция Детройта (США) пользовалась односторонней диспетчерской связью в диапазоне, чтобы передавать информацию от центрального передатчика к приемникам, расположенным в автомобилях полицейских. Но архитектура системы, которая сегодня известна как сотовая связь, была изложена в техническом докладе компании Bell System, представленном в Федеральную комиссию связи США только в декабре 1971 года.
• 1930-1940-е годы — советские ученые заложили теоретическую базу для развития тропосферной связи. Они поняли, что при определенных условиях (мощные передатчики, чувствительные приемники) часть сигнала может отражаться от неоднородностей тропосферы и возвращаться на Землю, позволяя устанавливать связь за горизонтом. Однако первые станции и линии появились только в 1950-х года — не только в СССР, но и в Америке.
• 1945 год — английский ученый Артур Кларк предложил идею создания системы спутниковой связи на геостационарных орбитах, которые позволили бы организовать глобальную систему связи. Первые исследования начали появляться во второй половине 1950-х годов, а 4 октября 1957 года СССР запустил первый искусственный спутник Земли с радиоаппаратурой на борту.

"Все вышеперечисленные виды связи используются в УКВ-диапазоне (ультракороткие волны), так как такие радиоволны могут распространяться только в пределах прямой видимости. Если нужно послать сигнал "за горизонт" или дальше, необходимы ретрансляторы: антенны, передатчики, приёмники, различные преобразователи и т. д.", — объясняет профессор.

В радиорелейных линиях ретрансляционные пункты располагаются на земле — в 40-50 км друг от друга. В тропосферных линиях это расстояние значительно больше, так как слои тропосферы, выполняющие роль зеркала, располагаются высоко. Дальность связи может быть увеличена до 200-500 км в зависимости от диапазона частот. В спутниковых линиях этот показатель еще выше — особенно, если спутник геостационарный: висит над одной точкой земной поверхности и вращается вместе с Землей. Высота такой орбиты составляет около 40 000 км, что позволяет увеличить расстояние до 7000-8000 км.

"Конечно, рассмотренные системы передают одновременно огромное количество сообщений, то есть являются многоканальными. В сотовой связи радиосигнал передается только от одного абонента, телефона до базовой станции на расстояние нескольких сот метров или единиц километров, чтобы затем передать его проводной сети до следующей базовой станции и, опять по радиоканалу, до другого абонента", — добавил Игорь Григоров.

Сегодня все виды радиосвязи работают в связке не только между собой, но и с проводными, и волоконно-оптическими линиями и сетями. Как отмечает спикер, они являются составной частью цифровой среды:

"Нет никакой разницы, что мы передаем по радиоканалу: аналог или цифру. Если сигнал аналоговый (например, речь, музыка и т. д.), то он предварительно преобразуется на передаче в "цифру", то есть в поток двоичных символов "1" и "0". На приемной стороне он трансформируется назад в аналоговый сигнал. По какому каналу передается поток (радиоканал, проводной, волоконно-оптический) не имеет значения".

Профессор считает, что наземные виды связи, в том числе, радиосвязи продолжат активно использовать и в будущем: "Рано или поздно человечество всё равно полетит в дальний и сверхдальний космос. И вот тут без радиосвязи никак не обойтись! Здесь это единственный способ передачи информации. Не потянем же мы за ракетой оптоволокно, даже в ближний космос".

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.