Радио на службе у человека

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ

В первые же годы развития радиосвязи учёные обратили внимание на возможность определения направления, по которому распространяется волна, при помощи так называемой рамочной антенны, представляющей в простейшем случае прямоугольную проволочную рамку, включаемую в радиоприёмную схему. Если рамка расположена так, что её плоскость образует прямой угол с направлением распространения волны (рис. 16), то в вертикальных участках рамки под воздействием волны одновременно будут возникать электрические токи. Так как в обеих половинах рамки эти токи (изображённые стрелками) направлены друг другу навстречу и одинаковы, то их общее действие сведётся к нулю, они взаимно уничтожат друг друга, и радиосигнал, приносимый волной, не будет услышан.

Но если начать вращать рамку вокруг вертикальной оси, то к одной из сторон рамки волна будет подходить чуть-чуть раньше, чем к другой, и поэтому токи, возникающие в обеих половинках рамки, хотя и будут иметь противоположные направления, но не будут одинаковы и уже не уничтожат друг друга полностью, так как их изменения во времени не вполне совпадают. В результате в рамке возникнет некоторый ток, и радиосигнал будет услышан.

Для пояснения этой важной особенности радиоприёма на рамочную антенну можно привести такой пример.

Представьте себе тележку, стоящую на рельсах. Если два человека, стоя у противоположных концов тележки, будут стараться сдвинуть её друг на друга короткими размеренными толчками равной силы, то при строгой одновременности толчков, очевидно, никакого движения тележка не получит. Если же один из людей будет чуть-чуть запаздывать, то тележка будет двигаться взад и вперёд, так как, хотя сила толчков и одинакова, но они действуют в различные моменты.

В случае радиоприёма на рамку, поставленную под острым углом к направлению движения волны, когда возникающие в ней токи не вполне уничтожают друг друга, очевидно, радиосигнал будет восприниматься. Сила приёма будет, конечно, тем значительнее, чем больше токи в одной половине рамки отстают во времени от токов в другой её половине; следовательно, если рамка будет установлена параллельно движению волны, то сила приёма должна получиться наибольшей.

Итак, при приёме радиосигналов на рамку, вращая её, можно определить, с какой стороны принимается электромагнитная волна, т. е. определить направление на радиостанцию, передающую радиосигналы.

Конечно, здесь возможна ошибка на 180 градусов, так как нет возможности определить, движется ли волна от правой стороны рамки к левой или же в обратном направлении. Но так как кроме радиосигналов обычно возможны и другие способы определения направлений, например, с помощью компаса, то почти всегда возможно избежать этой ошибки.

Так, если самолёт, летящий из Смоленска в Москву, теряет своё направление на середине пути, то, принимая на рамку радиосигналы Москвы и располагая компасом, указывающим направление на север, лётчик может быть уверен, что нужно лететь в направлении принятого сигнала и к тому же на восток, а не на запад.

Определение направления на передающую радиостанцию при помощи рамочной антенны производится довольно грубо. Ошибка в определении направления может достигать нескольких градусов.

Разумеется, этим методом могут пользоваться только самолёты, но и морские суда.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА

Если нужно определить не только направление, в котором следует двигаться, но и своё точное местоположение, то определяют направление от места, где находится, например, самолёт K (рис. 17), на две известные станции С₁ и С₂. Зная углы К, С₁ и расстояние C₁С₂ можно вычислить положение самолёта.

Такой способ определения положения называется радиопеленгацией.

Нетрудно сообразить, что если провести обратную операцию, т. е. принять сигналы, посылаемые радиостанцией К, в двух пунктах С₁ и С₂, то можно определить положение радиостанции К. Этим пользуются в военных условиях для определения расположения вражеских радиостанций. Поэтому военные радиостанции, как правило, избегают вести длительные радиопередачи с одного места, чтобы противник не успел произвести определение их положения.

3. РАДИОМАЯКИ

Только что рассмотренный способ радиопеленгации недостаточно точен.

Для более надёжного определения курса самолёта применяются радиостанции специальной конструкции, так называемые радиомаяки. Они позволяют самолёту весьма точно определять правильное направление своего движения. Из многочисленных типов радиомаяков опишем простейший, в котором используется «равносигнальный» метод.

Пусть самолёт должен лететь из места А (рис. 18) в место В по линии АВ. На равных расстояниях от В располагаются две одинаковые по мощности радио — станции С₁ и С₂. Одна из них (например, C₁) посылает сигналы, соответствующие букве «а» телеграфной азбуки Морзе, другая (станция C₂) — сигналы, соответствующие букве «и». Во времени сигналы распределены так, что когда передаёт одна из станций, то другая молчит, и наоборот.

Штурман самолёта, принимая эти сигналы, слышит более сильный звук, соответствующий радиосигналам той станции, которая ближе к самолёту. Так, если самолёт летит в направлении ДВ, то сильнее слышна буква «а». Если же самолёт находится на правильном курсе АВ, то оба сигнала воспринимаются одинаково громко; они сливаются в один общий непрерывный звук постоянной силы (отсюда название метода — равносигнальный).

Подобные радиомаяки устанавливаются при входах в гавани, в аэропорты и т. д.

Радиомаяки использовались для направления советских самолётов при героических полётах Чкалова и Громова из Москвы в Соединённые штаты Америки через Северный полюс; они же направляли самолёты экспедиции Шмидта — Папанина на Северный полюс.

При помощи других специальных радиомаяков можно указывать лётчику правильную высоту полёта, что позволяет обеспечить «слепую» посадку самолёта в условиях ночной темноты, тумана, снегопада и т. д.

Наиболее современные радиостанции работают на более сложном принципе, частично описанном в следующей главе. Они устанавливаются в настоящее время на побережье Европы и Америки. Эти станции должны обеспечить мореплавание в Атлантическом океане таким образом, что корабль, плывущий из Европы в Америку, половину пути направляется европейскими радиостанциями, а затем попадает в область действия американских, ни на минуту не теряя возможности определить при помощи радио своё местонахождение. Точность определения положения с помощью этих замечательных установок, представляющих последнее слово радиотехники, поразительно велика: на расстоянии около 2000 километров от берега ошибка в определении местоположения не превышает сотни метров! При приближении к берегу эта ошибка ещё уменьшается.