Быстрое развитие коротковолновой техники, которое уже в настоящий момент позволяет смотреть на это средство связи не только как на средство, конкурирующее с длинными волнами, но и значительно превосходящее их в смысле дальности, устойчивости и надежности, вызвало во всем мире значительный рост коротковолновых установок. Поэтому можно предвидеть, что в самое ближайшее время в отношении коротких волн в эфире наступит величайшая теснота, и дальнейшее развитие числа станций этим самым будет приостановлено. В поисках за расширением возможностей в этом смысле внимание невольно останавливается на применении для связи ультра-коротких волн. Это находит себе отражение в многочисленных работах, касающихся ультра-коротких волн, которые последнее время появляются в заграничной технической литературе. Состоявшееся только-что в Ленинграде расширенное совещание лабораторий связи по вопросу об ультра-коротких волнах впервые поставило вопрос о серьезном техническом применении у.к.в. для связи и констатировало, что эта отрасль уже вышла из своего младенческого периода, из периода чисто физических исканий, и вступает в этап технического осуществления.
Особенностью ультра-коротких волн, как известно, считается их распространение только в пределах так называемой «визуальной дальности». Другими словами две станции, которые хотят сообщаться, при помощи у.к.в., должны видеть друг друга. Всякое препятствие, разделяющее их, явится и препятствием для прохождения у.к.в., если оно способно вызвать их поглощение.
Опыты, которые были оглашены на упомянутом совещании, а также некоторые литературные данные показывают, однако, что это не совсем так. В частности связь оказывается возможной на расстоянии до 100 километров при незначительном поднятии приемной или передающей станции над горизонтом, причем на эту связь почти не оказывают влияния преграды, образуемые например строениями или лесами.
Кроме того во многих опытах обнаружено стремление ультра-коротких волн загибаться, следя за земной поверхностью хоти и в очень незначительных пределах.
Будущее ультра-коротких волн, как средства связи на ближние расстояния, не подлежит сомнению. Уже сейчас можно предвидеть, что и этом смысле они явятся прекрасным средством для сообщения, например, внутри колхозов и, после некоторой проработки, для всякого рода вспомогательной службы, как например для связи радиовещательной станции со своей студией и для связи между всякого рода подвижными объектами, удаляющимися один от другого на относительно небольшие расстояния. Уже здесь открываются широкие перспективы для нашего радиолюбительского движения.
Возможно, что дальнейший путь их развития пойдет в направлении организации линий дальней связи с переприемом и трансляцией. Таким образом, если станция А хочет сообщаться со станцией В, то она может это сделать или через станции С и D (рис. 1), или через станции Е, F, G. Такого рода связь может иметь даже значительные преимущества в смысле отсутствия подслушивания и отсутствия помех со стороны других корреспондентов.
Из тех опытов, которые произведены до сих пор, следует, что расстояние между такими отдельными транслирующими пунктами может достигать 100—150 километров при ровной местности, если антенны подняты на некоторую высоту над землей. В случае горной местности связь оказывается возможной на много сотен верст не только потому, что вершины гор дают большой кругозор, но также вследствие различного рода отражений, которые позволяют лучу, направленному с передающей станции, достигать приемной станции не прямым путем, а после нескольких отражений по некоторой ломаной или зигзагообразной линии.
Для увеличения дальности без применения трансляции возможно также применение особых, искусственно изгибающих луч, сооружений в виде системы проводов, определенным образом настроенных и расположенных, которые, не задерживая луча, изменяют его направление, как это например показано на рис. 2, где в точке А показана такого рода установка, позволяющая осуществить связь между точками В и С.
В настоящей заметке мы хотели бы особенно обратить внимание радиолюбителей еще и на совершенно другую сторону дела, а именно на недоказанность невозможности сообщаться при помощи ультра-коротких волн при известных условиях на очень большие расстояния.
Для того, чтобы дальнейшее стало ясным, напомним, почему ультра-короткие волны в настоящее время не могут примеряться наравне с короткими волнами.
Как известно, на некоторой высоте над поверхностью земли, приблизительно между 100 И 400 км днем и между 400 и 800 км ночью имеются слои, содержащие большое количество свободных электронов, освобожденных солнечным светом и другими типами излучений. Эти электроны и являются причиной преломления электромагнитных волн в атмосфере. Законы этого преломления таковы, что чем короче применяется волна, тем меньше преломление. С другой стороны, чем сильнее ионизация слоя, т. е. чем больше электронов в каждом кубическом сантиметре содержит газ, тем это преломление больше. Для того, чтобы вернуть электрическую волну обратно на землю, ее, очевидно, приходится тем меньше изгибать, чем более полого она направлена по отношению к земле. Таким образом, если сравнить волну А (рис. 3), направленную c передающей станции В параллельно горизонту, и волну В, направленную под углом Θ к горизонту, то очевидно, что вторая волна должна быть изогнута гораздо больше, чем первая. Самой короткой волной, на достаточный загиб которой в земной атмосфере возможно рассчитывать, является волна 8,6 м. Она испытывает достаточное преломление при условии самой сильной ионизации атмосферы, т. е. в дневное летнее время и при высоком солнце. Как только освещение ослабевает, преломляемость делается недостаточной и она уходит за пределы атмосферы так, как это показано на рис. 4. Эта волна и при самом сильном солнечном освещении может преломиться только в той своей части, которая отправляется параллельно земле. Всякий другой луч, имеющий с землей хотя бы самый незначительный угол, не может испытать достаточного преломления.
В ночное и зимнее время самой короткой волной, которая может преломляться, является волна 18 метров; все более короткие за недостатком ионизации уйдут за пределы атмосферы. Понятно, следовательно, что волны 6,5 и 3 м не имеют никаких шансов остаться в пределах земной атмосферы, если не произойдет какого-нибудь исключительного события, которое увеличит ионизацию атмосферы в несколько раз. Последние наблюдения над прохождением коротких волн установили, что на приемной станции часто получается повторный приход сигналов, носящий название «эхо», причем эти повторные сигналы запаздывают относительно основных сигналов на чрезвычайно большие промежутки времени, исчисляемые не только десятыми долями секунды, но целыми секундами и минутами. Совершенно так же, как, зная скорость распространения звука в воздухе, можно по времени, которое требуется для прохода звука до поверхности, дающей эхо, установить, каково расстояние до этой поверхности, в случае электрического эха можно установить расстояние до поверхности, отразившей электрическую волну. Таким образом в настоящее время установлено, что некоторые сигналы возвращаются на землю, будучи отражены от такой-то области, находящейся на расстоянии 1 500 км от земли. В других случаях наблюдалось отражение от областей в 30 000 км от земли. Наконец, в третьих, наблюдались сигналы, которые должны были пройти от земли расстояние не меньше 160 000 000 км прежде, чем они возвратились обратно. Таким образом вне земной атмосферы в самой солнечной системе имеются неизвестные нам области, в которых скопление электронов столь высоко, что они способны отражать короткие волны при весьма невыгодных углах падения. Можно сделать некоторые предположения относительно природы по крайней мере некоторых из этих областей. В частности известно, что солнце является мощным источником электронов, которые оно производит подобно накаленному волоску в катодной лампе. Та часть электронов, которая летит по направлению к земле, под действием магнитного поля земли испытывает отклонение, заставляющее электроны искривлять свои пути и попадать преимущественно в полярные области. Это и является одной из причин северных сияний. Такое искривление путей легко может быть обнаружено на опыте. Если подвергнуть бомбардировке электронами намагниченный стальной шар, покрытый флуоресцирующим составом, электронный поток, попадая на такой шар, заставляет флуоресцировать его полярные области, оставляя темными области экватора. Такого рода опыты с большой убедительностью подтверждают вышеупомянутое объяснение северных сияний. Очевидно, что в результате действия земного магнитного поля экваториальная область и область средних широт остаются лишенными электронов и в пространстве над землей образуется терроидальная форма «электронный шалаш», который и может служить одной из причин для отражений. Можно ли в этом случае утверждать, что волна 6,8 м окажется такой же критической волной, как и в условиях земной атмосферы? Конечно, нет. Наоборот, вcе шансы за то, что и волна, более короткая в известных условиях, может испытать отражение в различных электронных слоях нашей солнечной системы и при определенных счастливых обстоятельствах снова вернуться на землю. Имеются сведения, что в Америке наблюдалась связь между станциями на расстоянии свыше 1 000 км при работе 3-метровой волной. Пройдет конечно не мало времени, прежде чем такие сообщения станут возможными. Возможно, что технике удастся преодолеть «капризы природы» здесь так же, как она уже преодолела их в отношении коротких волн.
Однако самое главное во всяком деле — это его начало. В настоящее время чрезвычайно важно хотя бы в виде отдельных отрывочных наблюдений установить реальную возможность получения подобного рода сигналов, и здесь открывается огромное поле деятельности для нашего радиолюбительства. Подобно тому, как короткие волны были в свое время «открыты» радиолюбителями, благодаря возможности массового эксперимента, так и в отношении ультра-коротких волн первые шаги вряд ли могут быть сделаны без применения массового опыта. Мы рассчитываем, что наш призыв в этом смысле не останется бесплодным. В этом номере мы даем несколько статей, относящихся к ультракоротким волнам, и предлагаем нашим читателям обменяться с нами тем опытом, который уже в настоящее время они имеют в этом направлении.
